يُظهر التاريخ السابق لسخانات الماء الشمسية في الولايات المتحدة الأمريكية بوضوح التأثير المتبادل للفيزياء والهندسة والاقتصاد. في القرن التاسع عشر، قبل اختراع نظم تسخين الماء الحديثة كان تسخين الماء من أجل الاستحمام مكلفا وصعبًا؛ فكان ينبغي تسخين الماء في إناء كبير على النار ثم سكبه في حوض الاستحمام. كان ذلك مكلفا بوجه خاص في كاليفورنيا؛ حيث كان ينبغي استيراد وقود مثل الفحم، وكان الخشب ثمينا. كانت الكهرباء والغاز الصناعي مكلفين جدا، لكن ضوء الشمس موجود بوفرة هناك، كما أن الطقس معتدل.

في عام 1891، حصل كلارنس كيمب على براءة اختراع لابتكاره سخان ماء شمسي اتسم بالكفاءة والعملية وكان اسمه كلايمكس» (براءة اختراع أمريكية رقم: 451384). عندما سوقه كيمب في البداية في ميريلاند، لم يكن ناجحًا جدًّا؛ لذا باع حقه الحصري الرجلي أعمال من مدينة باسادينا بكاليفورنيا، وبحلول عام 1900، بيعت 600 وحدة منه في جنوب كاليفورنيا وحدها. وكانت النتيجة أن السخان حقق نجاحًا تجاريًا كبيرًا في كاليفورنيا، لكن هذا السخان كان به عيب يتمثل في أنه يحتاج لبضع ساعات من ضوء الشمس لتسخين الماء، وكانت درجة حرارة الماء بعد الغروب تنخفض بشدة؛ لذا كان يمكن استخدامه فقط في عصر الأيام المشمسة.

في عام 1910، اخترع وليم جيه بيلي سخان ماء شمسي باسم «داي آند نايت، وحصل على براءة اختراعه (براءة اختراع أمريكية رقم 966070) والذي حل المشكلات الكبرى في السخان السابق وأصبح الأساس لسخانات الماء الشمسية اللاحقة: انظر الشكل 1؛ أولا: المجمع الحراري أ مصنوع من شبكة متوازية من المواسير النحاسية الملحومة مع قطعة مسطحة من لوح نحاسي. ثانيا: يُستخدم خزان ماء جـ موجود أعلاه، ومعزول بشدة بمادة الفلين، د. إن هذا التنظيم يسمح بدوران الماء من خلال الحمل الحراري الطبيعي» و تخزين الطاقة الفعال. عندما يُسخن الماء من خلال ضوء الشمس، يقل وزنه النوعي، ويتدفق تلقائيا لأعلى عبر الماسورة ب ليصل إلى خزان الماء ج ثم يتدفق الماء الأكثر برودة تلقائيا لأسفل عبر الماسورة هـ، ليعود مرة أخرى للمجمع الحراري. وإذا كان العزل كافيا فيمكن أن يبقى الماء ساخنا طوال الليل. وهكذا، فإن هذا النظام يعمل نهارًا وليلا. وعلى الرغم من أن هذا النظام كان ثمنه حينها نحو 180 دولارا، وهو مبلغ أعلى بكثير من ذلك الخاص بنظام «کلایمکس»، فسرعان ما جذب إليه المستهلكون وبلغت جملة مبيعاته بنهاية الحرب العالمية الأولى أكثر من أربعة آلاف قطعة. واضطر نظام «كلايمكس» للخروج

شکل 1: سخان الماء الشمسي داي آند .نايت يبين الشكل المواسير النحاسية واللوح النحاسي الخاصة بالمجمع الحراري الشمسي. يعمل النظام من خلال الحمل الحراري الطبيعي يرتفع الماء المسخن من خلال ضوء الشمس في المجمع أ للخزان المعزول ج- ثم يتدفق الماء البارد الأسفل من الخزان جـ عبر الماسورة هـ لتعود إلى المجمع أ. المصدر: براءة الاختراع الأمريكية رقم: 966070، لعام 1911.

في أوائل عشرينيات القرن العشرين، اكتشف الغاز الطبيعي بكميات وفيرة في حوض لوس أنجلوس، وكان سعر الغاز الطبيعي في عام 1927 يبلغ فقط ربع ذلك الخاص بالمدن في عام 1900. وقد حل سخان الماء الذي يعمل بالغاز والذي يُعد أرخص كثيرًا فيما يتعلق بالاستثمار الأولي من السخان الشمسي وأكثر كفاءة في الاستخدام، بالتدريج محل سخانات الماء الشمسية التي كانت مشهورة قبل ذلك. سرعان ما تأقلمت شركة بيلي، التي كان لديها خبرة كبيرة في مجال نظم السخانات الشمسية، مع مجال سخانات الغاز. ومع احتفاظها باسمها «داي آند نایت سرعان ما أصبحت واحدة من أكبر الشركات المنتجة لسخانات الماء التي تعمل بالغاز في أمريكا.

إن انهيار مجال سخانات الماء الشمسية في كاليفورنيا لم يكن معناه انتهاءه تماما فقد أصبحت فلوريدا، مع ازدهار مجال العقارات بها في عشرينيات القرن العشرين وحتى أربعينياته وعدم امتلاكها لغاز طبيعي، مركز سخانات الماء الشمسية؛ انظر الشكل 2. وتشير التقديرات إلى أنه رُكب من 25 إلى 60 ألف سخان ماء شمسي في ميامي فيما بين عامي 1920 و 1941. في أثناء الحرب العالمية الثانية، حدث ارتفاع كبير في أسعار النحاس. وبعد الحرب، حدث انخفاض في سعر الكهرباء. وكانت النتيجة أن حلت سخانات الماء الكهربية محل سخانات الماء الشمسية، وهكذا فقدت مجدها في الولايات المتحدة الأمريكية.

شکل 2: سخان ماء شمسي داي آند نايت في فلوريدا من عام 1920 وحتى عام 1941، صُنع وركب أكثر من 25 ألف سخان ماء شمسي في فلوريدا. وبعد 80 عاما، ما زال الآلاف منها يعمل. تُظهر الصورة الفوتوغرافية، التي أخذها المؤلف في ميامي في أغسطس عام 2010، سخان ماء شمسيا مُركبًا في عام 1937 وخزان الماء المعزول مخفي على هيئة مدخنة. وحتى مع وجود كسر بإحدى وحدات السخان، فهو لا يزال يعمل على نحو جيد.

اخر الاخبار

اخبار العتبة العباسية المقدسة

مركز تصوير المخطوطات وفهرستها.. جهود منهجية لتصوير التراث وحفظه

قسم التطوير يواصل تقديم دورة أخلاقيات المهنة ضمن البرنامج التأهيلي للمنتسبين الجدد

انطلاق فعاليات الجلسة المسائية لمسابقة النور القرآنية الدولية الجامعية في جامعة العميد

الحزام الأخضر الجنوبي الأول يستضيف وفدًا من محافظة البصرة ضمن نشاطات قسم الشؤون الفكرية والثقافية

المزيد

الآخبار الصحية

الرياضة وحدها لا تكفي.. كيف يؤثر الجلوس الطويل على الصحة؟

دراسة: بدائل السكر ليست آمنة على الكبد

تفاحة قبل النوم.. عادة بسيطة مفيدة أم خطر على الصحة؟

احذر مشاركتها مع الآخرين.. 3 أدوات شائعة قد تنقل أمراض خطيرة

المزيد

الآخبار التكنلوجية

الهنغاري لاسلو كراسناهوركاي يفوز بجائزة نوبل للآداب 2025

رسميا.. إعلان الفائز بجائزة نوبل للسلام لعام 2025

باحثون: تشات جي بي تي ونماذج الذكاء الاصطناعي يمكن "تسميمها"

عالمان في الأعصاب يرفعان دعوى قضائية ضد شركة آبل

المزيد

مواضيع ذات صلة

الطاقة الحرارية الأرضية الضحلة

أنواع الخلايا الشمسية

تحولات الطاقة: من أزمة النفط إلى استدامة المصادر المتجددة ( المعادل الأخلاقي للحرب)

لخلايا الكهروضوئية: نحو تكافؤ الشبكة

الامتصاصية والانعكاسية والنفاذية

توليد الطاقة الكهربائية الشمسية الفولتضوئية

أنظمة الطاقة الشمسية الحرارية

ميلاد الخلايا الشمسية الحديثة

لمحة عن الخلايا الكهروضوئية الشمسية

سخانات الماء الشمسية حول العالم

نموذج عمل شركة هيمين

التطور التقني ووفورات الحجم للتكنلوجيا الشمسية