الأحد، 5 مايو 2024

توظيف حركة الشمس الظاهرية في الإشعاع الشمسي كطاقة متجددة لمدينة السماوة: دراسة في جغرافية الطاقة - جاسم وحواح شاتي الجياشي - أطروحة دكتوراه 2024م

توظيف حركة الشمس الظاهرية في الإشعاع الشمسي

كطاقة متجددة لمدينة السماوة

دراسة في جغرافية الطاقة

أطروحة قدمها

جاسم وحواح شاتي الجياشي

إلى مجلس كلية الآداب في جامعة القادسية

وهي جزء من متطلبات نيل درجة الدكتوراه فلسفة

في الجغرافية

بإشراف

الأستاذ الدكتور

حسين علي عبد الحسين العابدي

1445هـ ـ 2024م

قائمة الموضوعات

الموضوع	الصفحة
الآية القرآنية	أ
الإهداء	ب
الشكر والتقدير	ت
الإقرارات	ث - ذ
مستخلص الدراسة	ر- ز
المحتويات	س - ي
أولاً:- قائمة الموضوعات	س - ظ
ثانياً:- قائمة الجداول	ع - ف
ثالثاً:- قائمة الخرائط	ف - ك
رابعاً:- قائمة الأشكال	ك - و
خامساً:- قائمة الصور	ي
الفصل الأول/ الإطار النظري والفلسفي	1-58
أولاً:- الإطار النظري	1-46
المقدمة	2
1- مشكلة الدراسة	3
2- فرضية الدراسة	3
3- هدف الدراسة	4
4- أهمية الدراسة	4
5- منهج الدراسة	5
6- الجهات المستفيدة من الدراسة	6
7- حدود الدراسة	6
8- مبررات وأسباب الدراسة	13
9- هيكلية الدراسة	17
10- الأجهزة والبرامج والأدوات المستعملة في الدراسة	19
أ- الأجهزة وأدوات القياس	19
ب- البرامج الإلكترونية	20
ت- الأساليب الإحصائية	21
1- خط الانحدار المتدرج	21
2- الدرجة المعيارية	23
11- متغيرات الدراسة	24
12- خطوات الدراسة والعمل الميداني	25
13- المفاهيم العلمية الواردة في الدراسة	32
14- الدراسات المماثلة	39
ثانياً:- الإطار الفلسفي	47-58
أولاً:- التطور التاريخي لأستثمار الطاقة الشمسية كطاقة متجددة	48
ثانياً:- المنظور الجغرافي لتقييم مستوى التوظيف لحركة الشمس الظاهرية في الإشعاع الشمسي كطاقة متجددة	52
1- محاكاة حركة الشمس الظاهرية لتوظيفها في مجال الطاقة المتجددة	52
أ- العصور التاريخية القديمة	52
ب- العصور التاريخية الوسطى	53
ت- عصر الحداثة	54
ث- عصر ما بعد الحداثة	54
2- آراء التوظيف لحركة الشمس الظاهرية وفقاً للمدارس المفسرة لعلاقة الإنسان بالظواهر الطبيعية	54
أ- المدرسة الحتمية	54
ب- المدرسة الإمكانية	55
ت- المدرسة الاحتمالية	56
3- تعزيز مقومات توظيف حركة الشمس الظاهرية في الإشعاع الشمسي كطاقة متجددة	57
الفصل الثاني:- خصائص الإشعاع الشمسي لمواقع الخلايا الكهروشمسية الافتراضية ضمن النطاق العمراني لمدينة السماوة	59-117
المبحث الأول/ خصائص معدل الإضاءة والإشعاع الشمسي الواصل للخلايا الشمسية الافتراضية المتموضعة في الفضاء المفتوح	59-83
خصائص المعدل الفصلي للإضاءة في المواقع الافتراضية للخلايا الكهروضوئية	60
أولاً:- خصائص شدة الإضاءة الفصلي (رصدة فصل الشتاء)	60
ثانياً:- خصائص شدة الإضاءة الفصلي (رصدة الاعتدال الربيعي)	61
ثالثاً:- خصائص شدة الإضاءة الفصلي (رصدة فصل الصيف)	62
رابعاً:- خصائص شدة الإضاءة الفصلي (رصدة الاعتدال الخريفي)	63
خصائص معدل الإشعاع الشمسي الواصل للخلايا الكهروشمسية الافتراضية في الفضاء المفتوح باختلاف خصائص السطح ضمن النمط المكاني الأول	64
أولاً:- الخلايا الشمسية الافتراضية ضمن الفضاء المفتوح (منطقة خضراء)	64
1- ساعة الرصد (AM700)	65
2- ساعة الرصد (AM900)	68
3- ساعة الرصد (AM1100)	69
4- ساعة الرصد (PM1300)	69
ثانياً:- الخلايا الشمسية الافتراضية ضمن الفضاء المفتوح (منطقة جرداء)	72
1- ساعة الرصد (AM700)	74
2- ساعة الرصد (AM900)	76
3- ساعة الرصد (AM1100)	75
4- ساعة الرصد (PM1300)	75
ثالثاً:- الخلايا الشمسية الافتراضية ضمن الفضاء المفتوح (منطقة أسفلتية)	78
1- ساعة الرصد (AM700)	80
2- ساعة الرصد (AM900)	80
3- ساعة الرصد (AM1100)	81
4- ساعة الرصد (PM1300)	82
المبحث الثاني/خصائص معدل الإشعاع الشمسي الواصل للخلايا الكهروشمسية الافتراضية المتموضعة على نماذج من أسطح المباني ضمن النمط المكاني الثاني	84-100
أولاً:- نموذج تصميمي لمبنى تعليمي (المكتبة المركزية أنموذجا)	85
1- ساعة الرصد (AM700)	85
2- ساعة الرصد (AM900)	85
3- ساعة الرصد (AM1100)	88
4- ساعة الرصد (PM1300)	88
ثانياً:- نموذج تصميمي لمبنى ديني (جامع الإمام علي^(ع) أنموذجا)	90
1- ساعة الرصد (AM700)	92
2- ساعة الرصد (AM900)	92
3- ساعة الرصد (AM1100)	93
4- ساعة الرصد (PM1300)	94
ثالثاً:- نموذج تصميمي لمبنى تجاري (أسواق ال معالي أنموذجا)	96
1- ساعة الرصد (AM700)	96
2- ساعة الرصد (AM900)	98
3- ساعة الرصد (AM1100)	98
4- ساعة الرصد (PM1300)	98
المبحث الثالث/خصائص معدل الإشعاع الشمسي الواصل للخلايا الافتراضية المصممة على نماذج من واجهات المباني ضمن النمط المكاني الثالث	101-117
أولاً:- نموذج تصميمي لمبنى إداري (مبنى مديرية الزراعة أنموذجا)	102
1- ساعة الرصد (AM700)	104
2- ساعة الرصد (AM900)	104
3- ساعة الرصد (AM1100)	105
4- ساعة الرصد (PM1300)	105
ثانياً:- نموذج تصميمي لمبنى سكني (مجمع سكني بناية B9أنموذجا)	107
1- ساعة الرصد (AM700)	109
2- ساعة الرصد (AM900)	110
3- ساعة الرصد (AM1100)	111
4- ساعة الرصد (PM1300)	111
ثانياً:- نموذج تصميمي لمبنى تعليمي (مدرسة عابس الابتدائية أنموذجا)	113
1- ساعة الرصد (AM700)	114
2- ساعة الرصد (AM900)	115
3- ساعة الرصد (AM1100)	115
4- ساعة الرصد (PM1300)	116
الفصل الثالث:- العوامل المحددة لتوظيف حركة الشمس الظاهرية في الإشعاع الشمسي	118-239
المبحث الأول/العوامل المحددة لتوظيف حركة الشمس الظاهرية ذات العلاقة بخصائص الغلاف الجوي	118-154
أولاً:- العوامل المحددة لطاقة الإشعاع الشمسي بدلالة العمليات الفيزيائية المحددة لشفافية الغلاف الجوي	119
1- الانعكاس	120
2- الامتصاص	123
3- الانتشار	124
ثانياً:- العوامل المحددة لطاقة الإشعاع الشمسي بدلالة مستوى شفافية الغلاف الجوي	125
1- درجة شفافية الغلاف الجوي بدلالة مؤشرات العواصف الترابية	126
2- تكرار حدوث الغبار المتصاعد	131
3- تكرار حدوث الغبار العالق	134
4- مستوى شفافية الغلاف الجوي بدلالة نسبة تغطية السماء بالغيوم	136
5- مستوى شفافية الغلاف الجوي بدلالة تكرار ظاهرة الضباب	140
ثالثاً:- العوامل المحددة لطاقة الإشعاع الشمسي بدلالة الموقع الفلكي	146
1- ساعات السطوع النظري	146
2- ساعات السطوع الفعلي	151
المبحث الثاني/ العوامل المحددة لتوظيف حركة الشمس الظاهرية ذات العلاقة بالزوايا المحددة لموقع قرص الشمس نسبةً لموقع الخلايا الشمسية	155-184
أولاً:- زاوية سقوط الإشعاع الشمسي	156
رصدة فصل الشتاء	159
رصدة الاعتدال الربيعي	165
رصدة فصل الصيف	165
رصدة الاعتدال الخريفي	176
ثانياً:- زاوية سمت الرأس للإشعاع الشمسي	182
رصدة فصل الشتاء	182
رصدة الاعتدال الربيعي	182
رصدة فصل الصيف	182
رصدة الاعتدال الخريفي	183
ثالثاً:- زاوية البعد الأفقي للإشعاع الشمسي	183
رصدة فصل الشتاء	183
رصدة الاعتدال الربيعي	184
رصدة فصل الصيف	184
رصدة الاعتدال الخريفي	184
المبحث الثالث/ العوامل المحددة لتوظيف حركة الشمس الظاهرية ذات العلاقة بالعوامل التصميمية والتخطيطية المحيطة بالخلايا الشمسية	185-239
أولا:- المعالجة الإحصائية للعوامل التصميمية وفقاً لمخرجات نموذج خط الانحدار المتدرج	186
1- ارتفاع المبنى	186
2- توجيه المبنى	192
3- حجم المبنى	196
ثانياً:- المعالجة الاحصائية للعوامل التخطيطية وفقاً لمخرجات نموذج خط الانحدار المتدرج	201
1- اتجاه الشوارع	201
2- عرض الشوارع	207
3- نسبة ارتفاع الابنية إلى عرض الشارع	211
4- مساحة الأشجار ضمن مواقع الرصد	215
أ- مساحة الأشجار بارتفاع أقل من(1م)	216
ب- مساحة الأشجار بارتفاع بين(1-3) م	220
ت- مساحة الأشجار بارتفاع أكثر من(3م)	223
5- مساحة المنطقة الأسفلتية	227
6- مساحة المنطقة الجرداء(الخالية)	231
7- مساحة المناطق المائية (المنطقة التي تحتوي على المياه)	235
الفصل الرابع:- تقييم مستوى توظيف حركة الشمس الظاهرية في توليد الطاقة وفقاً للبعد الزماني والمكاني لمنظومة الخلايا الشمسية الافتراضية	240-290
المبحث الأول/ تقييم وفورات الطاقة المكتسبة من الخلايا الشمسية الافتراضية ضمن النمط المكاني الأول (الفضاءات المفتوحة)	240-259
أولاً:- تقييم وفورات الطاقة المكتسبة وفقاً لحركة وثبات الخلايا الشمسية الافتراضية في المنطقة الخضراء	243
1- تقييم نسبة التزايد لوفورات الطاقة المكتسبة للخلايا الشمسية الافتراضية في حالتي الحركة والثبات نسبةً لحركة الشمس الظاهرية في المنطقة الخضراء	243
2- تقييم نسبة التناقص لوفورات الطاقة المكتسبة للخلايا الشمسية الافتراضية في حالتي الحركة والثبات نسبتاً لحركة الشمس الظاهرية في المنطقة الخضراء	246
3- تقييم وفورات الطاقة بدلالة المقايسة بين الطاقة الشمسية كمدخلات للمنظومة والطاقة الكهربائية كمخرجات في المنطقة الخضراء	248
ثانياً:- تقييم وفورات الطاقة المكتسبة وفقاً لحركة وثبات الخلايا الشمسية الافتراضية في المنطقة الجرداء	251
1- تقييم نسبة التزايد لوفورات الطاقة المكتسبة للخلايا الشمسية الافتراضية في حالتي الحركة والثبات نسبةً لحركة الشمس الظاهرية في المنطقة الجرداء	251
2- تقييم نسبة التناقص لوفورات الطاقة المكتسبة للخلايا الشمسية الافتراضية في حالتي الحركة والثبات نسبةً لحركة الشمس الظاهرية في المنطقة الجرداء	253
3- تقييم وفورات الطاقة بدلالة المقايسة بين الطاقة الشمسية كمدخلات للمنظومة والطاقة الكهربائية كمخرجات في المنطقة الجرداء	254
ثالثاً:- تقييم وفورات الطاقة المكتسبة وفقاً لحركة وثبات الخلايا الشمسية الافتراضية في المنطقة الأسفلتية	255
1- تقييم نسبة التزايد لوفورات الطاقة المكتسبة للخلايا الشمسية في حالتي الحركة والثبات نسبةً لحركة الشمس الظاهرية في المنطقة الأسفلتية	255
2- تقييم نسبة التناقص لوفورات الطاقة المكتسبة للخلايا الشمسية في حالتي الحركة والثبات نسبةً لحركة الشمس الظاهرية في المنطقة الأسفلتية	257
3- تقييم وفورات الطاقة بدلالة المقايسة بين الطاقة الشمسية كمدخلات للمنظومة والطاقة الكهربائية كمخرجات في المنطقة الأسفلتية	258
المبحث الثاني/ تقييم وفورات الطاقة المكتسبة من الخلايا الشمسية الافتراضية ضمن النمط المكاني الثاني (أسطح المباني)	260-274
أولاً:- تقييم وفورات الطاقة وفقاً لحركة وثبات الخلايا الشمسية الافتراضية على سطح المكتبة المركزية	261
1- تقييم نسبة التزايد لوفورات الطاقة المكتسبة للخلايا الشمسية في حالتي الحركة والثبات نسبةً لحركة الشمس الظاهرية على سطح مبنى المكتبة المركزية	262
2- تقييم نسبة التناقص لوفورات الطاقة المكتسبة للخلايا الشمسية في حالتي الحركة والثبات نسبةً لحركة الشمس الظاهرية على سطح مبنى المكتبة المركزية	264
3- تقييم وفورات الطاقة الشمسية بدلالة المقايسة بين الطاقة الشمسية كمدخلات للمنظومة والطاقة الكهربائية كمخرجات على سطح مبنى المكتبة المركزية	265
ثانياً:- تقييم وفورات الطاقة وفقاً لحركة وثبات الخلايا الشمسية على سطح مبنى جامع الإمام علي^(ع)	266
1- تقييم نسبة التزايد لوفورات الطاقة المكتسبة للخلايا الشمسية في حالتي الحركة والثبات نسبةً لحركة الشمس الظاهرية على سطح جامع الإمام علي^(ع)	266
2- تقييم نسبة التناقص لوفورات الطاقة المكتسبة للخلايا الشمسية في حالتي الحركة والثبات نسبةً لحركة الشمس الظاهرية على سطح جامع الإمام علي^(ع)	268
3- تقييم وفورات الطاقة بدلالة المقايسة بين الطاقة الشمسية كمدخلات للمنظومة والطاقة الكهربائية كمخرجات على سطح جامع الإمام علي^(ع)	269
ثالثاً:- تقييم وفورات الطاقة وفقاً لحركة وثبات الخلايا الافتراضية على سطح مبنى أسواق ال معالي	270
1- تقييم نسبة التزايد لوفورات الطاقة المكتسبة للخلايا الشمسية في حالتي الحركة والثبات نسبةً لحركة الشمس الظاهرية على سطح مبنى أسواق ال معالي	270
2- تقييم نسبة التناقص لوفورات الطاقة المكتسبة للخلايا الشمسية في حالتي الحركة والثبات نسبةً لحركة الشمس الظاهرية على سطح مبنى أسواق ال معالي	270
3- تقييم وفورات الطاقة بدلالة المقايسة بين الطاقة الشمسية كمدخلات للمنظومة والطاقة الكهربائية كمخرجات على سطح مبنى أسواق ال معالي	272
المبحث الثالث/ تقييم وفورات الطاقة وفقاً لحركة وثبات الخلايا الشمسية ضمن النمط المكاني الثالث (واجهات المباني)	275-290
أولاً:- تقييم وفورات الطاقة وفقاً لحركة وثبات الخلايا الافتراضية في واجهة مبنى مديرية الزراعة	276
1- تقييم نسبة التزايد لوفورات الطاقة المكتسبة للخلايا الشمسية في حالتي الحركة والثبات نسبةً لحركة الشمس الظاهرية على واجهات مبنى مديرية الزراعة	276
2- تقييم نسبة التناقص لوفورات الطاقة المكتسبة للخلايا الشمسية في حالتي الحركة والثبات نسبةً لحركة الشمس الظاهرية على واجهات مبنى مديرية الزراعة	277
3- تقييم وفورات الطاقة بدلالة المقايسة بين الطاقة الشمسية كمدخلات للمنظومة والطاقة الكهربائية كمخرجات على واجهات مبنى مديرية الزراعة	280
ثانياً:- تقييم وفورات الطاقة وفقاً لحركة وثبات الخلايا على واجهات مبنى المجمع السكني (بناية B9)	281
1- تقييم نسبة التزايد لوفورات الطاقة المكتسبة للخلايا الشمسية في حالتي الحركة والثبات نسبةً لحركة الشمس الظاهرية على واجهات مبنى المجمع السكني (بناية B9)	281
2- تقييم نسبة التناقص لوفورات الطاقة المكتسبة للخلايا الشمسية في حالتي الحركة والثبات نسبةً لحركة الشمس الظاهرية على واجهات مبنى المجمع السكني (بناية B9)	283
3- تقييم وفورات الطاقة بدلالة المقايسة بين الطاقة الشمسية كمدخلات للمنظومة والطاقة الكهربائية كمخرجات على واجهات مبنى المجمع السكني(بنايةB9)	284
ثالثاً:- تقييم وفورات الطاقة وفقاً لحركة وثبات الخلايا الافتراضية على واجهات مبنى مدرسة عابس	285
1- تقييم نسبة التزايد لوفورات الطاقة المكتسبة للخلايا الشمسية في حالتي الحركة والثبات نسبةً لحركة الشمس الظاهرية على واجهات مبنى مدرسة عابس	285
2- تقييم نسبة التناقص لوفورات الطاقة المكتسبة للخلايا الشمسية في حالتي الحركة والثبات نسبةً لحركة الشمس الظاهرية على واجهات مبنى مدرسة عابس	287
3- تقييم وفورات الطاقة بدلالة المقايسة بين الطاقة الشمسية كمدخلات للمنظومة والطاقة الكهربائية كمخرجات على واجهات مبنى مدرسة عابس	288
الفصل الخامس:- التوجهات المستقبلية والبدائل الاستراتيجية للتوظيف الأمثل لحركة الشمس الظاهرية	291-349
المبحث الأول/ التوجهات المستقبلية للتوظيف الأمثل لحركة الشمس الظاهرية في الطاقة الشمسية وفقاً لاعتبارات النمو السكاني	291-310
تقييم الحاجة إلى وفورات الطاقة المكتسبة وفقاً لاعتبارات النمو السكاني الحالية والمستقبلية	292
1- حاجة القطاع المنزلي(السكني) من وفورات الطاقة الشمسية بعد التوظيف الأمثل لحركة الشمس الظاهرية	294
2- حاجة القطاع الصناعي من وفورات الطاقة الشمسية بعد التوظيف الأمثل لحركة الشمس الظاهرية	302
3- حاجة الأبنية الحكومية من وفورات الطاقة الشمسية بعد التوظيف الأمثل لحركة الشمس الظاهرية	305
4- حاجة القطاع التجاري من وفورات الطاقة الشمسية بعد التوظيف الأمثل لحركة الشمس الظاهرية	308
المبحث الثاني/ التوجهات المستقبلية للتوظيف لحركة الشمس الظاهرية في الطاقة الشمسية وفقاً للاعتبارات الاقتصادية والبيئية	311-334
أولاً:- تقييم الحاجة الى وفورات الطاقة بدلالة التوظيف الامثل لحركة الشمس وفقاً للاعتبارات الاقتصادية	312
1- الجدوى الاقتصادية لأنشاء منظومات الطاقة الكهروضوئية كمحطات رئيسة أو مساعدة	312
أ- حساب (كلفة) تسعيرة الطاقة الكهربائية الوطنية بالدولار	314
ب- حساب (كلفة) تسعيرة الطاقة الكهربائية المنتجة من المنظومات الكهروضوئية	314
ت- مقارنة كلفة انتاج الطاقة سنوياً مع عمر المنظومة الشمسية	315
ث- كلفة صيانة المنظومات الشمسية	315
2- الجدوى الاقتصادية للكلفة الإنتاجية للمنظومات الشمسية ومقارنتها مع المحطات الكهرباء	315
أ- مقارنة الكلفة الإنتاجية لتوليد الكهرباء من المنظومات الشمسية مع محطات الكهرباء الوطنية	316
ب- مقارنة الكلفة الإنتاجية لتوليد الكهرباء من المنظومات الشمسية مع المولدات الكهربائية التقليدية	318
1- المولدات الرئيسية الكبيرة (قدرة توليدية أكبر من KV10)	318
2- المولدات الكهربائية الصغيرة (قدرة توليدية أقل من KV10)	321
ثانياً:- تقييم الحاجة الى وفورات الطاقة بدلالة التوظيف الأمثل لحركة الشمس وفق للاعتبارات البيئية	325
1- اسهام وفورات الطاقة الشمسية المكتسبة في التخفيف من انبعاث الغازات الملوثة	325
2- اسهام وفورات الطاقة الشمسية المكتسبة في التقليل من مستويات التلوث الضوضائي	330
3- اسهام وفورات الطاقة الشمسية المكتسبة في التقليل من التلوث البصري	334
المبحث الثالث/ البدائل الاستراتيجية للتوظيف الأمثل لحركة الشمس الظاهرية في الطاقة الشمسية ضمن النسيج الحضري لمدينة السماوة	335-349
1- النمط المكاني الأول (الفضاءات المفتوحة)	336
أولاً:- البدائل المقترحة لتعزيز مقومات التوظيف الأمثل لحركة الشمس الظاهرية ذات الصلة بالعوامل التصميمية	336
1- الأسطح العاكسة وإدارة الضوء	336
2- الهندسة المعمارية المتكاملة مع الطاقة الشمسية	336
ثانياً:- البدائل المقترحة لإزالة معوقات التوظيف الأمثل لحركة الشمس الظاهرية ذات الصلة بالعوامل التخطيطية	337
- تخطيط وتنظيم حضري	319
ثانياً:- البدائل المقترحة لإزالة معوقات التوظيف الأمثل لحركة الشمس الظاهرية	338
أ- البدائل المقترحة ذات الصلة بالعوامل التصميمية والتخطيطية	338
1- التخطيط الذكي للأرض	338
2- تخطيط الاسطح الخضراء والحدائق العمودية	338
ب- البدائل المقترحة ذات الصلة بأصحاب القرار التصميمي والتخطيطي في صياغة التصميم الأساس للمدينة	339
1- تفعيل قوانين التخطيط الصديقة للطاقة الشمسية	339
2- تفعيل القوانين التخطيطية الضامنة لوصول الطاقة الشمسية للخلايا على أسطح المباني	339
3- تفعيل آطر التعاون بين القرار التصميمي والتخطيطي بما يضمن التوظيف الأمثل لحركة الشمس الظاهرية	339
2- النمط المكاني الثاني (أسطح المباني)	339
أولاً:-البدائل المقترحة لتعزيز مقومات التوظيف الأمثل لحركة الشمس الظاهرية في الإشعاع الشمسي كطاقة متجددة	339
أ- البدائل المقترحة ذات الصلة بالعوامل التصميمية والتخطيطية	340
1- تصميم الخلايا على أسطح المباني وفقاً لتحليل الطاقة ولتجنب الظلال المحتملة خلال ساعات النهار	340
2- تكامل الشبكة الذكية مع منظومة الخلايا التقليدية	340
ب- البدائل المقترحة ذات الصلة بالجانب الفني للخلايا الشمسية	340
1- اعتماد الصيانة والتنظيف الدوري لواجهات الخلايا الشمسية	340
2- اعتماد آلية لضمان تحسين كفاءة ألواح الطاقة الشمسية في كسب الطاقة	341
ت- البدائل المقترحة ذات الصلة بتنسيق حركة واجهات الخلايا الشمسية مع حركة قرص الشمس	341
1- تصميم لوحات شمسية مائلة ومتتبعة لحركة قرص الشمس	341
2- تصميم لوحات شمسية ثنائية الوجه	341
3- تصميم انظمة ذكية لتتبع قرص الشمس	341
ثانياً:- البدائل المقترحة لإزالة معوقات التوظيف الأمثل لحركة الشمس الظاهرية في الإشعاع الشمسي كطاقة متجددة	342
أ- البدائل المقترحة ذات الصلة بالعوامل التصميمية والتخطيطية	343
1- تصميم تعديل الإمالة والاتجاه لواجهات الخلايا وفقاً لمسار حركة الشمس	343
2- تصميم الخلايا الشمسية على أسطح المباني وفقاً لتحليل فاعلية الظلال ولتجنب التأثير السلبي للظلال المحتملة	343
3- اعتماد استخدام الألواح الشمسية ذات الوجهين	343
ب- البدائل المقترحة ذات الصلة بتتبع حركة الشمس الظاهرية	343
1- اعتماد أنظمة متقدمة لتتبع قرص الشمس ضمن مسار حركتها الظاهرية	343
2- اعتماد آلية لضمان طاقة شمسية مكثفة (CSP)	344
ت- البدائل المقترحة ذات الصلة بالجانب الفني للخلايا الشمسية	344
1- اعتماد تنصيب المحولات الصغيرة ومحسّنات القدرة	344
2- اعتماد تصميم يضمن مراقبة وصيانة عن بُعد لضمان مستوى عالٍ لكفاءة كسب الطاقة	344
3- اعتماد إستراتيجية الذكاء الاصطناعي لتحليل مستوى كسب الطاقة مستقبلاً	344
3- النمط المكاني الثالث (واجهات المباني)	345
أولاً:-البدائل المقترحة لتعزيز مقومات التوظيف الأمثل لحركة الشمس الظاهرية في الإشعاع الشمسي كطاقة متجددة	345
أ- البدائل المقترحة ذات الصلة بالعوامل التصميمية والتخطيطية	345
1- اعتماد تصميم الخلايا في واجهات المبنى وفقاً لتحليل محيط المبنى لتحديد مصادر الظلال	345
2- تعزيز وجود الأسطح العاكسة المحيطة بالمباني المصمم على واجهاتها خلايا شمسية	345
ب- البدائل المقترحة ذات الصلة بالجانب الفني للخلايا الشمسية لواجهات المباني	346
1- اعتماد تصميم لأنظمة مزدوجة المصادر لكسب الطاقة	346
2- إجراء الصيانة والتنظيف الدوري	346
3- انظمة تخزين الطاقة المكتسبة	346
ت- البدائل المقترحة ذات الصلة بتنسيق تصميم واجهات الخلايا للمبنى مع مسار حركة الشمس الظاهرية	346
1- تحسين الإمالة والتوجيه	346
2- اعتماد تصميم واجهات خلايا شمسية ثنائية الوجه	346
3- اعتماد تصميم أنظمة تتبع قرص الشمس الذكية	347
ثانياً:- البدائل المقترحة لإزالة معوقات التوظيف الأمثل لحركة الشمس الظاهرية في الإشعاع الشمسي كطاقة متجددة	348
أ- البدائل المقترحة ذات الصلة بالعوامل التصميمية والتخطيطية	348
1- اعتماد التوجيه والإمالة الأمثل لأسطح الخلايا الشمسية وفقاً لمسار حركة الشمس الظاهرية	348
2- اعتماد تصميم أنظمة مزدوجة لتفادي معوقات كسب الطاقة	348
ب- البدائل المقترحة ذات صلة بتتبع حركة الشمس الظاهرية من قبل حركة واجهات الخلايا الشمسية	349
1- اعتماد أنظمة تتبع قرص الشمس	349
2- تصميم واجهات ألواح شمسية ثنائية الوجه	349
3- اعتماد تكنولوجيا التحكم الذكي والأتمتة بمستوى كسب الطاقة المطلوبة	349
ت- بدائل مقترحة ذات الصلة بالجانب الفني	349
- تصميم مواد طلاء متقدمة يضمن مضاعفة كسب الطاقة وتفادي التأثير السلبي لمساحة الظلال وتفادي العوارض	349
الاستنتاجات	350-354
المقترحات	355-356
المصادر والمراجع	357-366
الملاحق	367-434
المستخلص باللغة الإنكليزية	435-436

مستخلص الأطروحة

يعد استعمال الطاقة الشمسية كطاقة متجددة انعكاساً طبيعياً للتقدم التكنولوجي لذلك ظهر توجه ضمن دراسات الطاقة المتجددة تعمل على توظيف الإمكانيات المتاحة للطاقة الشمسية لغرض استثمارها بالشكل الأمثل وكذلك تسلط الضوء على تشخيص نسبة فاعلية المقومات والمعوقات ذات البعد المكاني للتوظيف الأمثل لحركة الشمس في الإشعاع الشمسي كطاقة متجددة، ومن هنا ظهرت دراسات عديدة تهدف إلى إيجاد بدائل بعضها ذات علاقة بتقنية المنظومات الشمسية الثابتة والمتحركة وبما ينسجم مع حركة الشمس الظاهرية بهدف زيادة القدرة التوليدية للطاقة من جهة، ودراسات أخرى اهتمت بالبعد المكاني للتوظيف الأمثل لحركة الشمس الظاهرية من جهة أخرى.

تهدف الدراسة إلى وضع آلية للتوظيف الأمثل لحركة الشمس الظاهرية في الإشعاع الشمسي كطاقة متجددة في مدينة السماوة من خلال معرفة نسبة التزايد ونسبة التناقص في وفورات الطاقة المكتسبة ضمن حالتي الحركة والثبات للخلايا الشمسية الافتراضية المصممة على ثلاثة من الأنماط المكانية في البيئة الحضرية لمدينة السماوة ، إذ تضمن النمط المكاني الأول الفضاءات المفتوحة في المنطقة الخضراء ومنطقة الفضاء المفتوح (الأراضي الجرداء) والأسطح الأسفلتية، وتمثل النمط المكاني الثاني بأسطح المباني ذات البعد الأفقي، أما النمط المكاني الثالث فتمثل بواجهات ذات البعد العمودي لثلاث مباني باتجاهات مختلفة.

اعتمدت الدراسة الرصد الميداني لقياس وفورات الطاقة المتحققة من خلال إجراء المسح المُناخي للمواقع المختارة لأربعة فصول وبواقع أربع رصدات في اليوم ولكل موقع في الساعة(AM700، AM800،AM 1100، PM1300)، واستخدم للرصد جهاز (SPM Power Meter Solar)، وجهاز (LM- 8000A)، بالإضافة إلى استعمال البرامج ‌بهدف ‌بناء ‌قاعدة ‌بيانات ‌لعدة ‌متغيرات ذات العلاقة بمحاكاة مسارات حركة الشمس الظاهرية الرأسية والأفقية و‌تمثلت في ‌برنامج (Energy 3D programme)، وبرنامج (Autodesk Ecotect Analysis)، وبالإضافة إلى استخدام برنامج (Global Mapper_V.15) لقياس أبعاد المتغيرات ضمن المجال الحيوي للخلايا الافتراضية، كما ‌استعملت بعض ‌الوسائل ‌الإحصائية ‌في ‌الدراسة ‌تمثلت في الدرجة المعيارية وخط ‌الانحدار ‌المتدرج لكشف نسبة الفاعلية للمتغيرات التصميمية والتخطيطية في تفسير التباين في المعدل السنوي للطاقة المكتسبة ضمن المجال الحيوي المحيط بالخلايا الشمسية الافتراضية في الأنماط الموقعية الثلاث، بهدف تحديد أهم المقومات والمعوقات التي تواجه التوظيف الأمثل لحركة الشمس الظاهرية .

توصلت الدراسة إلى نتائج أهمها بأن يكون تصميم الخلايا الشمسية المتحركة ينحصر بين زاويتي (130˚-157.5˚) كأفضل اتجاه وفقاً لزاوية البعد الأفقي، إذ يحقق هذا الاتجاه أعلى نسبة تزايد في وفورات الطاقة تزامناً مع حركة الشمس الظاهرية، في حين يكون الاتجاه الأمثل بدلالة زاوية ارتفاع الشمس ينحصر بين (36.4˚- 44.9˚) كأفضل توجيه عمودي عند محاكاة تصميم الخلايا الشمسية باتجاه قرص الشمس أثناء حركتها الظاهرية، أما في النمط المكاني الثالث حقق أعلى نسبة تزايد في وفورات الطاقة بلغت (47.3%) بدلالة زاوية البعد الأفقي (135.8°) وزاوية ارتفاع الشمس (44.9°) وهو الاتجاه الأفضل للتوظيف الأمثل لحركة الشمس الظاهرية في حال ثبات الخلايا الشمسية.

Employing the apparent movement of the sun in solar radiation As renewable energy for the city of Samawah (a study in energy geography)

A Dissertation Submitted to Council of Arts , University of Al-Qadisiyah in Partial Fulfillment of The Requirements for The Degree of

Doctor of Philosophy in Geography

Jasim Wihoah shati Al-Jayshi

Supervised By

Prof. Dr. Hussein Ali Abdul Hussein Al A`abidy

2024 A.D.- 1445 A.H.

Abstract

The use of solar energy as renewable energy is a natural reflection of technological progress. Therefore, a trend has emerged within renewable energy studies that works to employ the available capabilities of solar energy for the purpose of investing it in an optimal manner, and also sheds light on diagnosing the effectiveness of the components and constraints with a spatial dimension to optimally employ the movement of the sun in solar radiation as renewable energy. Hence, many studies have emerged aiming to find alternatives, some of which are related to the technology of fixed and mobile solar systems and in harmony with the apparent movement of the sun, with the aim of increasing the energy generating capacity on the one hand, and other studies focused on the spatial dimension of optimal utilization of the apparent movement of the sun on the other hand.

The study aims to develop a mechanism for optimally utilizing the apparent movement of the sun in solar radiation as renewable energy in the city of Samawah by knowing the rate of increase and the rate of decrease in the energy savings gained within the states of motion and stationary virtual solar cells designed in three spatial patterns in the urban environment of the city of Samawah, as it includes The first spatial pattern is the open spaces in the green area, the open space area (bare lands), and the asphalt surfaces. The second spatial pattern is represented by the roofs of buildings with a horizontal dimension, while the third spatial pattern is represented by the facades of three buildings with a vertical dimension in different directions.

The study adopted field monitoring to measure the energy savings achieved by conducting a climate survey of the selected sites for four seasons, at the rate of four observations per day and for each site per hour (AM700, AM800, AM 1100, PM1300). A device (SPM Power Meter Solar) and a device (LM) were used for monitoring. - 8000A), in addition to using programs with the aim of building a database for several variables related to simulating the paths of the sun’s apparent vertical and horizontal movement, represented by the Energy 3D program and the Autodesk Ecotect Analysis program, in addition to using the Global MapperV.15 program to measure Dimensions of variables within the dynamic field of virtual cells Some statistical methods were also used in the study, represented by the standard score and the gradual regression line, to reveal the effectiveness rate of the design and planning variables in explaining the variation in the annual rate of energy acquired within the vital field surrounding the hypothetical solar cells in the three site types, with the aim of identifying the most important components and obstacles facing optimal employment. The apparent movement of the sun.

The study reached results, the most important of which is that the design of mobile solar cells is limited to two angles (130˚-157.5˚) as the best direction according to the angle of the horizontal dimension, as this direction achieves the highest percentage of increase in energy savings in conjunction with the apparent movement of the sun, while the optimal direction is in terms of angle The height of the sun is limited to between (36.4˚ - 44.9˚) as the best vertical orientation when simulating the design of solar cells towards the disk of the sun during its apparent movement. As for the third spatial pattern, the highest percentage of increase in energy savings was achieved, amounting to (47.3%) as a function of the angle of the horizontal dimension (135.8°). ) and the angle of elevation of the sun (44.9°), which is the best direction for optimal use of the apparent movement of the sun in the event that the solar cells are stationary.

أطروحة دكتوراه بعنوان

توظيف حركة الشمس الظاهرية في الإشعاع الشمسي كطاقة متجددة لمدينة السماوة

دراسة في جغرافية الطاقة

جاسم وحواح شاتي الجياشي

Jasim Wihoah Shati Aljayshi

كلية الآداب / جامعة القادسية

jasim.aljayshi@mu.edu.iq

موبايل / 07803342737

تاريخ المناقشة 24/4/2024

ملخص الدراسة

تهدف الدراسة إلى وضع آلية للتوظيف الأمثل لحركة الشمس الظاهرية في الإشعاع الشمسي كطاقة متجددة في مدينة السماوة من خلال معرفة نسبة التزايد ونسبة التناقص في وفورات الطاقة المكتسبة ضمن حالتي الحركة والثبات للخلايا الشمسية الافتراضية المصممة على ثلاثة من الأنماط المكانية في البيئة الحضرية لمدينة السماوة، إذ تضمن النمط المكاني الأول الفضاءات المفتوحة في المنطقة الخضراء ومنطقة الفضاء المفتوح (الأراضي الجرداء) والأسطح الأسفلتية، وتمثل النمط المكاني الثاني بأسطح المباني ذات البعد الأفقي، أما النمط المكاني الثالث فتمثل بواجهات ذات البعد العمودي لثلاث مباني باتجاهات مختلفة.

اعتمدت الدراسة الرصد الميداني لقياس وفورات الطاقة المتحققة من خلال إجراء المسح المُناخي للمواقع المختارة لأربعة فصول وبواقع أربع رصدات في اليوم ولكل موقع في الساعة(AM700، AM800،AM 1100، PM1300)، واستخدم للرصد جهاز (SPM Power Meter Solar)، وجهاز(LM- 8000A)، بالإضافة إلى استعمال البرامج ‌بهدف ‌بناء ‌قاعدة ‌بيانات ‌لعدة ‌متغيرات ذات العلاقة بمحاكاة مسارات حركة الشمس الظاهرية الرأسية والأفقية و‌تمثلت في ‌برنامج (Energy 3D programme)، وبرنامج (Autodesk Ecotect Analysis)، وبالإضافة إلى استخدام برنامج (Global Mapper_V.15) لقياس أبعاد المتغيرات ضمن المجال الحيوي للخلايا الافتراضية، كما ‌استعملت بعض ‌الوسائل ‌الإحصائية ‌في ‌الدراسة ‌تمثلت في الدرجة المعيارية وخط ‌الانحدار ‌المتدرج لكشف نسبة الفاعلية للمتغيرات التصميمية والتخطيطية في تفسير التباين في المعدل السنوي للطاقة المكتسبة ضمن المجال الحيوي المحيط بالخلايا الشمسية الافتراضية في الأنماط الموقعية الثلاث، بهدف تحديد أهم المقومات والمعوقات التي تواجه التوظيف الأمثل لحركة الشمس الظاهرية .

توصلت الدراسة إلى نتائج أهمها بأن يكون تصميم الخلايا الشمسية المتحركة ينحصر بين زاويتي (130˚-157.5˚) كأفضل اتجاه وفقاً لزاوية البعد الافقي إذ يحقق هذا الاتجاه اعلى نسبة تزايد في وفورات الطاقة تزامناً مع حركة الشمس الظاهرية، في حين يكون الاتجاه الأمثل بدلالة زاوية ارتفاع الشمس ينحصر بين (36.4˚- 44.9˚) كأفضل توجيه عمودي عند محاكاة تصميم الخلايا الشمسية باتجاه قرص الشمس أثناء حركتها الظاهرية ، أما في النمط المكاني الثالث حقق أعلى نسبة تزايد في وفورات الطاقة بلغت(47.3%) بدلالة زاوية البعد الأفقي (135.8°) وزاوية ارتفاع الشمس (44.9°) وهو الاتجاه الأفضل للتوظيف الأمثل لحركة الشمس الظاهرية في حال ثبات الخلايا الشمسية.

مشكلة الدراسة

تتمثل مشكلة الدراسة الرئيسة (هل يمكن توظيف حركة الشمس الظاهرية في الإشعاع الشمسي لإنتاج الطاقة المتجددة لمدينة السماوة؟)، وتتمحور المشكلة على مجموعة من التساؤلات الثانوية تشكل الإجابة عنها أحد أهم أهداف البحث العلمي، وعلى النحو الأتي:

أ‌- هل تتباين مكانياً وزمانياً خصائص معدل الإشعاع الشمسي الواصل للخلايا الشمسية باختلاف الأنماط المكانية لتموضع الخلايا الشمسية ضمن النطاق العمراني لمدينة السماوة؟.

ب‌- ما نسبة فاعلية العوامل التصميمية والتخطيطية كمتغيرات موقعية وموضعية ضمن النسيج العمراني في تحديد وفورات الطاقة الناتجة من تزامن اتجاه خلايا المنظومات الشمسية مع تغير حركة موقع قرص الشمس ضمن مسار حركته الظاهرية؟.

ت‌- هل تحقق عملية تلازم حركة واجهات الخلايا الشمسية الموجهة باتجاه موقع قرص الشمس خلال حركتها الظاهرية وفورات في الطاقة الشمسية ذات جدوى اقتصادية؟.

ث‌- كيف يمكن تقييم مستوى التوظيف الأمثل لحركة الشمس الظاهرية وفقاً لوفورات الطاقة ضمن بعديها المكاني والزماني نتيجة لحركة الخلايا الشمسية؟.

ج‌- ما التوجهات المستقبلية والبدائل المقترحة للتوظيف الأمثل لحركة الشمس الظاهرية وفقاً للاعتبارات السكانية والاقتصادية والبيئية لمدينة السماوة؟.

2- فرضية الدراسة

طرحت فرضية الدراسة الرئيسة بأنه يمكن توظيف حركة الشمس الظاهرية في الإشعاع الشمسي لتحقيق وفورات من الطاقة الشمسية لمدينة السماوة، أما الفرضيات الفرعية جاءت على النحو الأتي:

أ‌- تتباين خصائص الإشعاع الشمسي مكانياً نتيجة اختلاف خصائص السطح المستلم للإشعاع ضمن الفضاءات المفتوحة أو على أسطح المباني وواجهاتها، وتتباين زمانياً على مستوى ساعات الرصد وفصول السنة.

ب‌- للعوامل التصميمية والتخطيطية نسبة فاعلية متباينة كمتغيرات موضعية وموقعية للخلايا الشمسية ضمن النسيج الحضري لمدينة السماوة في تحديد التوظيف الأمثل لحركة الشمس الظاهرية، ووفورات الطاقة المكتسبة نتيجة تزامن اتجاه وحركة واجهات الخلايا مع حركة الشمس الظاهرية.

ت‌- تتحقق وفورات في الطاقة المكتسبة عندما تلازم حركة واجهات الخلايا الشمسية موقع قرص الشمس ضمن مسار حركته الظاهرية في مدينة السماوة.

ث‌- يمكن تقييم مستوى التوظيف الأمثل لحركة الشمس الظاهرية وفقاً لوفورات الطاقة المتحققة بدلالة نسبة التزايد أو التناقص باختلاف الأنماط المكانية ضمن حالتين أخذ بنظر الاعتبار (الحركة، السرعة، الاتجاه) لقرص الشمس، أو عدم الأخذ بالاعتبار لهذه المتغيرات عند نصب الخلايا.

ج‌- كنتيجة للتوظيف الأمثل لحركة الشمس الظاهرية في المستقبل المنظور الدور في تزايد وفورات الطاقة والتي لها الدور في تزايد فاعلية استثمار الطاقة الشمسية كطاقة المتجددة وفقاً للاعتبارات السكانية والاقتصادية والبيئية.

هدف الدراسة

أهم أهداف الدراسة على النحو الأتي:-

أ‌- تهدف الدراسة إلى التوظيف الأمثل لحركة الشمس الظاهرية والإشعاع الشمسي لنماذج من الأنماط المكانية المختارة ضمن النسيج الحضري لمدينة السماوة لغرض إجراء مقايسة مكانية على أساس وفورات الطاقة الناتجة من الخلايا الشمسية.

ب‌- توفير أطر معرفية عن المتغيرات المحددة للطاقة المتجددة ذات البعد المكاني ضمن النسيج الحضري لمدينة السماوة بهدف اسناد خطط التنمية المستدامة الخاصة بالطاقة المتجددة عن طريق القرارات التخطيطية للتجمعات العمرانية حاضراً ومستقبلاً.

ت‌- تقييم مقدار الإشعاع الشمسي المستلم لواجهات الخلايا الشمسية عبر تحليل المؤشرات الإحصائية للمتغيرات الموضعية والموقعية لتصميم منظومات الخلايا الشمسية، وتحديد فاعلية خصائص المكان بما يتضمنه من عوامل تخطيطية وتصميمية كأحد محددات التوظيف الأمثل لحركة الشمس الظاهرية.

ث‌- دراسة العوامل المساهمة في تباين التوزيع المكاني والزماني للطاقة الشمسية وتحديد الموقع الأمثل لمنظومة الشمسية ضمن النسيج الحضري لمدينة السماوة.

ج‌- طرح البدائل كمقترحات لتعزيز مقومات التوظيف الأمثل لحركة الشمس الظاهرية وإزالة معوقاتها الموضعية وبما يسهم في تحديد المرتكزات التصميمية والتخطيطية لإمكانية التوظيف الأمثل لحركة الشمس الظاهرية لتوليد الطاقة الشمسية.

أهمية الدراسة

يمكن تلخيص أهم النقاط التي توضح أهمية الدراسة على النحو الأتي:-

أ‌- حاجة مدينة السماوة الى حلول علمية لتوفير مصادر الطاقة المتجددة.

ب‌- تتمثل أهمية الدراسة على اعتبارها محاولة جادة في دراسة الطاقة الشمسية والعوامل ذات الأبعاد المكانية المؤثرة في التوظيف الأمثل لحركة الشمس الظاهرية في الإشعاع الشمسي كطاقة متجددة في مدينة السماوة.

ت‌- وضع تصور لمستقبل الطاقة الشمسية والمقترحات العلمية والعملية والحلول للمشكلات والتي تعد عقبة أمام التوظيف الأمثل لحركة الشمس الظاهرية في إنتاج الطاقة الشمسية.

ث‌- المساهمة في الاقتصاد المعرفي لفلسفة جغرافية الطاقة من خلال التعرف على المقومات المكانية لخلايا الطاقة الشمسية في مدينة السماوة وإمكانية استثمارها بشكل أمثل حاضراً ومستقبلاً.

ج‌- كما تهدف الدراسة إلى تحديد المقومات والمعوقات المؤثرة في مستوى الطاقة الشمسية التي تصل إلى أسطح الخلايا المصممة لواجهات المباني ، بهدف المساهمة في تحويل العمارة من مستهلكة للطاقة إلى منتجة لها، وبما يضمن تحقيق العمارة المستدامة.

هيكلية الدراسة

لغرض الوصول إلى الأهداف المطلوبة، اقتضت هيكلية الدراسة تقسيم فصولها، وكما مبين في شكل (1)، ويمكن إيجاز عناوين فصل الدراسة على النحو الأتي:

الفصل الأول: وتضمن الإطار النظري بيان المفاهيم العلمية والدراسات السابقة وطريقة العمل والبرامج والأجهزة المستعملة في الدراسة، فضلاً عن الإطار الفلسفي لتوظيف حركة الشمس الظاهرية في الإشعاع الشمسي كطاقة متجددة وفق المنظور الفكري للمدارس المفسرة لعلاقة الإنسان بالطاقة.

الفصل الثاني: تناول خصائص شدة الإشعاع الشمسي الواصل إلى الخلايا الافتراضية ضمن الأنماط المكانية الثلاثة في النطاق العمراني لمدينة السماوة، إذ اختص المبحث الأول بخصائص الإشعاع في النمط المكاني الأول (الفضاءات المفتوحة)، وتناول المبحث الثاني خصائص الإشعاع في النمط المكاني الثاني (اسطح المباني) في حين تناول المبحث الثالث خصائص الإشعاع الشمسي في النمط المكاني الأول (واجهات المباني).

الفصل الثالث: ركّز على العوامل المحددة لتوظيف حركة الشمس الظاهرية في الإشعاع الشمسي لمدينة السماوة، واهتم المبحث الأول بالعوامل المحددة ذات العلاقة بخصائص الغلاف الجوي، أما المبحث الثاني تضمن العوامل المحددة ذات العلاقة بالزوايا الشمسية المحددة لموقع قرص الشمس، في حين تطرق المبحث الثالث إلى المعالجة الإحصائية للعوامل التصميمية والتخطيطية المفسرة لمقدار المكتسب من الطاقة في مواقع الرصد نتيجة حركة الشمس الظاهرية.

الفصل الرابع: ويعرض تقييم مستوى توظيف حركة الشمس الظاهرية في توليد الطاقة وفقاً للبعد المكاني والزماني لمنظومة الخلايا الشمسية، إذ اهتم المبحث الأول بمستوى وفورات الطاقة وفقاً لتوظيف حركة وثبات الخلايا المنسجمة مع حركة الشمس الظاهرية ضمن حقول الأنظمة الكهروضوئية للفضاء المفتوح، أما المبحث الثاني تناول مستوى وفورات الطاقة في الخلايا المثبتة على أسطح المباني، في حين اهتم المبحث الثالث بمستوى وفورات الطاقة ضمن الخلايا المتموضعة في واجهات الأبنية.

الفصل الخامس: تطرق إلى التوجهات المستقبلية والبدائل الاستراتيجية للتوظيف الأمثل للطاقة الشمسية وفقاً للاعتبارات السكانية والاقتصادية والبيئية ، إذ اهتم المبحث الأول تقييم التوجهات المستقبلية لوفورات الطاقة وفقاً للنمو السكاني، أما المبحث الثاني اهتم بتقييم وفورات الطاقة وفقاً للاعتبارات الاقتصادية والبيئية، في حين ركز المبحث الثالث على البدائل الاستراتيجية لتعزيز مقومات التوظيف الأمثل لحركة الشمس الظاهرية وإزالة معوقات توظيف حركة الشمس الظاهرية لإنتاج الطاقة المتجددة في مدينة السماوة.

مبررات وأسباب الدراسة

أ‌- توفر الدراسة مادة علمية يمكن الإستفادة منها في مجال توليد الطاقة المتجددة من الإشعاع الشمسي، كما يمكن تطبيق نتائجها على مناطق أخرى وبخصائص مشابهه.

ب‌- إمكانية استثمار الطاقة الشمسية كأحد مشاريع التنمية المستدامة في السماوة كحلول بديلة عن الطاقة الأحفورية لسد النقص في توفير الطاقة لاسيما في أوقات الذروة والتخلص من تلوث الوقود الأحفوري وتأثيرها على صحة الإنسان، والتطلع إلى حل هذه المشكلة.

ت‌- كشف العلاقة بين شدة الإشعاع الشمسي والخصائص الموضعية والموقعية لمدينة السماوة وفقاً للتوظيف الأمثل لحركة الشمس الظاهرية.

ث‌- معرفة الجدوى الاقتصادية للمنظومات الشمسية ومقارنتها مع محطات الطاقة التقليدية.