انرژی خورشیدی چیست؟ از سیر تا پیاز نیرویی بی نهایت (قسمت دوم)

تاریخچه انرژی خورشیدی

شناخت انرژی خورشیدی و استفاده از اون به منظور‌های مختلف، به زمان ماقبل تاریخ برمی گرده؛ شاید به دوران سفالگری. اون زمان، روحانیون معابد به کمک جام های بزرگ طلایی صیقل داده شده و اشعه خورشید، آتشدان های محراب ها رو روشن میکردن. یکی از فراعنه مصر، معبدی ساخته بود که با طلوع خورشید درب اون باز و با غروب خورشید درب بسته میشد.ولی مهمترین روایتی که درباره استفاده از خورشید بیان شده، داستان ارشمیدس، دانشمند و مخترع بزرگ یونان قدیمه که ناوگان روم رو با استفاده از انرژی حرارتی خورشید به آتش کشید؛ گفته میشه که ارشمیدس با نصب تعداد زیادی آئینه های کوچک مربعی شکل در کنار هم که روی یک پایه متحرک قرار داشتن، اشعه خورشید رو از راه دور روی کشتی های رومیان متمرکز کرده و به این ترتیب اون ها رو به آتش کشیده! در ایران هم معماری سنتی ایرانیان باستان، نشون دهنده ی توجه خاص اون‌ها در استفاده صحیح و مؤثر از انرژی خورشیدی در زمان های قدیم بوده.حتی می تونیم به قبل تر بریم و تاثیرات انرژی خورشیدی رو بر زندگی انسان های اولیه هم بررسی کنیم؛ از زمان های دور انسان های نخستین، پوست حیوانات و گیاهان خوردنی رو زیر نور خورشید خشک میکردن. اون ها کم کم فهمیدن که اگر غار محل زندگی شون رو به آفتاب باشه، در ماه های سرد زمستان، گرم می مونه.امروزه هم مردم خونه هاشون رو، رو به آفتاب می سازن تا از نور و گرمای اون استفاده کنن. در سراسر دنیا کشاورزان می دونن که محصولات در شیب های آفتابگیر بهتر رشد میکنن. اون ها محصولات کشاورزی و گوشت های مختلف رو زیر نور خورشید خشک میکنن تا فاسد نشن.

کاربرد های انرژی خورشیدی

در عصر حاضر از انرژی خورشیدی، توسط سیستم های مختلف و برای مقاصد متفاوت استفاده و بهره گیری میشه که مهمترینشون عبارتند از:

• استفاده از انرژی حرارتی خورشید برای مصارف خانگی، صنعتی و نیروگاهی
•  تبدیل مستقیم پرتو های خورشید به الکتریسیته به وسیله تجهیزاتی به نام فتوولتائیک
   

تولید برق با انرژی خورشیدی

با دو روش مستقیم (فتوولتائیک) و غیرمستقیم (از متمرکز کردن انرژی خورشید) از انرژی نور برق حاصل میشه که روش غیرمستقیم، از طریق استفاده از سیستم های عدسی یا آینه و ردیابی نور در مناطق گسترده و بزرگه. برق تولیدی از انرژی خورشیدی تا سال ۲۰۵۰ بزرگ ترین و اصلی ترین منبع ایجاد برق و انرژی الکتریسیته است که تا حالا تونسته تا ۱۱ درصد به تولید برق کمک کنه.خیلی جالبه که بدونید با روش متمرکز کردن نور از سال ۱۹۸۰ تا حالا، گیاهان مختلفی رو پرورش دادن و از سال ۱۹۸۵، انرژی الکتریکی ای معادل ۳۸۵ مگاوات سالانه با این روش تولید میشه که نیروگاه انرژی خورشید در صحرای موهاوی کالیفرنیا، بزرگ ترین نیروگاه تولید برق به روش متمرکز هستش.

سلول های خورشیدی

سلول خورشیدی به قطعات نیم رسانایی گفته میشه که انرژی تابشی خورشید رو به انرژی الکتریکی تبدیل میکنند. رسانندگی این مواد به طور کلی به دما، روشنایی، میدان مغناطیسی و مقدار دقیق ناخالصی موجود در نیم رسانا، بستگی داره.
از ویژگی های سلول های خورشیدی میشه به این موارد اشاره کرد: جای زیادی اشغال نمیکنن؛ قسمت متحرک ندارن؛ بازده اون ها با تغییرات دمایی محیط، تغییرات چندانی نمیکنه؛ نسبتا به سادگی نصب میشن؛ به راحتی با سیستم های به کار رفته در ساختمون جور میشن.
و از اشکالات سلول های خوشیدی میشه به تولید وسایل فتوولتائیک که هزینه زیادی داره و چگالی انرژی تابشی که بسیار کم هست، اشاره کرد؛ چون در فصول مختلف و ساعات متفاوت شبانه روز تغییر میکنه و باید ذخیره بشه که همین موضوع، بسیار هزینه بره.
 

کاربرد های سلول خوشیدی

• تامین نیروی حرکتی ماهواره ها و سفینه های فضایی
• تامین انرژی لازم دستگاه هایی که نیاز به ولتاژ کمتری دارن مثل ماشین حساب و ساعت
• تهیه برق شهر توسط نیروگاه های فتوولتائیک
• تامین نیروی لازم برای حرکت خودرو ها و قایق های کوچک

صفحات خورشیدی

صفحات خورشیدی، ازمونتاژ سلول های خورشیدی به دست میان که ترکیباتی نیمه رسانا هستن و وظیفه اون ها تبدیل انرژی نورانی خورشید به انرژی الکتریکیه. نام این صفحات فتوولتائیک یا سولار سلول هستش. صفحات فتوولتائیک از نظر تکنولوژی به ۳ دسته پلی کریستال، مونوکریستال و فتوولتائیک نواری تقسیم بندی میشن.

 02133924086 - 02133924096  مشاوره رایگان توسط بهترین برقکارها

باتری خورشیدی

باتری های خورشیدی از ماده ای بنام سیلیسیوم ساخته میشن و برق بسیار ناچیزی تولید میکنن. برای همین معمولا باید از تعداد زیادی باتری کنار هم استفاده بشه تا مقدار برقی که بدست می آد، مفید و مناسب باشه. این باتری های خورشیدی، به راحتی تعمیر میشن و نگهداری اون ها سادست؛ همچنین محیط رو هم آلوده نمیکنن. با استفاده از باتری های خورشیدی، میشه دستگاه هایی مثل تلویزیون، تلفن و پمپ آب رو به کار انداخت.در جاهایی که روز های طولانی و آفتاب درخشان دارن، حتی میشه تمام برق مورد نیاز رو از باتری های خورشیدی گرفت. این باتری ها خیلی سبک هستن و به راحتی میشه اون ها رو به دهکده های دور افتاده هم برد. مردمی که همیشه در حرکت هستن هم، می تونن این باتری ها رو همراه داشته باشن و هر جا که بخوان از برق اون ها استفاده کنن. مثلا گروه های پزشکی که برای درمان مردم به صحرا ها و جا های دور افتاده می رن، باتری های خورشیدی رو برای روشن نگه داشتن یخچال هاشون بکار می گیرن تا دارو ها سالم و خنک بمونن.
 

آب گرم کن و حمام خورشیدی

یکی از اقتصادی ترین روش های استفاده از انرژی خورشیدی، تهیه آب گرم بهداشتی در منازل و اماکن عمومیه؛ به خصوص در مکان هایی که مشکل سوخت رسانی وجود داره. اگر ظرفیت این سیستم ها افزایش پیدا کنه، میشه از اون ها در حمام های خورشیدی هم استفاده کرد. با توجه به موقعیت جغرافیایی ایران، تعداد زیادی آب گرم کن خورشیدی و چند حمام خورشیدی در نقاط مختلف کشور از جمله استان های خراسان، سیستان و بلوچستان و یزد نصب و راه اندازی شده
گرمایش و سرمایش و تهویه مطبوع اولین خانه خورشیدی، در سال ۱۹۳۹ساخته شد که در اون از مخزن گرمای فصلی برای به کارگیری گرما در طول سال استفاده میشد. گرمایش و سرمایش ساختمون ها با استفاده از انرژی خورشید، ایده تازه ای بود که در سال های ۱۹۳۰ مطرح شد و در کمتر از یک دهه به پیشرفت های قابل توجهی رسید. با افزودن سیستمی معروف به سیستم تبرید جذبی به سیستم های خورشیدی، میشه علاوه بر آب گرم مصرفی و گرمایش، از این سیستم ها در فصول گرم هم برای سرمایش ساختمون استفاده کرد.

آب شیرین کن خورشیدی

هنگامی که حرارت دریافت شده از خورشید با درجه حرارت کم روی آب شور اثر کند تنها آب تبخیر شده و املاح باقی می مونن. سپس با استفاده از روش های مختلف میشه آب تبخیر شده رو تنظیم کرده و به این ترتیب آب شیرین تهیه کرد. با این روش میشه آب بهداشتی مورد نیاز در نقاطی که دسترسی به آب شیرین ندارند مانند جزایر رو تأمین کرد.آب شیرین خورشیدی در دو اندازه خانگی و صنعتی ساخته میشن. در نوع صنعتی با حجم بالا میشه برای استفاده شهر ها آب شیرین تولید کرد.
 

اجاق های خورشیدی

دستگاه های خوراک پز خورشیدی اولین بار به وسیله شخصی بنام نیکلاس ساخته شد. این اجاق شامل یک جعبه عایق بندی شده با صفحه سیاه رنگی بود که قطعاتی شیشه ای درپوش اون رو تشکیل می داد؛ اشعه خورشید با عبور از بین این شیشه ها وارد جعبه شده و به وسیله سطح سیاه جذب میشد و درجه حرارت داخل جعبه رو به ۸۸ درجه افزایش می داد.
اصول کار اجاق خورشیدی جمع آوری پرتو های مستقیم خورشید در یک نقطه کانونی و افزایش دما در اون نقطه هست. امروزه طرح های متنوعی از این سیستم ها وجود داره که این طرح ها در مکان های مختلفی از جمله آفریقای جنوبی آزمایش شده و به نتایج خوبی هم رسیدن. استفاده از این اجاق ها به ویژه در مناطق شرقی ایران که با مشکل کمبود سوخت مواجه هستن، بسیار مفید خواهد بود.

کوره ی خورشیدی

در قرن هجدهم نوتورا اولین کوره خورشیدی رو در فرانسه ساخت و به وسیله اون یک تل چوبی رو در فاصله ۶۰ متری آتش زد. بسمر پدر فولاد جهان هم حرارت مورد نیاز کوره خود رو از انرژی خورشیدی تأمین میکرد. متداول ترین سیستم یک کوره خورشیدی متشکل از دو آینه، یکی تخت و دیگری کروی هست. نور خورشید به آینه تخت میرسه و توسط این آینه به آینه کروی بازتابیده میشه. طبق قوانین اپتیک، زمانی که دسته پرتوی موازی محور آینه با اون برخورد میکنن در محل کانون متمرکز میشن و این باعث میشه انرژی حرارتی گسترده خورشید، در یک نقطه جمع میشه که این نقطه به دما های بالایی میرسه. امروزه پروژه های متعددی در زمینه کوره های خورشید در سراسر جهان در حال طراحی و اجراست.

خانه های خورشیدی

ایرانیان باستان در فصول سرد، از انرژی خورشیدی برای کاهش مصرف چوب در گرم کردن خونه هاشون استفاده میکردن. اون ها ساختمون ها رو به ترتیبی بنا میکردن که در زمستان نور خورشید به داخل اتاق های نشیمن میتابید ولی در فصول گرم فضای اتاق در سایه قرار داشت. در اغلب فرهنگ های دنیا هم میشه نمونه هایی از این قبیل طرح ها رو مشاهده کرد.
در سال های بین دو جنگ جهانی در اروپا و ایالات متحده طرح های فراوانی در زمینه خانه های خورشیدی مطرح و آزمایش شد ولی از اون زمان به بعد تحول خاصی در این زمینه صورت نگرفت. حدود چند سالیه که معماران بطور جدی ساخت خانه های خورشیدی رو آغاز کردن و به دنبال تحول و پیشرفت این تکنولوژی به نتایج مفیدی هم دست پیدا کردن مثلا در ایالات متحده در سال ۱۸۹۰ به تنهایی حدود ۱۰ تا ۲۰ هزار خانه خورشیدی ساخته شده.
در این خونه ها سعی میشه از انرژی خورشید برای روشنایی، تهیه آب گرم بهداشتی و سرمایش و گرمایش ساختمون استفاده بشه و با بکار بردن مصالح ساختمونی مفید از اتلاف گرما و انرژی جلوگیری شه. در ایران هم پروژه ساخت اولین ساختمون خورشیدی واقع در ضلع شمالی دانشگاه علم و صنعت و به منظور مطالعه و پژوهش در خصوص بهینه سازی مصرف انرژی و امکان بررسی روش های استفاده از انواع انرژی های تجدیدپذیر به ویژه انرژی خورشیدی اجرا شده.
 

چه کشورهایی از خانه های خورشیدی بیشترین استفاده رو می برن؟

نصب یک صفحه خورشیدی روی سقف خونه چندان هم هزینه بر نیست. در ایالات متحده ۱۵ ایالت از صندوق مزایای عمومی استفاده میکنن تا یارانه ای برای برنامه انرژی قابل تجدید فراهم کنن و ۲۴ ایالت دیگه قسمتی از هزینه های افرادی که این صفحات رو روی سقف خونه هاشون نصب میکنند، پرداخت میکند
بسیاری از خانه های ایالت گجرات در هندوستان که از نظر اقتصادی و فرهنگی از بسیاری از ایالات این کشور عقب تر هستن، از انرژی خورشیدی برای روشنایی استفاده میکنن. این ایالت با داشتن ۱۶ هزار خونه ای که از انرژی خورشیدی استفاده میکنن به عنوان قطب انرژی خورشید هندوستان لقب گرفته.
دولت ژاپن هم پیش تر اعلام کرده بود که قصد داره تا سال ۲۰۳۰ به عنوان بخشی از تلاش های خود برای مبارزه با گرمایش زمین، ۳۰ درصد خانه های این کشور رو به صفحات خورشیدی مجهز کنه. مقامات این کشور همچنین اخیرا اعلام کردن که کمک هایی رو در اختیار افرادی می گذارن که این صفحات رو به منظور استفاده از انرژی خورشیدی روی خانه خود نصب کنن.

بازار انرژی خورشیدی در ایران رونق می گیرد؟؟

توجه به انرژی خورشیدی در ایران در قیاس با بقیه کشورهای منطقه با تاخیر صورت گرفته اما سرمایه گذاری های صورت گرفته در زمینه بهره برداری از انرژی خورشیدی در ایران حکایت از ظرفیت بالای اون داره. به طور مثال راه اندازی نیروگاه خورشیدی یک و نیم مگاواتی در شهرکرد یکی از نشانه های رونق گرفتن بازار انرژی خورشیدی در ایرانه. دولت هم از پروژه های مربوط به صنعت انرژی خورشیدی پشتیبانی میکنه. در همین رابطه چند پروژه دیگه هم در حال حاضر در دست اجرا قرار داره از جمله پروژه ایجاد یک نیروگاه بزرگ انرژی خورشیدی در استان یزد.
علاوه بر اون در جزیره قشم هم با مشارکت شرکت ایتالیایی "کارلو مارسکا" قراره یک پروژه بزرگ تولید انرژی خورشیدی با ۱۰ مگاوات ظرفیت، اجرایی بشه. پروژه های مشابهی هم با مشارکت سرمایه گذاران انگلیسی در استان مرکزی پیش بینی شده.

به امید استفاده از منابع تجدید پذیر و ظرفیت های میهن عزیزمون.

منبع : پاکزی