گزارشى از كاربردهاى جديد انرژى خورشيدى
دانش زندگى در آفتاب
 |
|
دسترسى كشورهاى در حال توسعه به منابع جديد انرژى، از نظر توسعه اقتصادى اين كشورها حائز اهميت است. پژوهش هاى جديد نشان مى دهد كه بين سطح توسعه يك كشور و ميزان مصرف انرژى آن كشور، رابطه مستقيمى وجود دارد، با توجه به ذخاير محدود انرژى فسيلى و افزايش سطح مصرف انرژى در دنيا، ديگر نمى توان تنها به منابع موجود انرژى متكى بود. در كشور ما نيز با توجه به نياز روزافزون به منابع انرژى و كم شدن منابع انرژى فسيلى و توجه به سالم نگه داشتن محيط زيست، كاهش آلودگى هوا، محدوديت هاى برق رسانى وتأمين سوخت براى نقاط دور افتاده استفاده از انرژى هاى نو مانند انرژى خورشيدى، انرژى باد و غيره از جايگاه ويژه اى برخوردار است.
بهره بردارى از انرژى خورشيدى در بسيارى از نقاط دنيا و كشورها، خصوصاً كشورهايى با آفتاب زياد رايج و در حال پيشرفت است، انرژى خورشيدى مى تواند براى توليد الكتريسته مورد استفاده قرار گيرد. با توجه به گستردگى دسترسى به اين انرژى به نظر مى رسد در آينده، انرژى خورشيدى به عنوان يكى از منابع ارزان انرژى در كنار ساير حامل هاى انرژى مورد استفاده فراوان قرار بگيرد.
زمين، انرژى خورشيدى را به صورت تابش مستقيم دريافت مى كند كه مقدار اين تابش در بعضى از نقاط بسيار بيشتر از نياز است كه مى توان با بهره گيرى از اين تابش و تبديل آن به انرژى الكتريكى از آن بهره گرفت.
انواع انرژى
در يك دسته بندى كلى انرژى هايى را كه اكنون مورد استفاده قرار مى گيرند مى توان به چهار گروه تقسيم كرد:
۱- انرژى هاى آلوده كننده و تجديدناپذير
۲- انرژى هاى آلوده كننده و تجديدپذير
۳- انرژى هاى بدون آلودگى و تجديد ناپذير
۴- انرژى هاى بدون آلودگى و تجديدپذير
انرژى خورشيدى جزو گروه چهارم از دسته بندى فوق مى باشد زيرا اين انرژى هيچ گونه آلودگى در پى نخواهد داشت و به علاوه چون منبع تأمين اين نوع از انرژى خورشيد مى باشد از نوع انرژى هاى تجديدپذير است.
انرژى الكتريكى
هر ماده از تعدادى اتم تشكيل شده است كه هر اتم نيز از سه بخش نوترون، پروتون و الكترون پديد مى آيد در حالت عادى تعداد الكترون ها و پروتون ها برابر است، الكترون داراى بار منفى و پروتون داراى بار مثبت مى باشد كه الكترون ها به دور هسته اتم- متشكل از پروتون و نوترون- با سرعت زيادى درحال چرخش هستند، در اثر اين چرخش نيروى گريز از مركزى توليد مى شود كه مقدار اين نيرو با مقدار جاذبه بين الكترون ها و هسته اتم برابر است واين برابرى نيروى الكترون ها را در حالت تعادل نگاه داشته و مانع دور شدن آن ها از هسته اتم مى شود. جريان برق نيز در حقيقت همان حركت الكترون هاست كه اين حركت به صورت انتقالى انجام مى شود يعنى هر اتم تعدادى الكترون به اتم همسايه خود مى دهد و بدين صورت جريان برقرار مى شود. نيروهايى كه موجب جدا شدن الكترون از هسته اتم مى شوند به قرار زير است:
۱- نيروى مغناطيسى خارجى
۲- ضربه
۳- حرارت
۴- انرژى خورشيدى
۵- ساير انواع انرژى
انرژى خورشيدى داراى نيرويى است كه مى تواند الكترون ها را از مدار خود خارج كرده و آن ها را به حركت درآورد. در اثر اين حركت الكتريسته پديد مى آيد كه مى توان از آن به عنوان مصارف تجارى و يا صنعتى استفاده كرد.
تاريخچه
نخستين مباحثى كه در مورد توليد برق از انرژى خورشيدى مطرح شد به سال۱۹۳۱ برمى گردد، زمانى كه گونتر و همكارانش در مورد تبديل اين نوع از انرژى مباحثى را مطرح كردند، سپس در سال۱۹۸۳ در كشور اسپانيا آزمايش هايى در اين مورد صورت گرفت، در سال۱۹۹۰ شلايش و همكارانش در مورد صنعتى كردن اين قضيه تلاش هايى را انجام دادند، در سال۱۹۹۷ كرتيز به ادامه تحقيقات تيم شلايش و همكارانش پرداخت وسپس در سال هاى ۲۰۰۰ و ۲۰۰۱ مطالعاتى بر روى توربين هاى خورشيدى انجام گرفت.
سرچشمه انرژى
در جهان امروز از انرژى خورشيدى توسط سيستم هاى گوناگون و براى مقاصد مختلفى استفاده مى شود كه پركاربردترين آن ها به شرح زير است:
۱- سيستم هاى فتو ولتائيك
۲- سيستم هاى آب گرم خورشيدى
۳- سيستم خشك كن خورشيدى
۴- سيستم گلخانه اى
۵- خانه هاى خورشيدى
۶- خوراك پز خورشيدى
۷- سيستم آب شيرين كن خورشيدى
سيستم فتوولتائيك
در اين سيستم انرژى خورشيدى بدون استفاده از مكانيزم هاى متحرك و شيميايى به انرژى الكتريكى تبديل مى شود. عاملى كه در اين فرآيند به كار مى رود سلول خورشيدى نام دارد كه در حدود ۴۵ سال پيش به عنوان مولد الكتريكى در سفينه هاى فضايى استفاده مى شد و بعد از آن در نيروگاه هاى خورشيدى مورد استفاده قرار گرفت.
سيستم هاى آب گرم خورشيدى
از ميان كاربردهاى حرارتى از انرژى خورشيدى، سيستم هاى گرمايش هوا و گرمايش آب در اكثر فصول سال بيشتر از بقيه مورد استفاده قرار مى گيرد.
سيستم خشك كن خورشيدى
خشك كردن مواد غذايى براى نگهدارى طولانى مدت آن ها از زمان هاى بسيار قديم رواج داشته است. روش كار خشك كن هاى خورشيدى به اين ترتيب است كه مواد خشك شدنى به صورت مستقيم و يا غيرمستقيم از انرژى حرارتى خورشيد استفاده كرده و هوا نيز به صورت طبيعى در محل جريان يافته و باعث خشك شدن مواد غذايى مى شود.
سيستم گلخانه اى
گلخانه هاى خورشيدى مكانى براى پرورش گل ها، گياهان و درختچه ها بوده و در فصل هاى سرد سال براى نگهدارى از گياهان و به عنوان يك منبع حرارتى براى گرمايش گلخانه مورد استفاده قرار مى گيرند. در بعضى از نمونه هاى طراحى شده گلخانه هاى خورشيدى صددرصد گرماى مورد نياز فصل زمستان توسط خورشيد تأمين مى شود.
خانه هاى خورشيدى
ساختمان ها به دو صورت فعال و انفعالى قادر به تأمين نياز حرارتى خود از خورشيد هستند كه كيفيت و چگونگى معمارى ساختمان به دريافت و ذخيره انرژى خورشيدى در حالت انفعالى وابسته است اما گرمايش خورشيدى به صورت فعال، مستلزم استفاده از جمع كننده هاى خورشيدى و وسيله اى جهت انتقال گرما به ساختمان مى باشد. طراحى و ساخت اين گونه از ساختمان ها به ۲۵۰۰ سال قبل باز مى گردد و مدتى است كه مجدداً اين عوامل مورد بررسى معماران و مهندسين قرار گرفته است و دركشورهايى مانند سوئد و سوئيس اين گونه از خانه ها به بهره بردارى رسيده است.
سيستم هاى خوراك پز خورشيدى
جهت پختن غذا، تهيه آب جوش و ساير موارد پخت و پز از اين گونه اجاق ها استفاده مى شود.
سيستم تهيه آب شيرين كن خورشيدى
اقيانوس ها و آب هاى آزاد يكى از بزرگترين منابع ذخيره آب به شمار مى روند اما با داشتن ۳/۵درصد از املاح مختلف، استفاده مستقيم از آن ها ممكن نمى باشد.
با استفاده از انرژى خورشيد مى توان اين آب ها را با درصدهاى مختلف به آب شيرين تبديل كرده و در مصارف صنعتى و تجارى مورد استفاده قرار داد. نخستين بار دركشور شيلى و در سال۱۸۷۲ روزانه ۲۰ متر مكعب آب شيرين از آب هاى شور تهيه مى شد و اكنون در كشورهاى مختلفى اين روش به عنوان يكى از اقتصادى ترين روش هاى شيرين كردن آب مورد استفاده قرار مى گيرد.
جايگاه ايران
با توجه به موقعيت جغرافيايى ايران درنيم كره شمالى و قرار گرفتن كشورمان بر روى كمربند خورشيدى جهان و با توجه به اين نكته كه ايران يكى ازكشورهايى است كه از تابش نور خورشيد با قدرت و توان مطلوب برخوردار بوده و از مناطق بسيار مستعد براى بهره گيرى از انرژى خورشيدى است به گونه اى كه ميزان تابش متوسط روزانه آفتاب ۴ كيلووات ساعت بر مترمربع و متوسط تعداد ساعات آفتابى بيشتر از ۲۸۰۰ ساعت در سال مى باشد كه اين اعداد در شهرهاى كويرى كشورمان- مانند يزد- بيشتر بوده و به ۳۲۰۰ مى رسد و نيز ارتفاع بالاى اكثر شهرهاى ايران از سطح دريا كه اين خود دليلى براى استفاده بيشتر از تابش نور خورشيد است توجه به طراحى و راه اندازى نيروگاه هاى خورشيدى از اهميت بالايى برخوردار خواهد بود.
مزاياى نيروگاه هاى خورشيدى
۱- محيط زيست را آلوده نمى كند
نيروگاه هاى خورشيدى هيچ گونه آلودگى هوا ندارد و مواد سمى و مضر نيز توليد نمى كند، در صورتى كه نيروگاه هاى فسيلى هوا، آب و محيط اطراف خود را با مصرف نفت، گاز و زغال سنگ آلوده مى كنند. نيروگاه خورشيدى مى تواند با توليد برق به شبكه سراسرى نيرو برساند و يا در تأمين برق شبكه هاى كوچك و منطقه اى به كار گرفته شود.
۲- توليد برق بدون نياز به سوخت
نيروگاه هاى خورشيدى هيچ گونه احتياجى به مصرف سوخت ندارند زيرا فقط از انرژى خورشيدى براى توليد برق بهره مى گيرند، به علاوه مى توان بهاى برق مصرفى را براى مدت طولانى ثابت نگه داشت زيرا برخلاف نيروگاه هاى فسيلى كه قيمت برق توليدى آن ها تابع قيمت نفت مى باشد، استفاده از انرژى خورشيدى بهايى ندارد.
۳- نيروگاه هايى با استهلاك كم
نيروگاه هاى خورشيدى استهلاك كم و عمر طولانى دارند كه در حدود ۷۵ سال تخمين زده مى شود. اين پيش بينى در باره نيروگاه هاى فسيلى بين ۱۵ تا ۳۰ است.
۴- احتياج كم به لوازم يدكى
برجهاى نيروگاه هاى خورشيدى در حرارتى كمتر از ۷۵ درجه سانتيگراد و با سرعتى كمتر از ۵۰ دور در دقيقه مشغول به فعاليت هستند به علاوه تعداد قطعاتى كه همواره در حال حركتند كم بوده و كمتر به لوازم يدكى نياز پيدا خواهند كرد اما در مقابل نيروگاه هاى فسيلى در حرارتى بين ۵۰۰ تا ۱۰۰۰ درجه سانتيگراد با چندين هزار دور و با صدها قطعه گردنده درحال كار مى باشند كه خود موجب تحميل هزينه هايى بابت لوازم يدكى آن ها مى باشد.
۵- به آب زياد احتياج ندارد
برج هاى نيروگاه هاى خورشيدى براى خنك شدن نياز به آب ندارند در صورتى كه در نيروگاه هاى فسيلى آب زيادى در برج هاى خنك كننده و تصفيه خانه ها و ديگ هاى بخار مورد نياز است و به همين علت اين قبيل از نيروگاه ها را در مجاورت دريا نصب مى كنند، اما نيروگاه هاى خورشيدى را مى توان در مناطق كويرى نيز راه اندازى كرد.
۶ - متخصص نياز ندارد
نيروگاه هاى خورشيدى نياز به مراقبت دائمى ندارند و مى توان آن ها را به طور اتوماتيك به كار انداخت در صورتى كه در نيروگاه هاى فسيلى و خصوصاً نيروگاه هاى اتمى وجود متخصصين ضرورى است.
Twitter
Google
Yahoo
Delicious
بالاترین
دنباله
نسخه‌ی چاپی
ارسال اين مطلب به دوستان