انرژی خورشیدی

انرژی خورشیدی

آیا انرژی خورشید قابل استفاده است؟

اگر ما از انرژی خورشید استفاده کنیم، آیا از انرژی منبع (خورشید) کم می‌شود؟!

چرا خورشید به عنوان منبع انرژی تجدیدپذیر مطرح می‌شود؟

آیا به این موضوع فکر کرده‌اید که سفینه‌های فضایی یا ماهواره‌ها انرژی خود را چگونه تامین می‌کنند؟

فضاپیمای ویُجر چگونه توانست مدت مدیدی کار کند. انرژی آن از کجا تامین می‌شد؟

چرا در روزهای زمستانی مایل هستیم زیر نور خورشید قدم بزنیم؟

چرا بعضی ساعت‌ها می‌توانند بدون باتری و کوک! کار کنند؟

آیا در منازل می‌توان از انرژی خورشیدی استفاده نمود؟چگونه؟

برای پاسخ به این سوال‌ها به متن زیر توجه کنید.

دیدگاه تاریخی:

در حدود 2000 سال پیش فیثاغورث به وسیله بازتاب نور از یکسری آینه مقعر و متمرکز کردن نور آن روی کشتی‌های دشمن، آن‌ها را به آتش کشید.

انرژی خورشیدی جزو منابع انرژی تجدیدپذیر محسوب می‌شود.

باتری‌‌های خورشیدی، مستقیماً انرژی خورشید را به انرژی الکتریکی تبدیل می‌کنند.

از باتری خورشیدی برای تامین انرژی ماهواره‌‌ها استفاده می‌شود.

ماشین حساب، دوربین‌‌های اتوماتیک و نور سنج‌‌ها از باتری خورشیدی بعنوان منبع تأمین انرژی (کاری یا فعال‌سازی) استفاده می‌کنند.

در برخی کشورها از باتری خورشیدی برای پمپ کردن آب بهره می‌برند.

در سال ١٩٥٤ اولین نمونه باتری خورشیدی اختراع شد. ماده اصلی باتری خورشیدی سیلیکون است که در شن وجود دارد. ماده اولیه باتری خورشیدی ارزان است. بازده باتری خورشیدی ١٠% الی ٢٥% است (ظاهراً بازه کمی است) با این حال بعضی مواقع استفاده از انرژی خورشید غیر قابل اجتناب است.

در برخی نیروگاه‌های دیگر از گرمای انرژی خورشیدی استفاده شده و به کمک آن ، آب جوش می‌آید. سپس بخار آب باعث چرخش توربین و مولد برق می‌شود. اولین نیروگاه تولید انرژی الکتریکی از نور خورشید در ایتالیا ساخته شد. ٢٧٠ آینه هر کدام به قطر ١ متر انرژی خورشیدی را در نقطه‌ای جمع نموده و دمای آب در آن نقطه (بخار آب) به ٥٠٠ درجه سانتیگراد می‌رسد.

در اودلیای فرانسه نیز انرژی خورشیدی در یک نقطه جمع شده و بوسیله آن آب گرم می‌شود. آب گرم شده در منازل نیز مورد استفاده قرار می‌گیرد.

انرژی خورشیدی- طرز استفاده

روش‌های مختلفی برای استفاده از انرژی خورشیدی وجود دارد.

در یکی از این روش‌ها، صفحه‌های خورشیدی انرژی خورشید را جمع نموده و باعث بالا رفتن دمای آب می‌شوند (آب گرم شده در منزل استفاده می‌شود). معمولاً صفحه‌های خورشیدی سیاه هستند زیرا این رنگ تابش خورشید را بهتر جذب می‌کند.

روش دیگر استفاده از انرژی خورشیدی باتری خورشیدی است. باتری‌های خورشیدی انرژی خورشیدی را مستقیماً به الکتریسیته تبدیل می‌کنند.

روش سوم برای استفاده از انرژی خورشیدی:

از آینه‌‌های مقعر برای جمع ‌آوری نور خورشید استفاده می‌شود. در فرانسه چنین آینه‌‌هایی نور خورشید را در محلی جمع نموده و دمـای آن مـحـل تـا ٣٠٠ درجـه بـالا می‌‌رود. گرمای زیاد در این محل باعث بخار شدن آب می‌شود. بخار حاصل از آن برای به حرکت در آوردن مولد بکار می‌رود.

روش چهارم برای استفاده از انرژی خوشیدی، تبدیل مستقیم این انرژی به انرژی حرکتی است. در این روش معمولاً انرژی خورشیدی توسط آینه‌هایی در یک محل جمع می‌شود. در این محل یک موتور استرلینگ (یک موتور ویژه که انرژی گرمایی را مستقیماً به انرژی حرکتی تبدیل می‌کند) قرار می‌دهند. موتور استرلینگ به مولد وصل است و بدین ترتیب می‌توان برق تولید نمود.

نکات:

انرژی خورشیدی در تمام نقاط زمین وجود دارد، البته میزان آن به محل، ساعت و روز بستگی دارد. انرژی خورشیدی را به سختی می‌توان ذخیره نمود. ٣٠% انرژی خورشید توسط جو بازتاب می‌شود، ٤٧% آن باعث گرم شدن زمین، جو و دریا می‌شود. ٢٣% آن در چرخه تولید باران بکار می‌رود. ٢/٠% ‎آن باعث تولید باد و موج و جریان‌های اقیانوس می‌شود. ٠٣/٠% در عمل فتوسنتز استفاده می‌شود و کلاً ٩٩% انرژی زمین از خورشید حاصل می‌شود.

مشخصات یک نیروگاه انرژی خورشیدی

اطلاعات زیر مربوط به یک نیروگاه خورشیدی است.



تعداد آینه	١٨١٨ عدد
مساحت هر آینه	٢٧متر مربع
ارتفاع کانون	m ٧٨
دمای بخار آب	c ٥٣٠
توان خروجی	Mw ١٠

نوعی دیگر نیروگاه خورشیدی در فرانسه



تعداد آینه	١١٠٠٠ عدد
دمای کانون آن	c ٣٠٠

در نواحی که ما زندگی می‌کنیم توان انرژی خورشید در هر متر مربع حدود ٢٠٠ وات است. باتری‌های خورشیدی ١٠% الی ٢٥% انرژی خورشید را به انرژی الکتریکی تبدیل می‌کنند. این بدان معنی است که برای تولید انرژی الکتریکی به مقدار Mw ١٠٠٠ باید زمینی به مساحت ١٠٠ کیلومتر مربع را با باتری خورشیدی بپوشانیم.

انرژی خورشیدی- مزایا و معایب

مزایا:

انرژی خورشید تجدیدپذیر است. خورشید ٥٠٠٠ بار بیش‌تر از سایر انرژی‌های تجدیدپذیر دیگر انرژی تأمین می‌کند. هزینه تولید باتری‌‌های خورشیدی به شدت در حال کاهش است و در عین حال بازده آن‌ها بهتر می‌شود. انرژی خورشیدی مجانی است.

در مناطق دور افتاده که انتقال انرژی دشوار است (مثل کوهستان یا بیابان) استفاده از انرژی خورشیدی مقرون به صرفه است.

در ضمن انرژی خورشیدی هیچ آلودگی در بر ندارد.

معایب و مضرات :

تولید انرژی الکتریکی توسط خورشید بسیار گران است. اگر چه انرژی خورشید زیاد است اما جمع‌آوری و ذخیره و استفاده از آن بسیار سخت است. در اوقات زمستان که نیاز به انرژی بیش‌تری احساس می‌شود میزان انرژی خورشیدی کاهش می‌یابد.

برای تولید انرژی به مقدار قابل توجه به مساحت زیادی نیازمند هستیم.

در طول روز که زاویه پرتوی نوری خورشید عوض می‌شود انرژی دریافتی از آن تغییر می‌کند. برای مشاهده‌ی اثر زاویه پرتوی نور خورشید بر میزان دریافت انرژی خورشیدی به مدل‌سازی زیر توجه کنید.

به نظر شما نحوه‌ی قرار گیری باتری‌های خورشیدی چگونه است؟

اثرات زیست محیطی:

مساحتی که نیروگاه خورشیدی اشغال می‌کند. بسیار بسیار بیش‌تر از نیروگاه‌های با سوخت فسیلی است.
موادی که برای ساخت نیروگاه خورشیدی از آن‌ها استفاده می‌شود (مثل شیشه و پلاستیک) غیر قابل بازیافت هستند.