مرکز دانلود خلاصه کتاب و جزوات دانشگاهی

فهرست مطالب

عنوان صفحه

انرژي خورشيدي... 1

مقدمه. 1

بيان مسئله. 2

پيشينه پژوهش..... 2

اهداف پژوهش..... 3

ارزش و اهميت پژوهش..... 3

استفاده از انرژي حرارتي خورشيد.. 4

دودكش هاي خورشيدي... 5

مزاياي نيروگاههاي خورشيدي... 5

كاربردهاي غير نيروگاهي... 7

سيستم هاي فتوولتائيك..... 7

مصارف و كاربردهاي فتوولتائيك..... 8

فرضيه. 8

موقعيت جغرافيايي... 9

منابع.. 9

انرژي خورشيدي

مقدمه:

خورشيد نه تنها خود منبع عظيم انرژي است بلكه سرآغاز حيات و منشأ تمام انرژي هاي ديگر است طبق بر آوردهاي علمي در حدود 6000 ميليون سال از توليد اين گوي آتشين مي گذرد و در هر ثانيه 2/4 ميليون تن از جرم خورشيد به انرژي تبديل مي شود. با توجه به وزن خورشيد كه حدود 333 هزار برابر وزن زمين است اين كره نوراني را مي توان به عنوان منبع عظيم انرژي تا 5 ميليارد سال آينده به حساب آورد.

فطر خورشيد 10⁶*39/1 كيلو متر است و ازگازهايي نظير هيدروژن (8/86%) هليوم (3%) و 63 عنصر ديگر كه مهم ترين آنها اكسيژن- كربن- نئون و نيتروژن است تشكيل شده است ميزان دما در مركز خورشيد حدود 10 تا 14 ميليون درجه سانتي گراد است كه از سطح آن با حرارتي نزديك به 5600 درجه به صورت امواج الكترومغناطيس در فضا منتشر مي شود.

زمين در فاصله 150 كيلومتري خورشيد واقع است و 8 دقيقه و 18 ثانيه طول مي كشد تا نور خورشيد به زمين برسد بنابراين سهم زمين دريافت انرژي از خورشيد حدود 10⁹*2/1 از كل انرژي تابشي آن مي باشد.

سوختهاي فسيلي ذخيره شده در اعماق زمين، انرژيهاي باد و آبشار و امواج درياها و بسيار موارد ديگر از جمله نتايج همين انرژي دريافتي زمين از خورشيد مي باشد.

ايران در كمربند خورشيدي واقع شده و داراي زمين هاي بلااستفاده بسيار است كه مي توان از آنها در ارتباط با ساخت نيروگاههاي خورشيدي استفاده نمود.

بيان مسئله:

شناخت انرژي خورشيد و استفاده از آن براي منظورهاي مختلف به زمان ما قبل تاريخ باز مي گردد با وجود آن كه انرژي خورشيد و مزاياي آن در قرون گذشته بخوبي شناخته شده بود ولي بالا بودن هزينه اوليه چنين سيستم هايي از يك طرف و عرضه نفت وگاز ارزان از طرف ديگر سد راه پيشرفت اين سيستمها شده بود. داشتن انرژي مناسب عمده ترين عامل اقتصادي جوامع صنعتي پس از نيروي انساني است با كاهش منابع رايج در جهان از قبيل نفت، ذغال سنگ و گاز و ازدياد جمعيت و پيشرفت تكنولوژي ترديدي نيست كه بايد ازمنابع جديد انرژي استفاده كرد.

انرژي خورشيدي در مقايسه با ساير منابع انرژي يكي ازمهم ترين، قابل دسترس ترين و پاك ترين منابع روي كره زمين مي باشد و به همين دليل در سالهاي اخير تحقيق و توسعه فعاليت ها در زمينه كاربرد سيستم هاي خورشيدي افزايش يافته است و در اين ميان نيروگاههاي حرارتي خورشيدي از اصلي ترين گزينه هاي انرژي خورشيد براي استفاده در آينده مي باشند.

كشور ايران نيز از لحاظ دريافت انرژي بسيار غني بوده و شرايط اوليه مناسبي در به كارگيري اين رسته از سيستم هاي را دارا مي باشد. در عصرحاضر از انرژي خورشيدي توسط سيستم هاي مختلف و براي مقاصد متفاوت استفاده و بهره گيري مي شود.

1) استفاده از انرژي حرارتي خورشيد براي مصارف خانگي- صنعتي- نيروگاهي.

2) تبديل مستقيم پرتوهاي خورشيدي به الكتريسيته بوسيله تجهيزاتي بنام فتو ولتائيك.

پيشينه پژوهش:

شناخت انرژي خورشيد و استفاده از آن براي منظورهاي مختلف به زمان ما قبل تاريخ باز مي گردد. شايد به دوران سفالگري، درآن هنگام روحانيون معابد به كمك جام هاي بزرگ طلايي صيقل داده شده و اشعه خورشيد، آتشدانهاي محرابها را روشن مي كردند. يكي از فراعنه مصر معبدي ساخته بود كه با طلوع خورشيد درب آن باز و با غروب خورشيد درب بسته مي شد. ولي مهترين روايت داستان ارشميدس دانشمند و مخترع بزرگ يونان است كه ناوگان زوم را بااستفاده از انرژي حرارتي روي يك پايه متحرك قرار داشته است اشعه خورشيد را از راه دور روي كشتي هاي روميان متمركز ساخته و آنها را به آتش كشيده بود. در ايران نيز معماري سنتي ايران با ستان نشان دهنده توجه خاص آنان در استفاده صحيحي و موثر از انرژي خورشيدي در زمانهاي قديم بوده است.

اهداف پژوهش:

1- ترويج و اشاعه فرهنگ استفاده از انرژي خورشيدي.

2- دستيابي به فن آوري ساخت اين دسته از نيروگاهها با توجه به امكانات موجود در داخل كشور چه ازنظر مواد و چه از نظر تكنولوژي.

3- كسب تجربه و ارتقاء دانش فني جهت اجراي طرح هاي بزرگ تر در مقياس تجاري در داخل و خارج كشور.

4- بررسي تاثير اقتصادي و ميزان صرفه جويي در توليد انرژي الكتريكي با سوخت هاي فسيلي.

ارزش و اهميت پژوهش:

تابش خورشيد بزرگترين منبع تجديد پذير در روي كره زمين مي باشد و اگر فقط ابزار صحراهاي جهان با نيروگاههاي حرارتي خورشيد به كار گرفته شوند همين مقدار براي توليد برق سالانه مورد تقاضا جهان كافي خواهد بود.

جايگزيني اين نيروگاهها بجاي نيرگاههاي سوخت فسيلي نقش مهمي در كاهش آلودگي محيط زيست در سطح محلي و منطقه اي دارد. ميزان توزيع اين انرژي در كمربند خورشيدي زمين بيش از باد، بيوماس و سايرانرژي هاي تجديد پذير است.

1) كاربردهاي انرژي خورشيد.

2) استفاده از انرژي حرارتي خورشيد

3) كاربردهاي نيروگاهي

4) نيرگاههاي حرارتي خورشيد از نوع سهموي خطي

5) نيروگاههاي حرارتي خورشيد از نوع دريافت كننده مركزي.

6) نيروگاههاي حرارتي خورشيد از نوع شلجعي- بشقابي

7) كاربردهاي غير نيروگاهي

8) سيستم هاي فئوولتائيك و مصارف آن.

استفاده از انرژي حرارتي خورشيد:

اين بخش از كاربردهاي انرژي خورشيدي شامل دو گروه نيروگاهي و غير نيروگاهي مي باشد.

تاسيساتي كه با استفاده از آنها انرژي جذب شده حرارتي خورشيد به الكتريسيته تبديل مي شود نيروگاه حرارتي خورشيدي ناميده مي شود. اين تاسيسات براساس انواع متمركز كننده هاي موجود و برحسب اشكال هندسي متمركز كننده ها به 3 دسته تقسيم مي شوند.

الف) نيروگاههايي كه گيرنده آنها آيينه هاي سمهوي ناوداني هستند(شلجعي باز)

ب) نيروگاههاي كه گيرنده آنها در يك برج قرار دارد و نور خورشيد توسط آينه هاي بزرگي بنام هليوستات به آن منعكس مي شود. (دريافت كننده مركزي)

ج) نيروگاههايي كه گيرنده آنها بشقابهاي سهموي (ديش) مي باشد (شلجعي بشقابي)

در نيروگاههاي حرارتي خورشيد از نوع سهموي خطي يك سيستم ردياب خورشيد وجود دارد كه بوسيله آن آينه هاي شلجعي دائماً خورشيد را دنبال مي كنند و پروتوهاي آن را روي لوله دريافت كننده متمركز مي نمايند. تغييرات تابش خورشيد در اين نيروگاهها توسط منبع دخيره و گرم كن سوخت فسيلي جبران مي شوند. در چند كشور نظير ايالات متحده آمريكا- اسپانيا- مصر- مكزيك- هند و مراكش از نيروگاههاي سهموي خطي استفاده شده كه يا در مرحله ساخت يا بهره برداري قرار دارند.

در نيروگاههاي حرارتي از نوع دريافت كننده مركزي پرتوهاي خورشيدي توسط مزرعه اي متشكل از تعداد زيادي آينه منعكس كننده بنام هليوستات بر روي يك دريافت كننده كه در بالاي برج بلندي قرار گرفته متمركز مي گردد. در نتيجه آن انرژي توسط سيال عامل كه داخل دريافت كننده در حركت است جذب مي شود و توسط مبدل حرارتي به سيستم آب و بخار در نيروگاههاي سنتي منتقل شده و بخار فوق گرم در فشار و دماي طراحي شده براي استفاده در توربين ژنراتورها توليد مي گردد. در نيروگاههاي حرارتي از نوع شلجعي بشقابي از منعكس كننده هايي كه به صورت شلجعي بشقابي هستند جهت تمركز نقطه اي پرتوهاي خورشيد استفده مي گردد و گيرنده هايي كه در كانون قرار مي گيرند به كمك سيال جاري كه در آن انرژي گرمايي را جذب نموده وبه كمك يك ماشين حرارتي ژنراتور آن را مي توان مكانيكي و الكتريكي تبديل مي نمايد.

دودكش هاي خورشيدي:

يك روش براي توليد الكتريسيته از انرژي خورشيد استفده از برج نير و يا دودكش هاي خورشيدي است كه در آن از خاصيت دودكش ها استفاده مي شود به اين صورت كه با استفاده از يك برج بلند به ارتفاع حدود 200 متر و تعداد زيادي گرم خانه هاي خورشيدي كه در اطراف آن است هواي گرمي كه بوسيله انرژي خورشيد در يك گرمخانه توليد مي شود و به طرف دودكش هاي برج كه در مركز گل خانه قرار دارد هدايت مي شود.

مزاياي نيروگاههاي خورشيدي:

نيروگاههاي خورشيدي كه انرژي خورشيد را به برق تبديل مي كنند اميد است در آينده با مزاياي قاطعي كه در برابر نيروگاههاي فسيلي و اتمي دارند و بخصوص اين كه سازگار با محيط زيست هستند. مشكل برق بخصوص در دوران اتمام ذخاير نفت و گاز را حل كنند.

الف) توليدبرق بدون مصرف سوخت: نيروگاههاي خورشيدي نياز به سوخت ندارد و برخلاف نيروگاههاي فسيلي كه قيمت برق توليدي آنها تابع قيمت نفت بوده و هميشه در حال تغيير است، در نيروگاههاي خورشيدي اين نوسان وجود نداشته و مي توان براي برق مصرفي را براي مدت طولاني ثابت نگه داشت.

ب) عدم احتياج به آب: نيروگاههاي خورشيدي بخصوص دودكش هاي خورشيدي با هواي گرم احتياج به آب ندارد لذا براي مناطق خشك مثل ايران بسيار اهميت دارد. (نيروگاههاي حرارتي سنتي هنگام فعاليت نياز به آب مصرفي زيادي دارند.)

ج) عدم آلودگي محيط زيست: نيروگاههاي خورشيدي ضمن توليد برق هيچ گونه آلودگي در هوا نداشته و مواد سمي و مضر توليد نمي كنند در صورتي كه نيروگاههاي فسيلي هوا و محيط اطراف خود را با صرف نفت وگاز و يا ذغال سنگ آلوده كرده و نيروگاههاي اتمي با توليد زباله هاي هسته اي خود كه بسيار خطرناك و راديواكتيو هستند محيط زندگي را آلودگي و مشكلات عظيمي را براي ساكنان كره زمين بوجود مي آورند.

د) امكان تامين شبكه هاي كوچك ناحيه اي: نيروگاههاي خورشيدي مي توانند با توليد برق به شبكه سراسري برق نيرو برسانند و امكان تامين شبكه هاي كوچك و ناحيه اي احتياج به تاسيس خطوط فشار قوي طولاني جهت انتقال برق ندارند.

هـ) استهلاك كم و عمر زياد: نيروگاههاي خورشيدي به دلايل و نداشتن استهلاك زياد داراي عمر طولاني مي باشند در حالي كه عمر نيروگاههاي فسيلي بين 15 تا 30 سال محاسبه شده است.

و) عدم احتياج به متخصصين: نيروگاههاي خورشيدي احتياج به متخصصين عالي ندارد و مي توان آنها را به طور اتوماتيك به كار انداخت در صورتي كه در نيروگاههاي اتمي وجود متخصصين در سطح عالي ضروري بوده و احتياج به مراقبت هاي دائمي و ويژه دارند.

 

كاربردهاي غير نيروگاهي

كاربردهاي غير نيروگاهي از انرژي حرارتي خورشيد شامل موارد متعددي است كه عبارتند از: آب گرم كن و حمام خورشيدي سرمايش و گرمايش خورشيدي- آب شيرين كن خورشيدي- اجاق خورشيدي- كوره هاي خورشيدي و خانه هاي خورشيدي آبگرمكن خورشيدي و چندين دستگاه حمام خورشيدي در نقاط مختلف كشور از جمله استان خراسان سيستان و بلوچستان و يزد نصب و راه اندازي شده است.

سيستم هاي فتوولتائيك:

به پديده اي كه در اثر تابش نور بدون استفاده از مكانيزم هاي محرك، الكتريسته توليد كند پديده فتوولتائيك و به هر سيستمي كه از اين پديده استفاده كند سيستم فتوولتائيك گويند. سيستم هاي فتوولتائيك يكي از پر مصرف ترين كاربرد و انرژي هاي نو مي باشند كه به 3 بخش اصلي تقسيم مي شوند.

الف) پنل هاي خورشيدي كه مبدل انرژي تابشي خورشيد به انرژي الكتريكي بدون واسطه مكانيكي مي باشد.

ب) توليد توان مطلوب يا پخش كنترل كه مشخصات سيستم را كنترل كرده و توان ورودي پنل ها و نياز مصرف كننده به بار يا باتري تزريق يا كنترل مي كند.

ج) مصرف كننده يا بار الكتريكي كه مي تواند دو نوع DC و AC باشد و با آرايش هاي مختلف پنل هاي فتوولتائيك مي توان نياز مصرف كنندگان مختلف را با توانهاي متفاوت تامين نمود.

 

مصارف و كاربردهاي فتوولتائيك:

الف) مصارف فضانوردي و تامين انرژي مورد نياز ماهواره هاي جهت ارسال پيام.

ب) روشنايي خورشيدي

ج) سيستم تغذيه كننده يك واحد مسكوني

د) سيستم پمپاژ خورشيدي

ه) سيستم تغذيه كننده ايستگاههاي مخابراتي و زلزله نگاري

و) ماشين حساب، ساعت، راديو، ضبط صوت، وسايل بازي كودكان

ز) نيروگاههاي فتوولتائيك

ح) يخچالهاي خورشيدي

ط) سيستم تغذيه كننده پرتابل يا قابل حمل

 

فرضيه:

آيا در ايران امكان استفاده از انرژي خورشيدي وجود دارد؟

بله، ايران در كمربرند خورشيدي واقع شده و داراي زمين هاي بدون استفاده است كه مي توان از آنها در ارتباط با ساخت نيروگاههاي خورشيدي استفاده نمود.

انرژي خورشيدي در مقايسه با ساير منابع انرژي چگونه منبعي است؟

مهمترين- قابل دسترس ترين و پاك ترين منابع روي كره زمين مي باشد.

موقعيت جغرافيايي:

استفاده از انرژي خورشيدي در مناطق كويري و خشك كه داراي آب و هواي گرم است بهترين نتجه را دارد و استفاده از آن در مناطق ساحلي و كوهستاني و مرتفع مقرون به صرفه نيست چون نور خورشيد در اين مناطق كمتر مشاهده مي شود.

نتيجه گيري:

از انرژي حرارتي خورشيدي مي توان براي مصارف خانگي- صنعتي و نيروگاهي استفاده كرد. با توجه به كاهش روز افزون ذخاير سوخت فسيلي و خطرات ناشي از بكارگيري نيروگاههاي اتمي، گمان قوي وجود دارد كه در آينده سلولهاي خورشيدي با تبديل مستقيم انرژي خورشيدي به انرژي برق به عنوان جايگزين مناسب و بي خطر براي سوخت هاي فسيلي و نيروگاههاي اتمي توسط بشربه كار گرفته شود. در خصوص هزينه هاي موثر نيروگاههاي تجديد پذير كمترين هزينه در بين آنها مربوط به توليد برق خورشيدي است.

منابع:

1- سلولهاي خورشيدي- نويسنده: مارتين. 1. گيوين.

2- مجموعه مقالات سمينارهاي خورشيدي، ويرايش و تنظيم: ذبيحي محمد صادق- حاج سقطي اصغر- رضايي حريري محمد تقي.

3- انرژي خورشيدي تاليف قائم مقامي- سيد جلال.

4- مباني انرژي خورشيدي- تاليف آزاد- عزت الله.

5- اصول كاربردي انرژي حرارتي خورشيد- تاليف عبدلي- محمد علي.

6- اصول و كاربرد انرژي خورشيد- تاليف، حاج سقطي- اصغر.

7- http://daneshjooqom.4kia.ir/