كاربرد انرژي خورشيد در صنعت ساختمان

[sam arch 55,878]

کاری از ايمان الياسيان،كارشناس ارشد سازه

 

مقاله جامعه و خوبی هست.نگاهی جامعه به همه ی مصارف انرژی خورشیدی داشتند در این مقاله و نمونه های موردی زیادی رو هم مطرح می کنن.مطالعه ی اون در صورت وقت خالی از لطف نیست.

در ضمن می شه در قالب که پروژه در دروس معماری از اون استفاده کرد.

 

كاربرد انرژي خورشيد در صنعت ساختمان

 

 

خورشيد نه تنها خود منبع عظيم انرژي است، بلكه سرآغاز حيات و منشاء تمام انرژيهاي ديگر است. طبق برآوردهاي علمي در حدود 6 ميليارد سال از تولد 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.ميزان دما در مركز خورشيد حدود 10 تا 14 ميليون درجه سانتيگراد مي باشد كه از سطح آن با حرارتي نزديك به 5600 درجه و به صورت امواج الكترومغناطيسي در فضا منتشر م يشود.

 

زمين در فاصله 150 ميليون كيلومتري خورشيد واقع است و 8 دقيقه و 18 ثانيه طول مي كشد تا نور خورشيد به زمين برسد. جالب است بدانيد كه سوختهاي فسيلي ذخيره شده در اعماق زمين، انرژيهاي باد و آبشار و امواج درياها و بسياري موارد ديگر از جمله نتايج همين مقدار انرژي دريافتي زمين از خورشيد مي باشد.

 

اولين كاربرد اترژي به زمان ارشميدس دانشمند و مخترع بزرگ يونان قديم بر مي گردد كه ناوگان روم را با استفاده از انرژي حرارتي خورشيد به آتش كشيد وي با نصب تعداد زيادي آئينه هاي كوچك مربعي شكل در كنار يكديگر كه روي يك پايه متحرك قرار داشت هاست اشعه خورشيد را از راه دور روي كشتيهاي روميان متمركز ساخته و به اين ترتيب آنها را به آتش كشيد هاست.

 

نور خورشيد پس از عبور از حدود 150 ميليون كيلومتر و گذشتن از لايه هاي متعدد اتمسفر زمين و (ابر،آلودگي، خاك و ديگر ذرات) حدود نيمي از انرژي خود را به جذب زمين و اقيانوسها مي رساند و نيمي ديگر دوباره به فضا منعكس و برگردانده مي شود. انرژي كه در اقيانوسها، سطح زمين و گياهان جذب شده: در اقيانوسها توليد گرما و جريان آب ، در هوا حركت باد ايجاد مي كند. درسطح زمين، حاصل اين فرايند گرمايي عمل فتوسنتز گياهان است. خورشيد ستاره منظومه شمسي و يكي از بزرگترين ستاره ها اطراف نزديك كهكشان راه شيري است.منبع انرژي خورشيد در هسته آن است. جايي كه هيدروژن با واكنش هاي گرما هسته اي به هليم تبديل مي شود. اين انرژي به دو صورت نور و گرما به زمين مي رسد. بنا به گفته وزارت نيرو ايلات متحده امريكا در هر ساعت، انرژي نور خورشيدي به اندازه تامين كل نياز انرزي دنيا به مدت يكسال، مي باشد

 

[sam arch 55,878]

انرژي از يك فرم به فرم ديگري تبديل مي شود انرژي خورشيدي به فتو ولتاييك (پانا نور- الكتريسيته) تابيده و به الكتريسيته تبديل مي شود. الكتريسيته از طريق سيم هاي مدار به موتور منتقل مي شود. موتور انرژي الكتريسيته را به انرژي مكانيكي تبديل و جعبه دنده را به گردش در مي آورد كه سبب حركت چرخها مي شود.چرخها به گردش در آمده و وسيله مكانيكي با بهره گيري از تبديل انرژي مكانيكي حركت ايجاد مي كند.

 

 

برخي از اتومبيل ها با نيروي خورشيدي حركت مي كنند. بعضي از كلكتور هاي فتوولتاييك به عنوان منبع مستقيم نيرواستفاده مي كنند كه انرژي نور را به الكتريسيته مبدل ونيروي محركه ماشين را تامين ميكند. چون اين ماشين ها وقتي خورشيد نيست نمي توانند حركت كنند بهتر است اتومبيل خود را به باطري ا يي مجهز كنند كه با انرژي خورشيد شارژ مي شوند.

[sam arch 55,878]

 

 

 

پنجره هاي خورشيدي دستگاه هايي هستند كه انرژي نور را مستقيم به الكتريسيته منتقل مي كنند و با تاثير فتوولتاييك عمل مي كنند. فتو يعني نور و ولتاييك يعني جريان الكتريكي يا الكتريسيته (نور-الكتريسيته).الكتريسيته). يك پنجره خورشيدي جريان مستقيم الكتريسته دي سي (DC) كه مي تواند موتورهاي دي سي، لامپ ها و ساير وسايل را بكار بيندازد، را فراهم مي كند. پنجره هاي خورشيدي همچنين مي توانند باطري هاي قابل شارژ را شارژ كنند و بنابر اين نيروي الكتريسيته را مي توان براي زماني كه خورشيد در دسترس نيست ذخيره كرد. اين باطري هاي شارژ شده قابل حمل هستند و در همه جا و هر زمان مي توانند قابل استفاده قرار گيرند. پنجره هاي خورشيدي الكتريسيته دي سي را همانند باطري ها تهيه مي كنند، گر چه باطري ها متفاوت عمل مي كنند. عمكرد باطري ها بوسيله واكنش هاي الكتروشيمي است. اين عمل بوسيله يك واكنش شيميايي كه درون باطري رخ مي- دهد، جريان الكتريكي بوجود مي آورد. وقتي شما يك دستگاه را به باطري وصل مي كنيد، عمليات آغاز مي شود و الكترون ها به جريان مي افتند كه " گردش باطري" ناميده مي شود. پنجره هاي خورشيدي از نور، الكتريسيته دي سي تهيه مي كنند. نور خورشيد شامل ذرات انرژي است كه فتون ناميده مي شود و مي تواند به انرژي الكتريسيته تبديل شود. شما نمي توانيد فتون ها را ببينيد اما آنها به پنجره هاي خورشيدي تابيده و الكترون هاي آزاد توليد مي كنند كه درون سيم هاحركت كرده و باعث جريان الكتريكي مي شوند.

[sam arch 55,878]

كلكتورهاي خورشيدي انرژي گرما را از خورشيد جذب مي كنند. ما اين گرما را انرژي گرمايي خورشيدي مي ناميم. مثال ساده از يك كلكتور مانند يك جعبه است با دري شفاف مانند يك شيشه يا پلاستيك خورشيد به شيشه مي تابد و درون جعبه را گرم مي كند. اين نوع گرما مانند گرمايي كه وارد يك ماشين پارك شده زير نور آفتاب است. در بعضي مواقع درون جعبه را سياه مي كنند تا نور بيشتري جذب كند. گرمايي كه درون جعبه جمع شده سپس مي تواند به مصارف مختلفي برسد. بيشترين استفاده معمول از كلكتور هاي خورشيدي گرم كردن هوا و آب است. سيستمي كه از انرژي گرمايي خورشيد براي گرم كردن هوا بكار مي رود پيچيده نيست. يك در شيشه اي به جعبه نصب مي شود. جعبه يك لوله وارد كننده هواي خنك دارد. هواي خنك مي تواند بوسيله يك پروانه fan به درون جعبه فشرده شود. هواي خنك ميان لوله وروي حركت مي كند. درون جعبه هوا در اثرانرژي خورشيدي كه از تابش خورشيد ناشي شده، گرم مي شود. هر چه هواي خنك بيشتري به داخل جعبه وارد مي شود، هواي گرم از طرف ديگر جعبه بوسيله لوله خروجي خارج مي شود. اين هواي گرم حالا مي تواند فضايي مانند خانه شما را گرم كند. چندين سيستم بزرگ با استفاده از كلكتورهاي خورشيدي روي سقف خانه نصب و يك اتاق را گرما مي دهند. اين هواي گرم در اتاق حالا بوسيله پنكه به ديگر نقاط خانه فرستاده و همه فضا را گرما مي بخشد.

[sam arch 55,878]

كلكتور هايي كه براي گرم كردن آب طراحي مي شوند بسيار شبيه به سيستم اولي گرماي هوا هستند. در يك مثال ساده، يك لوله در ميان جعبه نصب مي شود.تابش خورشيد هواي جعبه را گرم مي كند. اين گرما به لوله ها منتقل مي شود و همينطور گرماي لوله ها به آب انتقال مي شود. همزمان با وارد شدن آب گرم از طريق لوله ورودي به داخل جعبه، آب گرم از سوي ديگر توسط لوله خروجي خارج مي شود. حالا ما مي توانيم از اين آب گرم براي حمام كردن يا دوش گرفتن استفاده كنيم.

 

باتري خورشيدي

 

وسيله يا دستگاهي است كه نور خورشيد را مستقيما به الكتريسيته يا برق تبديل مي كند. ماهواره هايي كه به فضا فرستاده مي شوند. باتريهاي خورشيدي از ماده اي بنام سيليسيم ساخته مي شود. هر باتري خورشيدي برق بسيار ناچيزي توليد مي كند. براي همين معمولاٌ بايد از تعداد زيادي باتري كنار هم استفاده شود تا مقدار برقي كه به دست مي آيد، مفيد و مناسب باشد. اين باتري هاي خورشيدي به راحتي تعمير مي شوند و نگهداري آنها ساده است و محيط را نيز آلوده نمي كنند. با استفاده از باتري هاي خورشيدي مي توان دستگاههايي چون تلويزيون، تلفن و پمپ آب را به كار انداخت. در جاهايي كه روزهاي طولاني و آفتاب درخشان دارند، حتي مي توان تمام برق مورد نياز را از باتري هاي خورشيدي گرفت. باتري هاي خورشيدي خيلي سبك هستند و به راحتي مي توان آن ها را به دهكده هاي دور افتاده برد. مردمي كه هميشه در حركت هستند نيز مي توانند اين باتري ها را همراه داشته باشند و هر كجا كه مي روند از برق آن ها استفاده كنند.

 

آب شيرين كن خورشيدي

 

هنگامي كه حرارت دريافت شده از خورشيد با درجه حرارت كم روي آب شور اثر كند تنها آب تبخير شده و املاح باقي مي ماند.سپس با استفاده از روشهاي مختلف م يتوان آب تبخير شده را تنظيم كرده و به اين ترتيب آب شيرين تهيه كرد. با اين روش م يتوان آب بهداشتي مورد نياز در نقاطي كه دسترسي به آب شيرين ندارند مانند جزاير را تأمين كرد.آب شيرين خورشيدي در دو اندازه خانگي و صنعتي ساخته م يشوند

[sam arch 55,878]

خشك كن خورشيدي

 

خشك كردن مواد غذايي براي نگهداري آنها از زمانهاي بسيار قديم مرسوم بوده و انسا نهاي نخستين خشك كردن را يك هنر مي دانستند.خشك كردن عبارت است از گرفتن قسمتي از آب موجود در مواد غذايي و ساير محصولات كه باعث افزايش عمر انباري محصول و جلوگيري از رشد باكتريها م يباشد. در خشك كن هاي خورشيدي بطور مستقيم و يا غير مستقيم از انرژي خورشيدي جهت خشك نمودن مواد استفاده م يشود و هوا نيز به صورت طبيعي يا اجباري جريان يافته و باعث تسريع عمل خشك شدن محصول م يگردد. خشك كن هاي خورشيدي در انداز هها و طرحهاي مختلف و براي محصولات و مصارف گوناگون طراحي و ساخته مي شوند.

 

 

اجاقهاي خورشيدي

 

دستگاههاي خوراك پز خورشيدي اولين بار بوسيله شخصي بنام نيكلاس ساخته شد. اجاق او شامل يك جعبه عايق بندي شده با صفحه سياهرنگي بود كه قطعات شيش هاي درپوش آنرا تشكيل م يداد اشعه خورشيد با عبور از ميان اين شيشه ها وارد جعبه شده و بوسيله سطح سياه جذب م يشد سپس درجه حرارت داخل جعبه را به 88 درجه افزايش مي داد. اصول كار اجاق خورشيدي جمع آوري پرتوهاي مستقيم خورشيد در يك نقطه كانوني و افزايش دما در آن نقطه مي باشد.

 

 

كوره خورشيدي

 

در قرن هجدهم نوتورا اولين كوره خورشيدي را در فرانسه ساخت و بوسيله آن يك تل چوبي را در فاصله 60 متري آتش زد.بسمر پدر فولاد جهان نيز حرارت مورد نياز كوره خود را از انرژي خورشيدي تأمين مي كرد. متداولترين سيستم يك كوره خورشيدي متشكل از دو آينه يكي تخت و ديگري كروي م يباشد. نور خورشيد به آينه تخت رسيده و توسط اين آينه به آينه كروي بازتابيده م يشود. طبق قوانين اپتيك هر گاه دسته پرتوي موازي محور آينه با آن برخورد نمايد در محل كانون متمركز م يشوند به اين ترتيب انرژي حرارتي گسترده خورشيد در يك نقطه جمع م يشود كه اين نقطه به دماهاي بالايي مي رسد.

[sam arch 55,878]

خانه هاي خورشيدي

 

ايرانيان باستان از انرژي خورشيدي براي كاهش مصرف چوب در گرم كردن خان ههاي خود در زمستان استفاده مي كردند. آنان ساختمانها را به ترتيبي بنا مي كردند كه در زمستان نور خورشيد به داخل اتاقهاي نشيمن م يتابيد ولي در روزهاي گرم تابستان فضاي اتاق در سايه قرار داشت.از انرژي خورشيد براي روشنايي _ تهيه آب گرم بهداشتي – سرمايش و گرمايش ساختمان استفاده شود و با بكار بردن مصالح ساختماني مفيد از اتلاف گرما و انرژي جلوگيري شود.

 

 

پنلهاي خورشيدي

 

اين بخش در واقع مبدل انرژي تابشي خورشيد به انرژي الكتريكي بدون واسطه مكانيكي م يباشد. لازم به اين بخش در واقع كليه مشخصات سيستم را كنترل كرده وتوان ورودي پنلها را طبق طراحي انجام شده و نياز مصرف كننده به بار يا باتري تزريق و كنترل مي كند لازم به ذكر است كه در اين بخش مشخصات و عناصرتشكيل دهنده با توجه به نيازهاي بار الكتريكي و مصرف كننده و نيز شرايط آب و هوايي محلي تغيير م يكند.

 

كوره خورشيدي

 

كوره خورشيدي با استفاده از انرژي خورشيد گرم مي شود(در كوره هاي ديگر، نوعي سوخت را مي سوزاند تا گرمايش به كوره منتقل شود.) معمولاٌ با استفاده از تعداد زيادي آينه، پرتوهاي نور خورشيد را جمع آوري و پرقدرت مي كنند و مجموعه آن ها را بر روي كوره مي تابانند تا دمايش خيلي بالا رود. ذره بين وسيله اي است كه همين كار را انجام مي دهد.

 

 

دودكش هاي خورشيدي

 

روش ديگر براي توليد الكتريسيته از انرژي خورشيد استفاده از برج نيرو يا دودك شهاي خورشيدي ميباشد در اين سيستم از خاصيت دودك شها استفاده م يشود 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 خورشيدي در يك گرمخانه توليد مي شود و به طرف دودكش يا برج كه در مركز گلخان هها قرار دارد، هدايت م يشود.اين هواي گرم بعلت ارتفاع زياد برج با سرعت زياد صعود كرده و با عث چرخيدن پروانه و ژنراتوري كه در پايين برج نصب شده است مي گردد و بوسيله اين ژنراتور برق توليد مي شود هم اكنون يك نمونه از اين سيستم در160 كيلومتري جنوب مادريد احداث گرديده كه ارتفاع برج آن به 200 متر مي رسد.

[sam arch 55,878]

نيروگاه خورشيدي

 

با ساختن نيروگاههاي خورشيدي بزرگ مي توان مقدار زيادي برق توليد كرد. نيروگاه خورشيدي محيط را آلوده نمي كند، چون انرژي لازم را از خورشيد مي گيرد و نيازي به سوزاندن سوخت هاي فسيلي ندارد. در نيروگاه خورشيدي، با استفاده از نيروي بخار ،برق توليد مي شود. تعداد زيادي آينه را به كار مي گيرند تا نور خورشيد را بر روي يك ديگ بخار بتابانند كه در لوله هاي درون آن مايعي مثل روغن جريان دارد. روغن حرارت خورشيد را مي گيرد و آن قدر گرم مي شود كه مي تواند آب ديگ را به بخار تبديل كند. بخار توربين را به چرخش در مي آورد. توربين هم ژنراتور را مي چرخاند و برق توليد مي شود.

 

 

سولاروان نام نيروگاه خورشيدي بزرگي است كه در كاليفرنياي آمريكا ساخته شده است. اين نيروگاه برج بسيار بلندي دارد. در بالاي برج يك ديگ بخار قرار گرفته است. تعداد زيادي آينه اطراف برج روي زمين چيده شده اند و نور خورشيد را بر ديگ مي تابانند. به اين ترتيب، آب ديگ به بخار تبديل مي شود و بخار هم براي توليد برق مورد استفاده قرار مي گيرد

 

 

سيستم انعكاسي استرلينگ اداره برق ايالت آريزونا در آمريكا

[sam arch 55,878]

تأسيسات جذب انرژي خورشيد در نيروگاه بر اساس انواع متمركز كنند ههاي موجود و بر حسب اشكال هندسي متمركز كننده ها به سه دسته تقسيم م يشوند:نيروگاههايي كه گيرنده آنها آين ههاي سهموي ناوداني هستند نيروگاه هايي كه گيرنده آنها در يك برج قرار دارد و نور خورشيد توسط آينه هاي بزرگي به نام هليوستات به آنمنعكس مي شود. (دريافت كننده مركزي) نيروگاه هايي كه گيرنده آنها بشقابي سهموي (ديش) مي باشد .

 

در هر نيروگاهي اعم از نيروگاههاي آبي، نيروگاههاي بخاري و نيروگاههاي گازي براي توليد برق از ژنراتورهاي الكتريكي استفاده مي شود كه با چرخيدن اين ژنراتورها برق توليد م يشود. اين ژنراتورهاي الكتريكي انرژي دوراني خود را از دستگاهي بنام توربين تأمين م يكنند. بدين ترتيب م يتوان گفت كه ژنراتورها انرژي جنبشي را به انرژي الكتريكي تبديل مي كنند. تأمين كننده انرژي جنبشي ژنراتورها، توربي نها هستند توربينها انواع مختلف دارند در نيروگاههاي بخاري توربينهايي وجود دارند كه بخار با فشار و دماي بسيار بالا وارد آنها شده و موجب به گردش درآمدن پر ههاي توربين ميگردد.

 

در نيروگاه هاي آبي كه روي سدها نصب مي شوند انرژي پتانسيل موجود در آب موجب به گردش در آمدن پر ههاي توربين مي شودپس در نيروگاههاي آبي انرژي پتانسيل آب به انرژي جنبشي وسپس به الكتريكي تبديل مي شود، در نيروگاههاي حرارتي بر اثر سوختن سوختهاي فسيلي مانند مازوت، آب موجود در سيستم بسته نيروگاه داخل ديگ بخار (بويلر) به بخار تبديل مي شود و بدين ترتيب انرژي حرارتي به جنبشي و سپس به الكتريكي تبديل م يشود در نيروگاههاي گازي توربينهايي وجود دارد كه بطور مستقيم بر اثر سوختن گاز به حركت درآمده و ژنراتور را م يگرداند و انرژي حرارتي به جنبشي و سپس به الكتريكي تبديل مي شود.

 

و اما در نيروگاههاي حرارتي خورشيدي وظيفه اصلي بخش هاي خورشيدي توليد بخار مورد نياز براي تغذيه توربينها است يا به عبارت ديگر مي توان گفت كه اين نوع نيروگاهها شامل دو قسمت هستند: سيستم خورشيدي كه پرتوهاي خورشيد را جذب كرده و با استفاده از حرارت جذب شده توليد بخار م ينمايد.سيستمي موسوم به سيستم سنتي كه همانند ديگر نيروگاههاي حرارتي بخار توليد شده را توسط توربين و ژنراتور به الكتريسيته تبديل مي كند.

[sam arch 55,878]

نيروگاههاي حرارتي خورشيد از نوع سهموي خطي

 

در اين نيروگاهها، از منعكس كنند ههايي كه به صورت سهموي خطي م يباشند جهت تمركز پرتوهاي خورشيد در خط كانوني آنها استفاده م يشود و گيرنده به صورت لول هاي در خط كانوني منعكس كنند هها قرار دارد. در داخل اين لوله روغن مخصوصي در جريان است كه بر اثر حرارت پرتوهاي خورشيد گرم و داغ مي گردد. روغن داغ از مبدل حرارتي عبور كرده و آب را به بخار به مدارهاي مرسوم در نيروگاههاي حرارتي انتقال دادهمي شود تا به كمك توربين بخار و ژنراتور به توان الكتريكي تبديل گردد.

 

براي بهره گيري بيشتر و افزايش بازدهي لوله دريافت كننده سطح آن را با اكسيد فلزي كه ضريب بالايي دارد پوشش مي دهند و همچنين در محيط اطراف آن لوله شيشه اي به صورت لفاف پوشيده مي شود تا از تلفات گرمايي و افت تشعشعي جلوگيري گردد و نيز از لوله دريافت كننده محافظت بعمل آيد. ضمناً بين اين دو لوله خلاء بوجود مي آوردند براي آنكه پرتوهاي تابشي خورشيد در تمام طول روز به صورت مستقيم به لوله دريافت كننده برسد.

 

در اين نيروگاهها يك سيستم ردياب خورشيد نيز وجود دارد كه بوسيله آن آين ههاي شلجمي دائماً خورشيد را دنبال مي كنند و پرتوهاي آن را روي لوله دريافت كننده متمركز م ينمايند. تغييرات تابش خورشيد در اين نيروگاهها توسط منبع ذخيره و گرمكن سوخت فسيلي جبران م يشوند. در چند كشور نظير ايالات متحده آمريكا – اسپانيا – مصر – مكزيك – هند و مراكش از نيروگا ههاي سهموي خطي استفاده شده است كه اين نيروگاهها يا در مرحله ساخت و يا در مرحله بهره برداري قرار دارند.

 

نيروگاههاي حرارتي از نوع دريافت كننده مركزي

 

در اين نيروگاه ها پرتوهاي خورشيدي توسط مزرعه اي متشكل از تعداد زيادي آينه منعكس كننده بنام هليوستات بر روي يك دريافت كننده كه در بالاي برج نسبتاً بلندي استقرار يافته است متمركز مي گردد. در نتيجه روي محل تمركز پرتوها انرژي گرمايي زيادي بدست مي آيد كه اين انرژي بوسيله سيال عامل كه داخل دريافت كننده در حركت است، جذب م يشود و بوسيله مبدل حرارتي به سيستم آب و بخار مرسوم در نيروگا ههاي سنتي منتقل شده و بخار فوق گرم در فشار و دماي طراحي شده براي استفاده در توربين ژنراتور توليد م يگردد. اين سيال عامل در مبدلهاي حرارتي در كنار آب قرار گرفته و موجب تبديل آن به بخار با فشار و حرارت بالا ميگردد. در برخي از سيستم ها سيال عامل آب است و مستقيماً در داخل دريافت كننده به بخار تبديل م يشود.

 

براي استفاده دائمي از اين نوع نيروگا ه در زماني كه تابش خورشيد وجود ندارد مثلاً ساعات ابري يا شبها از سيستم هاي ذخيره كننده حرارت و يا احياناً از تجهيزات پشتيباني كه ممكن است از سوخت فسيلي استفاده كنند جهت ايجاد بخار براي توليد برق كمك گرفته م يشود.

[sam arch 55,878]

نيروگاه هاي حرارتي از نوع بشقابي

 

در اين نيروگاهها از منعكس كنند ههايي كه به صورت شلجمي بشقابي مي باشد جهت تمركز نقطه اي پرتوهاي خورشيدي استفاده م يگردد و گيرنده هايي كه در كانون شلجمي قرار ميگيرند به كمك سيال جاري در آن انرژي گرمايي را جذب نموده و به كمك يك ماشين حرارتي و ژنراتور آن را به نوع مكانيكي و الكتريكي تبديل مي نمايد.

 

مزاياي نيروگاههاي خورشيدي

توليد برق بدون مصرف سوخت

 

نيروگاه هاي خورشيدي نياز به سوخت ندارند و برخلاف نيروگا ههاي فسيلي كه قيمت برق توليدي آنها تابع قيمت نفت بوده و هميشه در حال تغيير م يباشد. در نيروگاه هاي خورشيدي اين نوسان وجود نداشته و م يتوان بهاي برق مصرفي را براي مدت طولاني ثابت نگهداشت.

 

 

عدم احتياج به آب زياد

 

نيروگاه هاي خورشيدي بخصوص دودكشهاي خورشيدي با هواي گرم احتياج به آب ندارند لذا براي مناطق خشك مثل ايران بسيار حائز اهميت م يباشند

 

 

امكان تأمين شبك ههاي كوچك و ناحي هاي

 

نيروگاه هاي خورشيدي مي توانند با توليد برق به شبكه سراسري برق نيرو برسانند و در عين امكان تأمين شبكه هاي كوچك ناحيه اي، احتياج به تأسيس خطوط فشار قوي طولاني جهت انتقال برق ندارند و نياز به هزينه زياد احداث شبكه هاي انتقال نم يباشد.

 

 

استهلاك كم و عمر زياد

 

نيروگاه هاي خورشيدي بدلايل فني و نداشتن استهلاك زياد داراي عمر طولاني م يباشند در حالي كه عمر نيروگاه هاي فسيلي بين 15 تا 30 سال محاسبه شده است.

[sam arch 55,878]

عدم احتياج به متخصص

 

نيروگاه هاي خورشيدي احتياج به متخصص عالي ندارند و ميتوان آنها را بطور اتوماتيك بكار انداخت، در صورتي كه در نيروگا ههاي اتمي وجود متخصصين در سطح عالي ضروري بوده و اين دستگاهها احتياج به مراقبتهاي دائمي و ويژه دارند سلول هاي خورشيدي از نيمه رساناها تشكيل شده اند. اين سلول ها در اندازه ها و اشكال گوناگون توليد م يشوند. هر سلول خورشيدي تنها 1 تا 2 وات انرژي الكتريسيته توليد مي كند. معمولاً اين سلو لهاي خورشيدي به هم متصل مي شوند تا يك سيستم خورشيدي بزرگ را به وجود آورند. يك سلول خورشيدي علاوه بر توليد الكتريسيته، داراي يك باتري نيز م يباشد كه انرژي الكتريسيته بدست آمده را براي شب و يا رو زهاي ابري ذخيره مي كند، سيستم فتوولتائيك مي تواند در هر آب و هوايي كار كند. درست است كه در آب و هواي ابري و يا باراني ميزان توليد انرژي الكتريسيته كاهش پيدا مي كند، ولي به هر حال اين ميزان هيچ وقت در هنگام روز از 25% ميزان حداكثر ظرفيت توليد انرژي سيستم كمتر نخواهد بود. اين در حالي است كه در شرايط معمولي تا 80 % ميزان توليد حداكثر سيستم، انرژي الكتريسيته توليد خواهد شد. نگه داري سيستم هاي فتوولتائيك بسيار راحت است، نيازي به جابجايي قطعات نيست. در يك سيستم فتوولتائيك هيچ گونه حركت مكانيكي وجود ندارد، وقتي قطعات حركتي نداشته باشند در نتيجه استهلاكي وجود نخواهد داشت.

 

سلول هاي خورشيدي امروزي حتي م يتوانند به عنوان شيشه پنجره كار كنند. اين سلول ها اين قابليت را دارند كه بين 80 % تا 90 % نور خورشيد را از خود عبور دهند. اين كيفيت باعث مي شود كه پنجره هايي مجهز به سلول هاي خورشيدي بتوانند به خنك ماندن هواي داخل خانه در تابستان كمك كنند و همچنين ساختمان را هم زيباتر نمايان كنند و هم انرژي الكتريسيته مورد نياز ساختمان را تهيه كنند.

 

مصارف و كاربردهاي فتوولتائيك

 

• مصارف فضانوردي و تأمين انرژي مورد نياز ماهوار هها جهت ارسال پيام

• روشنايي خورشيدي

[sam arch 55,878]

آبگرمكن هاي عمومي خورشيدي

 

اين نوع آبگرمك نها در كليه اماكن عمومي فاقد لوله كشي گاز طبيعي مي باشد بخش اصلي يك آبگرمكن خورشيدي كلكتور آن است كه خود شامل يك ورق است كه به وسيله تابش كلي خورشيد حرارت يافته و حرارت خود را به يك سيال جذب كننده (مانند آب ) كه داخل لوله در حال جريان است، منتقل مي كند. رنگ اين ورق هميشه تيره انتخاب م يشود و داراي پوشش خاصي است كه بتواند ضريب جذب انرژي را به حداكثر و ضريب پخش را به حداقل برساند. براي رسيدن به دماي بالا، مجموعه ورق و لول هها را در داخل يك جعبه عايق با روكش شيشه قرار م يدهند تا از اثر گلخان هاي بتوان استفاده كرد. آبي كه با اين روش گرم مي شود، بر اثر اختلاف دما و با گردش طبيعي وارد يك تانك دوجداره شده و آب مخزن را گرم مي كند. اين آب گرم شده يا به طور مستقيم به مصرف گرمايش خانوار مي رسد و يا توسط يك مبدل حرارتي دماي آب مصرفي خانواده را افزايش م يدهد.

 

 

حمام خورشيدي

 

 

[sam arch 55,878]

انواع كلكتورهاي خورشيدي

كلكتور هاي تخت collectors Flat‐plate

 

اين كلكتور ساده ترين و پر استفادهترين نوع كلكتور بهشمار ميرود. ساختارآن به شكل يك جعبه مستطيل شكل بوده كه در داخل آن يك صفحه جاذب فلزي از جنس مس يا آلومينيوم با پوششي به رنگ هاي خاص است. اين صفحه، جاذب انرژي حرارتي خورشيد است. در زير صفحه، لوله هاي كوچكي قرار گرفته كه آب يا سيال انتقال حرارت در آ نها جريان دارد. اطراف كلكتور به منظور كاهش اتلاف حرارتي عايق بندي شده است. روي سطح جعبه نيز از پلاستيك شفاف يا شيشه پوشيده شده است.

 

 

 

كلكتورهاي تحت خلا Evacuated‐tube collectors

 

اين كلكتور از تعدادي لوله دو جداره شفاف موازي تشكيل شده است كه در داخل آن يك تيوب با پوششي از ماده جاذب قرار دارد. هوا از فضاي بين دو جداره خارج گرديده وخلا ايجاد شده از اتلاف حرارت جلوگيري مي كند. مزيت اين نوع كلكتور توانايي در ايجاد دماي بالاتر م يباشد.

 

 

كلكتورهاي سهموي Concentrating collectors

 

اين كلكتور ها سطح آينه اي داشته و براي تجمع انرژي خورشيدي بر روي تيوب جاذب كه شامل سيال انتقال حرارت است، به كار مي رود.

 

[sam arch 55,878]

 

 

[sam arch 55,878]

 

 

 

 

[sam arch 55,878]

 

 

 

[sam arch 55,878]

 

 

 

[sam arch 55,878]

 

 

 

 

[sam arch 55,878]