بخش علم :انرژی پاک خورشیدی

انرژی پاک خورشیدی

اندیشه آنلاین/آلمان/شماره نوزدهم/فصل زمستان علمی

Scientific

پنل های خورشیدی در یک سیستم خطی

سیستم برج نیرو

گرافیک ساده تبدیل انرژی خورشیدی به برق متناوب

پروسه تبدیل برق مستقیم به برق متناوب

مقالات دیگر علمی

سیستم بشقاب کنترل شونده توسط موتور

انرژی پاک خورشیدی

(فایل صوتی در انتهای صفحه)

درست از زمانی که انسان بر روی سیاره زمین بوجود آمد، نیاز به انرژی برای ادامه حیات، همواره امری ملموس بوده است.س

در میان انرژی های مورد استفاده بشر برای ایجاد گرما و روشنایی، به نظر می رسد استفاده از نور خورشید در اولویت انسان برای دستیابی به این نیاز مبرم نبوده است. حال آنکه این نوع از انرژی علاوه بر آنکه بطور رایگان در اختیار بشر قرار دارد، استفاده از آن از پیچیدگی و هزینه چندانی نیز برخوردار نیست. س

بدیهی است حقیقت این امر در مقایسه آن با استفاده از نیروی نهفته در اتم و نحوه آزاد کردن و کنترل آن، بسادگی قابل فهم است. در یک نگاه ساده و مقایسه ای سطحی میان یک میدان به وسعت زمین فوتبال که در آن پنل های خورشیدی نصب کرده اند با یک نیروگاه کوچک هسته ای مانند آنچه چینی ها در دریای جنوبی چین ساخته اند، می توان دریافت که استفاده از انرژی خورشیدی تا چه اندازه سهلتر و کم هزینه تر است .س

دلیل آنکه بشر همواره تحقیق در مورد انرژی هسته ای را بر پژوهش در مورد بکارگیری نیروی فوتونهای خورشیدی ارجحیت داده است و نتیجتن ساختن نیروگاه های پرهزینه و پر خطر اتمی را در دستور کار خود قرار داده ، در این امر نهفته است که هدف، تنها ایجاد گرما و روشنایی نبوده و نیست .س

سلولهای خورشیدی

به سلول یا پنل خورشیدی، بخصوص در صنعت ، سلولهای پی وی[1] گفته میشود . پی مخفف فتون و وی مخفف ولتاژ است و موید این امر می باشد که در این فرآیند، فوتونها به برق تبدیل می شوند.س

بنابر برخی اطلاعاتی که از زمانهای ماقبل تاریخ مدون جهان در دسترس می باشند، استفاده از نور خورشید برای روشن کردن آتشکده های معابد، به مُبَدان باستانی(احتمالن ایرانی) نسبت داده می شود. گذشته از ایرانیان باستان که به استفاده از نورخورشید برای ایجاد حداقل گرما و روشنایی غیرالکتریکی آشنا بوده اند، حتی در برخی از منابع، صحبت از آنست که یونانیان نیز در جنگها، از انرژی خورشیدی برای به آتش کشیده کشتی های دشمنان خود سود می جسته اند. از آن گذشته گزارشات زیادی در این ارتباط از قرن هجدهم میلادی تا زمانیکه آمریکایی ها در سال ۱۹۵۴ موفق به کشف این واقعیت علمی شدند که سیلیکون اگر در مقابل نور خورشید قرار گیرد می تواند الکتریسیته تولید کند، موجود می باشند که افرادی با هزینه شخصی خود، آزمایشهایی موفقیت آمیز در این زمینه به انجام رسانده اند. این بدان مفهوم است که بشر همواره اهمیت استفاده از این انرژی بی پایان را مد نظر داشته است.س

کشف نحوه عکس العمل سیلیکون (پلی سیلوکسان[2]) ‌در مقابل نور خورشید، این ماده را که نوعی پولیمر معدنی با پیوند اکسیژن-سلیسیوم-اکسیژن بجای کربن است در مقام اول در ایجاد پنل های فتوولتاییک یا همان سلولهای خورشیدی قرار داده است. این ماده در واقع در شکل مونو کریستالین سیلیکون[3] مورد استفاده قرار می گیرد زیرا از کارایی بیشتری در جذب نور خورشید برخوردار است. س

توسعه پنل ها

در سال ۱۹۵۴ میلادی سه دانشمند آمریکایی برای اولین بار، اولین سلول فتوولتائیک سیلیکونی را توسعه دادند، این سلول خورشیدی قادر به ایجاد برق کافی برای تجهیزات الکترونیکی از طریق نور خورشید بود. درست ده سال بعد از آن، در سال ۱۹۶۴ میلادی بار دیگر دانشمندان آمریکایی، اینبار در پایگاه هوا-فضایی آمریکا، ناسا، از این پدیده نسبتن نوظهور که خود در کشف و توسعه آن دخیل بوده اند، اولین ماهواره ای که با سلولهای فتوولتائیک به ظرفیت ۴۷۰ وات تغذیه می گردید را با سفینه فضایی به مدار زمین پرتاب نمودند. به دنبال این حرکت بزرگ علمی در ایجاد انرژی پاک از خورشید، ناسا بار دیگر در سال ۱۹۷۶ میلادی در یک مرکز تحقیقاتی به نام «لوئیس ناسا» برای اولین بار اقدام به نصب ۸۳ سیستم پی وی (فتوولتائیک) در سرتاسر جهان نمود که برای روشنایی درمانگاهها، پمپاژ آب و تلویزیون کلاس ها و موارد مشابه دیگر به کار گرفته می شد.س

از آن زمان تاکنون انرژی خورشیدی و نحوه استفاده از آن بطرز چشمگیری مورد توجه دانشمندان و پژوهشگران قرار گرفته است . برخی از این فعالیتها به شرح زیر می باشند:س

س-دولت آمریکا در سال ۱۹۷۷ میلادی موسسه تحقیقات انرژی خورشیدی را راه اندازی کرد.س

س-اولین هواپیمای خورشیدی در سال ۱۹۸۱ از فرانسه تا انگلستان به پرواز درآمد.س

س-در سال ۱۹۸۲ یک استرالیایی با اولین خودرو خورشیدی ، فاصله بین سیدنی تا پرت که بالغ بر ۲۸۰۰ مایل است، را پیمود.س

س-در سال ۱۹۸۶ میلادی بزرگترین نیروگاه حرارتی خورشیدی آن زمان در کالیفرنیا راه اندازی شد.س

س- بزرگترین سیستم خورشیدی پشت بامی در کالیفرنیا در سال ۲۰۰۲ نصب گردید.س

نیروگاه های خورشیدی در سه سیستم راه اندازی می شوند

س- سیستم خطی

آینه های مستطیل شکل که درکنار یکدیگر در یک و یا چند خط چیده شده اند، گرمای خورشید را به آب درون یک ژنراتور توربینی انتقال داده باعث رسیدن آن به نقطه جوش و به حرکت درآمدن توربین و تولید برق می شوند.س

س- سیستم بشقاب کنترل شونده توسط موتور

در این سیستم ، پنلها، به شکل بشقاب(دیش)ماهواره، درکنار یکدیگر چیده می شوند. از آنجا که دیش بزرگ بر روی یک محور چرخان قرار دارد می تواند به طرف خورشید بچرخد و از حداکثر نور آن، در طول روز و یا فصول استفاده کند.س

س- سیستم برج نیرو

پنلهای موجود در این برج، گرمای خورشید را جمع آوری نموده به یک گیرنده انتقال می دهند.س

طرز کار کلی یک پنل خورشیدی

بطورکلی می توان گفت، سلولهای خورشیدی، گرما را جذب نموده به برق مستقیم(دی سی[4]) تبدیل می کنند. این جریان برق، به مبدل ها هدایت شده، در آنجا به برق متناوب(ای سی[5]) تبدیل می شوند که قابل استفاده برای دستگاه های برقی منزل مانند، رادیو، تلوزیون و غیره می باشد. یک سیستم شبکه ای به نام نت متر[6]، مازاد برق تولید شده در هنگام آفتابی بودن اتمسفر برای هنگام شب و یا زمانی که اتمسفر ابری می باشد را به سیستم برق رسانی وارد می کند.س

هزینه تهیه و نصب سیستم

در حال حاضر(در زمان تهیه این مقاله) در ایران، نصب یک سیستم خورشیدی که قادر به تولید ۱۱۵۰۰ وات ساعت برق باشد، بین ۴۲ تا ۵۰ میلیون تومان هزینه دارد. این هزینه در کشورهای صنعتی جهان همچون آمریکا و یا آلمان به مراتب کمتر می باشد و دولتهای غربی، بسته های تشویقی زیادی را برای افرادی که بر روی بام های منازل خود پنل های خورشیدی نصب می کنند قائل می شوند.س

اگر سرمایه گذاری در این تکنولوژی افزایش یابد، امری که هم اکنون در حال توسعه است، یقینن هزینه تهیه و نصب این سیستمهای خورشیدی به حد چشمگیری کاهش خواهد یافت.س

لغات متن به انگلیسی

[1]PV

[2] polysiloxane

[3] Monocrystalline silicon

[4]DC

[5]AC

[6]Net meter(net metering)

کاری از فرامرز تابش

منابع: رجوع شود به بخش منابع و مستندات

کد مقاله در آرشیو فصلنامه اندیشه آنلاین آلمان:س

hkvCd #hö o,vadnd

در یوتوب