تحقیق در مورد انرژی خورشیدی و معایب آن

تحقیق درباره انرژی خورشیدی و تاریخچه و معایب آن

تحقیق در مورد انرژی خورشیدی

انرژی خورشیدی چیست؟

انرژی خورشیدی به انرژی منتشر شده توسط خورشید می‌گویند که به شکل نور و گرما ساطع می شود. انرژی خورشیدی منحصربه‌ فردترین منبع انرژی تجدیدپذیر در جهان است و منبع اصلی تمامی انرژی‌های موجود در زمین است. در ادامه با این مبحث بیشتر آشنا می شوید. با دانشچی همراه باشید.

انرژی خورشیدی به صورت مستقیم و غیرمستقیم می‌تواند به اشکال دیگر انرژی تبدیل گردد. به‌طور کلی انرژی متصاعد شده از خورشید در حدود ۱٫۳ ۱۰ˆ۱۸ × ژول در ثانیه است.

انرژی خورشید همانند سایر انرژی‌ها بطور مستقیم یا غیر مستقیم می‌تواند به دیگر اشکال انرژی همانند گرما و الکتریسیته و… تبدیل شود. اما موانعی شامل (ضعف علمی و تکنیکی در تبدیل بعلت کمبود دانش و تجربه میدانی – متغیر و متناوب بودن مقدار انرژی به دلیل تغییرات جوی و فصول سال و جهت تابش – محدوده توزیع بسیار وسیع) موجب شده تا استفاده کمی از این انرژی صورت گیرد.

استفاده ازمنابع عظیم انرژی خورشید برای تولید انرژی الکتریسته، استفاده دینامیکی، ایجاد گرمایش محوطه‌ها و ساختمان‌ها، خشک کردن تولیدات کشاورزی و تغییرات شیمیایی و… اخیراً شروع گردیده‌است.

تاریخچه انرژی‌ خورشیدی

شناخت انرژی خورشیدی و استفاده از آن برای منظورهای مختلف به زمان پیشاتاریخ بازمی‌گردد. شاید به دوران سفالگری، در آن هنگام روحانیون معابد به کمک جام‌های بزرگ طلائی صیقل داده شده و پرتو خورشید، آتشدان‌های محراب‌ها را روشن می‌کردند. یکی از فراعنه مصر باستان معبدی ساخته بود که با طلوع خورشید درب آن باز و با غروب خورشید درب بسته می‌شد.

ولی مهم‌ترین روایتی که دربارهٔ استفاده از خورشید بیان شده داستان ارشمیدس دانشمند و مخترع بزرگ یونان باستان است که ناوگان روم را با استفاده از انرژی حرارتی خورشید به آتش کشید.

گفته می‌شود که ارشمیدس با نصب تعداد زیادی آئینه‌های کوچک مربعی شکل در کنار یکدیگر که روی یک پایه متحرک قرار داشته، پرتو خورشید را از راه دور روی کشتی‌های رومیان متمرکز ساخته و به این ترتیب آن‌ها را به آتش کشیده‌است. در تاریخ ایران باستان نیز معماری سنتی ایرانیان باستان نشان دهنده توجه خاص آنان در استفاده صحیح و مؤثر از انرژی خورشید در زمان‌های قدیم بوده‌است.

با وجود آنکه انرژی خورشید و مزایای آن در قرون گذشته به خوبی شناخته شده بود ولی بالا بودن هزینه اولیه چنین سیستم‌هایی از یک طرف و عرضه نفت خام و گاز طبیعی ارزان از طرف دیگر سد راه پیشرفت این سیستم‌ها شده بود. با افزایش قیمت نفت در سال ۱۹۷۳ کشورهای صنعتی مجبور شدند به مسئله تولید انرژی از راه‌های دیگر (غیر از استفاده سوخت‌های فسیلی) توجه جدی‌تری نمایند.

منابع انرژی تجدیدپذیر خورشیدی

با اندازه گیری شار خورشیدی تابشی در بالای جو زمین می‌توان قدرت دریافتی کل انرژی از خورشید را محاسبه کرد. که حدود ۱٫۸×۱۰۱۱ مگا وات است. البته تمام این انرژی به سطح زمین نمی‌رسد مقداری از آن جذب لایه‌های اتمسفر می‌شود.

ماده در عالم اساساً از هیدروژن و هلیوم تشکیل شده که قسمت اعظم آن بین ستاره ها و کهکشان ها توزیع شده است. نیروی جاذبه متقابل بین ذرات سبب تراکم گاز و گرد غبار شده و این تراکم احتراما ابر ستاره‌ای را بوجود می آورند.

انرژی پتاسیل گرانشی سبب ازدیاد دمای داخل ستاره شده و آن هم باعث افزایش چگالی ستاره شده در نتیجه دمای داخل آن افزایش می‌یابد تا یک حالت پلاسمای خورشیدی بخود بگیرد.

در یک چنین محیطی شرایط برای همجوشی هسته‌ای مهیا می‌شود. با ترکیب دوترویم و تریتیوم مقداری انرژی آزاد می‌شود (۱۷٫۶ Mev). بنابراین همانطوری که گفته شد، مقدار انرژیی که از خورشید به زمین می‌رسد، بوسیله جمع کننده‌های خورشیدی کنترل کرده و برای مصارف خانگی و صنعتی مورد استفاده قرار می گیرند.

انرژی خورشیدی در ایران

ایران با داشتن حدود ۳۰۰ روز آفتابی در سال جزو بهترین کشورهای دنیا در زمینه پتانسیل انرژی خورشیدی در جهان است. با توجه به موقعیت جغرافیای ایران و پراکندگی روستای در کشور، استفاده از انرژی خورشیدی یکی از مهم‌ترین عواملی است که باید مورد توجه قرار گیرد.

استفاده از انرژی خورشیدی یکی از بهترین راه‌های برق‌رسانی و تولید انرژی در مقایسه با دیگر مدل‌های انتقال انرژی به روستاها و نقاط دور افتاده در کشور از نظر هزینه، حمل‌ونقل، نگهداری و عوامل مشابه است.

با توجه به استانداردهای بین‌المللی اگر میانگین انرژی تابشی خورشید در روز بالاتر از ۳٫۵ کیلووات ساعت در مترمربع (۳۵۰۰ وات/ساعت) باشد استفاده از مدلهای انرژی خورشیدی نظیر کلکتورهای خورشیدی یا سیستم‌های فتوولتائیک بسیار اقتصادی و مقرون به صرفه است.

در بسیاری از قسمت‌های ایران انرژی تابشی خورشید بسیار بالاتر از این میانگین بین‌المللی است و در برخی از نقاط حتی بالاتر از ۷ تا ۸ کیلو وات ساعت بر مترمربع اندازه‌گیری شده‌است ولی بطور متوسط انرژی تابشی خورشید بر سطح سرزمین ایران حدود ۴٫۵ کیلو وات ساعت بر مترمربع است.

تاکنون با توجه به موقعیت جغرافیایی ایران تعداد زیادی آب گرمکن خورشیدی و چندین دستگاه حمام خورشیدی در نقاط مختلف کشور از جمله استان خراسان، استان سیستان و بلوچستان، استان یزد و استان کرمان نصب و راه‌اندازی شده‌است.

معایب صفحات خورشیدی

قیمت بالا

نیروی محرکه لازم برای پیشبرد انرژی خورشیدی ریشه در برنامه ریزی های یک کشور دارد. این برنامه ها می توانند مشوق خوبی برای منابع خورشیدی در مقابل سایر منابع باشند.

علت نیازمند بودن به برنامه ریزی و حمایت دولت از این جهت است که هزینه های اولیه راه اندازی تجهیزات خورشیدی گران قیمت است و سرمایه گذاران شخصی برای خرید و نصب سل های خورشیدی به تسهیلات مالی نیازمندند.

متناوب بودن

انرژی خورشید یک منبع متناوب است. دسترسی به نور خورشید در یک بازه زمانی خاص در طول شبانه روز امکان پذیر است. همچنین پیش بینی آب و هوای روزانه نیز دشوار است. از این رو برای تولید برق مورد نیاز، انرژی خورشید به عنوان منبع اصلی و اولیه برای این منظور محسوب نمی شود.

ذخیره سازی هزینه بر

سیستم های ذخیره کننده انرژی خورشیدی مانند باتری ها به یکنواخت بودن و پایدار بودن جریان برق کمک می کنند. اما این تکنولوژی ها بسیار گران قیمت هستند.

 آلایندگی

گرچه انرژی خورشیدی قطعا بدون آلایندگی است اما مشکلاتی نیز در این میان وجود دارد. برخی از مواد مورد استفاده در فرآیند ساخت سلول های خورشیدی مانند نیتروژن تری فلوراید و سولفور هگزافلوراید ، انتشار گازهای گلخانه ای را به همراه دارند. انتقال و نصب سلول های خورشیدی نیز می توانند به صورت غیر مستقیم آلودگی ایجاد کنند.

مواد نایاب

برخی از سلول های خورشیدی خاص نیازمند موادی هستند که گران قیمت بوده و در طبیعت نیز نایابند. این قضیه برای سلول های خورشیدی نازک (Thin-film Solar Cells) که بر پایه کادمیوم تلوراید (CdTe) یا مس ایندیوم گالیوم سلوناید (CIGS) هستند صادق است.

نیازمند فضا

زمانی که قرار است مشخص شود از یک ناحیه مشخص چه مقدار انرژی به دست می آید، پارامتر چگالی توان یا همان وات بر متر مربع (W/m²) به عنوان یک عامل ضروری خود را نشان می دهد.

چگالی توان پایین نیروگاه خورشیدی نشان دهنده این است که برای تامین برق مورد نظر به فضای زیادی برای احداث نیروگاه خورشیدی نیاز است. میانگین جهانی چگالی توان تابشی خورشید W/m²۱۷۰ می باشد.

منابع: ویکی پدیا، دانشنامه رشد، شرکت رویان صنعت

اشتراک گذاری:

جوابی بنویسید

ایمیل شما نشر نخواهد شدخانه های ضروری نشانه گذاری شده است. *

*