تحقیق درباره انرژی خورشیدی (یاهو)

 انرژی خورشیدی و سلولهای خورشیدی

^{امروزه بشر با دو بحران بزرگ روبرو است که بیش از آنچه ما ظاهرا تشخیص می دهیم با یکدیگر ارتباط دارند. از یک طرف جوامع صنعتی و همچنین شهرهای بزرگ با مشکل آلودگی محیط زیست مواجهند و از طرف دیگر مشاهده می شود که مواد اولیه و سوخت مورد نیاز همین ماشینها با شتاب روز افزون در حال اتمام است.}

^{اثرات مصرف بالای انرژِی در زمین و آب و هوا آشکارا مشخص می باشد و ما تنها راه حل را در پایین آوردن میزان مصرف انرژی می دانیم ,حال آنکه این امر نمی تواند به طور موثر ادامه داشته باشد.توجه و توصل به انرژی اتمی به عنوان جانشینی برای سوختهای فسیلی نیز چندان موفقیت آمیز نبوده است.}

^{صرف هزینه های سنگین و همچنین تشعشعات خطر ناکی که از نیروگاههای اتمی در فضا پخش شده ,نتیجه مثبتی نداشته است و اگر یکی از این نیروگاهها منفجر شود زیانهای فراوان و جبران ناپذیری به بار خواهد آورد.به علاوه به مشکل اساسی که در مورد مواد سوختی نظیر نفت ,گاز و زغال سنگ داشتیم بر می خوریم بدین معنی که معادن اورانیم که سوخت این نیروگاهها را تامین می کند منابع محدودی هستند و روزی خواهد رسید که این ذخایر پایان خواهد یافت و ماده ای که جایگزین آن شود وجود نخواهد داشت.}

 

^{انرژی خورشیدی :}

^{خورشید به عنوان یک منبع بی پایان انرژی می تواند حلال مشکلات موجود در مورد انرژی و محیط زیست باشد.انرژی بدون خطر ...
این انرژی که به زمین می تابد هزاران بار بیشتر از آنچه که ما نیاز داریم و مصرف می کنیم ,می باشد.حتی نور کمی که از پنجره به اتاق میتابد دارای انرژی بیشتری از سیم برقی است که به داخل اتاق کشیده شده است. از انرژی خورشیدی می توان استفاده های مهم و کاملا مفید, به عنوان یک انرژی تمیز و قابل دسترس در همه جا استفاده کرد. اما از نور خورشید به طور مستقیم نمی توان به جای سوخت های فسیلی بهره برد بلکه باید دستگاههایی ساخته شود که بتوانند انرژی تابشی خورشید را به انرژی قابل استفاده نظیر انرژی مکانیکی, حرارتی الکتریسیته و ...تبدیل کنند.}

 

^{مصارف انرژی خورشیدی :}

^{1) گرم کننده ها مثل آبگرمکن خورشیدی که برای گرمای خانه ها و کوره های خوشیدی که برای ذوب فلزات حتی با دمای بالا نظیر آهن استفاده می شود و دمایی تا حدود 6000درجه سانتی گراد تولید می کنند.
2) دستگاههای آب شیرین کن که توسط آینه هایی نور خورشید را روی مخازن آب متمرکز می کنند تا کار تبخیر را انجام دهد.
3) الکتریسیته خورشیدی در این روش که نسبت به سایر روشها ارجحیت دارد.انرژی الکتریکی به سادگی قابل تبدیل به سایر انرژی ها بوده و می توان آن را ذخیره کرد.}

 

^{طریقه دریافت الکتریسیته از انرژی خورشیدی :}

^{1) نیروگاه های حرارتی که حرارت لازم توسط آینه هایی که نور خورشید را روی دیگ بخار متمرکز میکنند, تولید میشود.
2) اثر فتوولتایی:در این روش انرژی تابشی مستقیما به انرژی الکتریکی تبدیل میشود.قطعاتی که اثر فتوولتایی از خود نشان میدهند به سلول خورشیدی معروفند .
و در حال حاظر بیشترین استفاده از انرژی خورشیدی با این روش است.در برخی کشورها نیروگاه های فتوولتائیک ساخته شده که برای تولید برق است.
اما بیشترین استفاده از سلولهای خورشیدی در نیروگاه (( فتو ولتائیک50مگاواتی جزیره کرت یونان))است.}

 

^{اساس کار سلولهای خورشیدی :}

^{سلول خورشیدی عبارت از قطعات نیم رسانایی هستند که انرژی تابشی خورشید را به انرژی الکتریکی تبدیل میکنند.رسانندگی این مواد به طور کلی به دما , روشنایی ,میدان مغناطیسی و مقدار دقیق ناخالصی موجود در نیم رسانا بستگی دارد.
از ویژگی های سلولهای خورشیدی میتوان به این موارد اشاره کرد:
جای زیادی اشغال نمی کنند .قسمت متحرک ندارند .بازده آنها با تغییرات دمایی محیط تغییرات چندانی نمی کنند.نسبتا به سادگی نصب می شوند.به راحتی با سیستمهای به کار رفته در ساختمان جور می شوند.
همچنین از اشکالات سلولهای خوشیدی می توان به تولید وسایل فتوولتائیک که هزینه زیادی دارد و چگالی انرژی تابشی که بسیار کم است اشاره کرد که در فصول مختلف و ساعات متفاوت شبانه روز تغییر می كند که باید ذخیره شود و همین موضوع بسیار هزینه بر است.}

 

^{کاربردهای سلولهای خوشیدی :}

^{1) تامین نیروی حرکتی ماهواره ها و سفینه های فضایی
2) تامین انرژی لازم دستگاهایی که نیاز به ولتاژهای کمتری دارند مثل ماشین حساب و ساعت
3) تهیه برق شهر توسط نیروگاههای فتوولتائیک
4) تامین نیروی لازم برای حرکت خودروها و قایقهای کوچک}

 

^{امروزه شش شيوه توليد برق از نور خورشيد شناخته شده است كه عبارتند از: آيينه سهمي گون، دريافت كننده مركزي، آيينه‌هاي شلجمي (بشقابي - استرلينگ)، دودكش خورشيدي، استخر خورشيدي و سلولهاي نوري (فتوولتائي). توليد برق توسط سيلكلهاي تركيبي - پيوندي (استفاده از سوخت فسيلي و انرژي خورشيدي) نيز مراحل مطالعات امكان سنجي را پشت سر مي‌گذارد. تقريبا 80 درصداز الكتريسيته خورشيدي توسط نيروگاه حرارتي - خورشيدي و 20 درصد بقيه به وسيله نيروگاه برق نوري (فتوولتائيك) توليد مي‌شود. تولدي الكترويسيته از چند وات تا به اندازه يك نيروگاه معمولي توسط فن آوريهاي برق خورشيدي امكان پذير است . پيشرفت فن آوريهاي برق خورشيدي در نتيجه فعاليتهاي تحقيقاتي، امكان رقابت برق خورشيدي را با ساير روشهاي توليد برق پديد خواهد آورد. توليد و مصرف برق خورشيدي نقش قابل توجهي در كاهش انتشار دي اكسيدكربن ايفا خواهد كرد. نوشتار حاضر در دو بخش ارائه شده است . در هر بخش سه روش توليد برق خورشيدي و مقايسه فني و اقتصادي روشهاي مختلف مورد بحث و بررسي قرار گرفته و نرمافزار SOLELE كه ابزاري براي تصيمي گيري و بر آورد اقتصادي است ، معرفي خواهد شد.}

 

^{باتري خورشيدي}

^{چگونه مي‌توانيم از گرماي خورشيد براي توليد انرژي استفاده کنيم. آيا از نور خورشيد نيز مي‌توان انرژي بدست آورد. براي اينکار از باتري خورشيدي استفاده مي‌شود که نور خورشيد را مي‌گيرد و برق توليد مي‌کند. باتريهاي خورشيدي از ماده‌اي بنام سيليسيوم ساخته مي‌شود. هر باتري خورشيدي برق بسيار ناچيزي توليد مي‌کند. براي همين معمولا بايد از تعداد زيادي باتري کنار هم استفاده شود تا مقدار برقي که بدست مي‌آيد، مفيد و مناسب باشد.}

 

 

^{اين باتريهاي خورشيدي براحتي تعمير مي‌شوند و نگهداري آنها ساده است و محيط را نيز آلوده نمي‌کنند. با استفاده از باتريهاي خورشيدي مي‌توان دستگاههايي چون تلويزيون ، تلفن و پمپ آب را بکار انداخت. در جاهايي که روزهاي طولاني و آفتاب درخشان دارند، حتي مي‌توان تمام برق مورد نياز را از باتريهاي خورشيدي گرفت. باتريهاي خورشيدي خيلي سبک هستند و به راحتي مي‌توان آنها را به دهکده‌هاي دور افتاده برد. مردمي که هميشه در حرکت هستند نيز مي‌توانند اين باتريها را همراه داشته باشند و هر کجا که مي‌روند از برق آنها استفاده کنند. مثلا گروههاي پزشکي که براي درمان مردم به صحراها و جاهاي دور افتاده مي‌روند، باتريهاي خورشيدي را براي روشن نگه داشتن يخچالهايشان بکار مي‌گيرند تا داروها سالم و خنک بمانند.}

^{با ساختن نيروگاههاي خورشيدي بزرگ مي‌توان مقدار زيادي برق توليد کرد. البته اين نيروگاهها در جاهايي مفيد هستند که روزهاي طولاني و آفتابي دارند. نيروگاه خورشيدي محيط را آلوده نمي‌کند، چون انرژي لازم را از خورشيد مي‌گيرد و نيازي به سوزاندن سوختهاي فسيلي ندارد. با استفاده از يک نيروگاه خورشيدي بزرگ ، برق مورد نياز تمام خانه هاي يک شهر کوچک توليد مي‌شود.}

 
 

^{در نيروگاه خورشيدي ، با استفاده از نيروي بخار ،‌ برق توليد مي‌شود. تعداد زيادي آينه را بکار مي‌گيرند تا نور خورشيد را بر روي يک ديگ بخار بتابانند که در لوله‌هاي درون آن مايعي مثل روغن جريان دارد. روغن حرارت خورشيد را مي‌گيرد و آنقدر گرم مي‌شود که مي‌تواند آب ديگ را به بخار تبديل کند. بخار توربين را به چرخش در مي‌آورد. توربين هم ژنراتور را مي‌چرخاند و برق توليد مي‌شود.}

سولاروان نام نيروگاه خورشيدي بزرگي است که در کاليفرنياي آمريکا ساخته شده است. اين نيروگاه برج بسيار بلندي دارد. در بالاي برج يک ديگ بخار قرار گرفته است. تعداد زيادي آينه اطراف برج روي زمين چيده شده‌اند و نور خورشيد را بر ديگ مي‌تابانند. به اين ترتيب ، آب ديگ به بخار تبديل مي‌شود و بخار هم براي توليد برق مورد استفاده قرار مي‌گيرد.


روي ديوار يک ساختمان بزرگ 10 طبقه تعداد زيادي آينه قرار داده‌اند که يک آينه بشقابي بزرگ بوجود آمده است. اين آينه <sup>انرژي خورشيد را از منطقه‌اي وسيع جمع آوري مي‌کند و بر برجي مي‌تاباند که کوره دورن آن قرار دارد. آينه‌هايي که روي تپه مقابل قرار گرفته‌اند، خورشيد را دنبال مي‌کنند و پرتوهايي آن را بر آينه بشقابي بزرگ مي‌تابانند. جالب است بدانيد که تعداد اين آينه‌ها حدود 11000 عدد است. نيروي خورشيد وقتي مفيدتر خواهد بود که بتوانيم آن را ذخيره کنيم. استخر خورشيدي مي‌تواند گرماي خورشيد را تا ساعتها پس از غروب آن ذخيره و نگهداري کند. اين استخر سرپوشيده پوشش سياه رنگي دارد که گرماي خورشيد را مي‌گيرد. آب استخر داراي نمک است که مقدار آن در عمق استخر بيشتر مي‌شود.

لايه‌هاي بالايي آب نمک کمتري دارند از خروج گرماي لايه پاييني که گرم و داغ شده است جلوگيري مي‌کنند. ساختن اين استخرها و استفاده از آنها ساده است. راههاي زيادي براي استفاده از انرژي و نيروي خورشيد وجود دارد. نيروي خورشيد پاکيزه است و مي‌توانيم انرژي مورد نيازمان را از آن بگيريم. ذغال سنگ ، نفت و گاز هوا را آلوده مي‌کنند و سرانجام يک روز تمام مي‌شوند.اما خورشيد به درخشش خود ادامه مي‌دهد و نيروي آن هميشگي و ماندني است.</sup>

 

^{باتري خورشيدي}

 

^{وسيله يا دستگاهي است که نور خورشيد را مستقيما به الکتريسيته يا برق تبديل مي کند. ماهواره‌هايي که به فضا فرستاده مي‌شوند، انرژي مورد نيازشان را از تعداد زيادي از همين باتريها مي‌گيرند. بعضي ماشين حساب‌ها با باتري خورشيدي هم کار مي‌کنند. در نقاط دور افتاده که برق ندارند، با استفاده باتري خورشيدي مي‌توان دستگاههايي مثل تلويزيون يا يخچال را بکار انداخت و امروزه دانشمندان ماشينها و حتي هواپيماهايي ساخته‌اند که نيروي خود را از باتري خورشيدي مي‌گيرند.}

 

^توربين

^{دستگاهي که شبيه چرخ آب است و وقتي آب يا بخار با فشار به پره‌هاي آن برخورد مي‌کند، به چرخش در مي‌آيد. اين دستگاه انرژي جنبشي آب را مي‌گيرد و به حرکت چرخشي تبديل مي‌کند.}

 

^{ژنراتور}

 

^{دستگاهي است که انرژي مکانيکي (حرکت چرخشي) را مي‌گيرد و به انرژي الکتريکي يا برق تبديل مي‌کند. معمولا ‌اين حرکت چرخشي از يک توربين به ژنراتور منتقل مي‌شود.}

 

^{سوخت فسيلي}

^{فسيل کلمه‌اي خارجي (لاتين) و به معني چيزي است که از زمين بيرون آورده مي‌شود. غال سنگ ، نفت و گاز را سوخت فسيلي ناميده‌اند، چون از دل زمين بيرون آورده مي‌شوند. سوختهاي فسيلي در طول ميليونها سال بوجود آمده‌اند. جانوران و گياهان ، پس از مرگ ، در زير لايه‌هاي سنگ و خاک قرار گرفته‌اند و سالهاي زيادي زير فشار مانده‌اند تا به اين سوختها تبديل شده‌اند. بنابراين ، اگر سوختها به همين ترتيب مصرف شوند، سرانجام روزي تمام خواهند شد و در اين مدت ، ذخيره جديدي جاي آن را پر نخواهد کرد.}

 

^عايق
 

^{ماده‌اي که از عبور گرما يا الکتريسيته جلوگيري مي‌کند. عايقهاي خوب گرمايي عبارتند از: چوب پنبه و پشم شيشه. لاستيک ، پلاستيک و شيشه هم عايقهاي خوبي براي الکتريسيته هستند. هوا هم تا حدودي عايق گرماست و به همين دليل در بعضي از ساختمانها پنجره‌ها را دو لايه يا دو جداره مي‌سازند تا هواي بين آنها از ورود و خروج گرما جلوگيري کند. عايقهاي گرمايي معمولا جلوي ورود و خروج صدا را هم مي‌گيرند.}

 

^{کوره آفتابي} 
 

^{کوره آفتابي با استفاده از انرژي خورشيد گرم مي شود (در کوره‌هاي ديگر ، نوعي سوخت را مي‌سوزاند تا گرمايش به کوره منتقل شود.) معمولا با استفاده از تعداد زيادي آينه ، پرتوهاي نور خورشيد را جمع آوري و پرقدرت مي‌کنند و مجموعه آنها را بر روي کوره مي‌تابانند تا دمايش خيلي بالا رود. ذره بين وسيله‌اي است که همين کار را انجام مي‌دهد. شايد ديده باشيد که وقتي ذره بين را مقابل خورشيد مي‌گيريم و مجموعه پرتوهاي آنرا به صورت يک نقطه مثلا روي پوست يا کاغذ مي‌تابيم، آن قدر حرارت ايجاد مي‌شود که پوست مي‌سوزد و يا کاغذ آتش مي‌گيرد.}

 

^{نيروگاه خورشيدي}

^{نيروگاه مخصوصي که براي توليد برق از انرژي گرمايي خورشيد استفاده مي کند. از اين انرژي براي گرم کردن يک کوره آفتابي استفاده مي‌شود که بخار لازم را توليد مي‌کند. از اين مرحله به بعد ، کار همانند نيروگاههاي ديگر انجام مي‌شود: بخار ، توربينها را مي‌چرخاند و توربين هم ژنراتورها را بکار مي‌اندازد تا برق توليد شود.}

 

^{منبع انرژي خورشيدي}

^{با اندازه گيري شار خورشيدي تابشي در بالاي جو زمين مي‌توان قدرت دريافتي کل انرژي از خورشيد را محاسبه کرد. که حدود 1.8x1011 مگا وات است. البته تمام اين انرژي به سطح زمين نمي‌رسد مقداري از آن جذب لايه‌هاي اتمسفر مي‌شود.}

 

^{ماده در عالم اساساً از هيدروژن و هليوم تشکيل شده که قسمت اعظم آن بين ستارهها و کهکشانها توزيع شده است. نيروي جاذبه متقابل بين ذرات سبب تراکم گاز و گرد غبار شده و اين تراکم احتراما ابر ستاره‌اي را بوجود مي آورند.انرژي پتاسيل گرانشي سبب ازدياد دماي داخل ستاره شده و آن هم باعث افزايش چگالي ستاره شده در نتيجه دماي داخل آن افزايش مي‌يابد تا يک حالت پلاسماي خورشيدي بخود بگيرد.}
 

^{در يک چنين محيطي شرايط براي همجوشي هسته‌اي مهيا مي‌شود. با ترکيب دوترويم و تريتيوم مقداري انرژي آزاد مي‌شود (17.6 Mev). بنابراين همانطوري که گفته شد، مقدار انرژيي که از خورشيد به زمين مي‌رسد، بوسيله جمع کننده‌هاي خورشيدي کنترل کرده و براي مصارف خانگي و صنعتي مورد استفاده قرار مي گيرند.} 

 

^{لیست دیگر تحقیقات}