مردم دیگر نمی توانند زندگی بدون برق را تصور کنند و هر سال نیاز به انرژی بیشتر و بیشتر می شود، در حالی که ذخایر منابع انرژی مانند نفت، گاز و زغال سنگ به سرعت در حال کاهش است. بشریت هیچ گزینه دیگری جز استفاده از منابع انرژی جایگزین ندارد. یکی از راه های تولید برق تبدیل انرژی خورشیدی با استفاده از فتوسل است. مردم نسبتاً مدت‌ها پیش آموختند که می‌توان از انرژی خورشیدی استفاده کرد، اما تنها در 20 سال گذشته شروع به توسعه فعال آن کردند. در سال های اخیر، به لطف تحقیقات مداوم، استفاده از مواد جدید و راه حل های خلاقانه طراحی، می توان عملکرد پنل های خورشیدی را به میزان قابل توجهی افزایش داد. بسیاری بر این باورند که در آینده بشریت خواهد توانست روش های سنتی تولید برق را به نفع انرژی خورشیدی کنار بگذارد و آن را با استفاده از نیروگاه های خورشیدی به دست آورد.

انرژی خورشیدی

انرژی خورشیدی یکی از منابع تولید الکتریسیته به روش غیر سنتی است، بنابراین به عنوان منبع انرژی جایگزین طبقه بندی می شود. انرژی خورشیدی از تابش خورشید استفاده می کند و آن را به الکتریسیته یا دیگر اشکال انرژی تبدیل می کند. انرژی خورشیدی نه تنها یک منبع انرژی دوستدار محیط زیست است، زیرا... هنگام تبدیل انرژی خورشیدی، هیچ محصول جانبی مضری آزاد نمی شود، اما انرژی خورشیدی نیز منبع خود تجدید شونده انرژی جایگزین است.

انرژی خورشیدی چگونه کار می کند

از نظر تئوری، محاسبه مقدار انرژی از جریان انرژی خورشیدی دشوار نیست، مدتهاست که مشخص شده است که فاصله خورشید تا زمین را طی کرده و بر روی سطحی با مساحت 1 متر مربع سقوط کرده است. در زاویه 90 درجه، جریان خورشیدی در ورودی جو حامل انرژی برابر با 1367 وات بر متر مربع است، این به اصطلاح ثابت خورشیدی است. این یک گزینه ایده آل در شرایط ایده آل است، که، همانطور که می دانیم، دستیابی به آن عملا غیرممکن است. بنابراین، پس از عبور از جو، حداکثر شار قابل دستیابی در استوا خواهد بود و 1020 W/m² خواهد بود، اما میانگین مقدار روزانه ای که می توانیم به دست آوریم به دلیل تغییر روز و شب 3 برابر کمتر خواهد بود. و تغییر در زاویه تابش شار خورشیدی. و در عرض های جغرافیایی معتدل تغییر روز و شب نیز با تغییر فصول و با آن تغییر در طول ساعات روز همراه است، بنابراین در عرض های معتدل از میزان انرژی دریافتی 2 برابر دیگر کاسته می شود.

توسعه و توزیع انرژی خورشیدی

همانطور که همه ما می دانیم، در چند سال اخیر، توسعه انرژی خورشیدی هر سال شتاب بیشتری می گیرد، اما بیایید سعی کنیم پویایی توسعه را دنبال کنیم. در سال 1985، ظرفیت خورشیدی جهانی تنها 0.021 گیگاوات بود. در سال 2005، آنها قبلاً 1.656 گیگاوات بودند. سال 2005 به عنوان نقطه عطفی در توسعه انرژی خورشیدی در نظر گرفته می شود، از این سال بود که مردم به تحقیق و توسعه سیستم های الکتریکی با انرژی خورشیدی علاقه مند شدند. پویایی بیشتر شکی باقی نمی گذارد (2008-15.5 GW، 2009-22.8 GW، 2010-40 GW، 2011-70 GW، 2012-108 GW، 2013-150 GW، 2014-203 GW). کشورهای اتحادیه اروپا و ایالات متحده در استفاده از انرژی خورشیدی، بیش از 100 هزار نفر در حوزه تولید و عملیات تنها در ایالات متحده و آلمان مشغول به کار هستند. همچنین ایتالیا، اسپانیا و البته چین می‌توانند به دستاوردهای خود در توسعه انرژی خورشیدی ببالند، که اگر در بهره‌برداری از سلول‌های خورشیدی پیشرو نباشند، تولیدکننده سلول‌های خورشیدی سرعت تولید را افزایش می‌دهد. سال به سال.

مزایا و معایب استفاده از انرژی خورشیدی

مزایای: 1) دوستی با محیط زیست - محیط زیست را آلوده نمی کند. 2) در دسترس بودن - فتوسل ها برای فروش نه تنها برای استفاده صنعتی، بلکه برای ایجاد نیروگاه های خورشیدی کوچک خصوصی نیز در دسترس هستند. 3) پایان ناپذیری و خود تجدید پذیری منبع انرژی. 4) کاهش مداوم هزینه تولید برق.
ایرادات: 1) تأثیر شرایط آب و هوایی و زمان روز بر بهره وری. 2) برای حفظ انرژی، جمع آوری انرژی ضروری است. 3) بهره وری کمتر در عرض های جغرافیایی معتدل به دلیل تغییر فصول. 4) گرمایش قابل توجه هوا در بالای نیروگاه خورشیدی. 5) نیاز به تمیز کردن دوره ای سطح فتوسل ها از آلودگی، و این به دلیل مناطق عظیم اشغال شده توسط نصب فتوسل ها مشکل ساز است. 6) همچنین می توان در مورد هزینه نسبتاً بالای تجهیزات صحبت کرد، اگرچه هر سال هزینه آن کاهش می یابد، اما تا کنون نیازی به صحبت در مورد انرژی خورشیدی ارزان نیست.

چشم انداز توسعه انرژی خورشیدی

امروزه آینده بزرگی برای توسعه انرژی خورشیدی پیش‌بینی می‌شود که هر ساله نیروگاه‌های جدید خورشیدی بیشتری ساخته می‌شوند که با مقیاس و راه‌حل‌های فنی خود شگفت‌زده می‌شوند. همچنین تحقیقات علمی با هدف افزایش کارایی فتوسل ها متوقف نمی شود. دانشمندان محاسبه کرده‌اند که اگر 0.07 درصد خشکی سیاره زمین را با بازده 10 درصدی فتوسل‌ها بپوشانیم، انرژی کافی برای تامین بیش از 100 درصد نیازهای بشر وجود خواهد داشت. امروزه از فتوسل هایی با بازده 30 درصد استفاده می شود. بر اساس داده های تحقیقاتی، مشخص است که جاه طلبی های دانشمندان نوید رساندن آن را به 85٪ می دهد.

نیروگاه های خورشیدی

نیروگاه های خورشیدی سازه هایی هستند که وظیفه آنها تبدیل جریان های انرژی خورشیدی به انرژی الکتریکی است. اندازه نیروگاه های خورشیدی می تواند متفاوت باشد، از نیروگاه های کوچک خصوصی با چندین پنل خورشیدی گرفته تا نیروگاه های بزرگ که مساحتی بیش از 10 کیلومتر مربع را اشغال می کنند.

چه نوع نیروگاه های خورشیدی وجود دارد؟

زمان زیادی از ساخت اولین نیروگاه های خورشیدی می گذرد که طی آن پروژه های زیادی اجرا شده و راه حل های طراحی جالب زیادی به کار گرفته شده است. مرسوم است که تمام نیروگاه های خورشیدی را به چند نوع تقسیم می کنند:
1. نیروگاه های خورشیدی از نوع برج.
2. نیروگاه های خورشیدی، که در آن پانل های خورشیدی سلول های فتوولتائیک هستند.
3. نیروگاه های خورشیدی دیش.
4. نیروگاه های خورشیدی سهموی.
5. نیروگاه های خورشیدی از نوع خورشیدی وکیوم.
6. نیروگاه های خورشیدی از نوع مختلط.

نیروگاه های خورشیدی از نوع برج

یک نوع بسیار رایج طراحی نیروگاه. این یک سازه برجی بلند در بالای آن است که یک مخزن آب با رنگ سیاه برای جذب بهتر نور خورشید منعکس شده است. در اطراف برج آینه‌های بزرگی با مساحت بیش از 2 متر مربع وجود دارد که به صورت دایره‌ای قرار گرفته‌اند، همه آنها به یک سیستم کنترل متصل هستند که تغییر زاویه آینه‌ها را کنترل می‌کند تا همیشه نور خورشید را منعکس کرده و مستقیماً آن را هدایت کنند. به مخزن آب واقع در بالای برج. بنابراین، نور خورشید منعکس شده، آب را گرم می کند، که بخار را تشکیل می دهد و سپس این بخار با استفاده از پمپ ها به توربو ژنراتور می رسد، جایی که برق تولید می شود. دمای گرمایش مخزن می تواند به 700 درجه سانتیگراد برسد. ارتفاع برج بستگی به اندازه و قدرت نیروگاه خورشیدی دارد و قاعدتاً از 15 متر شروع می شود و ارتفاع بزرگترین آنها امروزه 140 متر است توسط بسیاری از کشورها به دلیل راندمان بالای 20٪ آن.

نیروگاه های خورشیدی از نوع فتوسل

فتوسل ها (باتری های خورشیدی) برای تبدیل شار خورشیدی به برق استفاده می شوند. این نوع نیروگاه به دلیل امکان استفاده از پنل های خورشیدی در بلوک های کوچک بسیار محبوب شده است که امکان استفاده از پنل های خورشیدی را برای تامین برق منازل شخصی و تاسیسات صنعتی بزرگ فراهم می کند. علاوه بر این، راندمان هر سال در حال افزایش است و امروزه فتوسل‌هایی با بازده 30 درصد وجود دارد.

نیروگاه های خورشیدی سهموی

این نوع نیروگاه خورشیدی شبیه دیش های ماهواره ای عظیم است که داخل آن با صفحات آینه ای پوشیده شده است. اصلي كه تبديل انرژي بوسيله آن انجام مي‌شود مشابه ايستگاه‌هاي برج با تفاوتي جزئي است: شكل سهموي آينه‌ها مشخص مي‌كند كه پرتوهاي خورشيد، كه از تمام سطح آينه منعکس مي‌شوند، در مركز، جايي كه گيرنده قرار دارد، متمركز شود. مایعی که گرم می شود و بخار تشکیل می دهد که به نوبه خود صف نیروی محرکه ژنراتورهای کوچک است.

نیروگاه های خورشیدی صفحه ای

اصل کار و روش تولید برق مشابه نیروگاه های خورشیدی برج و سهمی است. تنها تفاوت در ویژگی های طراحی است. یک سازه ثابت، کمی شبیه به یک درخت فلزی غول پیکر، آینه های مسطح گردی را نگه می دارد که انرژی خورشید را روی گیرنده متمرکز می کند.

نیروگاه های خورشیدی از نوع خورشیدی وکیوم

این یک روش بسیار غیرعادی برای استفاده از انرژی خورشیدی و تفاوت دما است. ساختار نیروگاه از یک قطعه زمین با سقف شیشه ای و مدور با یک برج در مرکز تشکیل شده است. برج در داخل توخالی است، در پایه آن چندین توربین وجود دارد که به لطف جریان هوای ناشی از اختلاف دما می چرخند. خورشید از طریق سقف شیشه ای، زمین و هوای داخل اتاق را گرم می کند و ساختمان از طریق لوله با محیط بیرون ارتباط برقرار می کند و از آنجایی که دمای هوای بیرون اتاق بسیار کمتر است، بادکش ایجاد می شود که با افزایش دما افزایش می یابد. تفاوت. بنابراین، در شب توربین ها برق بیشتری نسبت به روز تولید می کنند.

نیروگاه های خورشیدی مختلط

این زمانی است که نیروگاه های خورشیدی از نوع خاصی از کلکتورهای خورشیدی به عنوان عناصر کمکی برای تامین آب گرم و گرما به اجسام استفاده می کنند، یا امکان استفاده همزمان از بخش هایی از فتوسل ها در نیروگاه های نوع برجی وجود دارد.

انرژی خورشیدی با سرعت بالایی در حال توسعه است، مردم در نهایت به طور جدی در مورد منابع انرژی جایگزین فکر می کنند تا از بحران انرژی و فاجعه زیست محیطی اجتناب ناپذیر نزدیک شوند. اگرچه همچنان ایالات متحده و اتحادیه اروپا رهبران انرژی خورشیدی هستند، اما تمام قدرت های جهانی دیگر به تدریج شروع به پذیرش و استفاده از تجربه و فناوری های تولید و استفاده از نیروگاه های خورشیدی می کنند. شکی نیست که دیر یا زود انرژی خورشیدی به منبع اصلی انرژی روی زمین تبدیل خواهد شد.

بدون انرژی، زندگی در این سیاره غیرممکن است. قانون فیزیکی بقای انرژی می گوید که انرژی نمی تواند از هیچ به وجود بیاید و بدون هیچ اثری ناپدید نمی شود. می توان آن را از منابع طبیعی مانند زغال سنگ، گاز طبیعی یا اورانیوم به دست آورد و به اشکالی مانند گرما یا نور تبدیل کرد. در دنیای اطراف ما می توانیم اشکال مختلفی از انباشت انرژی را پیدا کنیم، اما مهمترین آنها برای انسان انرژی است که پرتوهای خورشید فراهم می کند - انرژی خورشیدی.

انرژی خورشیدیبه منابع انرژی تجدید پذیر اشاره دارد، یعنی به طور طبیعی بدون دخالت انسان بازسازی می شود. این یکی از منابع انرژی دوستدار محیط زیست است که محیط زیست را آلوده نمی کند. برنامه های کاربردی ممکن انرژی خورشیدیعملا نامحدود هستند و دانشمندان در سراسر جهان در حال توسعه سیستم هایی هستند که امکانات استفاده را گسترش می دهند. انرژی خورشیدی.

یک متر مربع از خورشید 62900 کیلووات انرژی ساطع می کند. این تقریباً با قدرت 1 میلیون لامپ الکتریکی مطابقت دارد. این رقم قابل توجه است - خورشید در هر ثانیه 80 هزار میلیارد کیلووات به زمین می دهد، یعنی چندین برابر بیشتر از تمام نیروگاه های جهان. علم مدرن با این وظیفه مواجه است که بیاموزد چگونه به طور کامل و مؤثر از انرژی خورشید استفاده کند. دانشمندان بر این باورند که استفاده گسترده انرژی خورشیدی- این آینده بشریت است.

ذخایر جهان از ذخایر باز زغال سنگ و گاز، با نرخ استفاده از آنها مانند امروز، باید در 100 سال آینده تخلیه شود. تخمین زده می شود که در ذخایر هنوز اکتشاف نشده، ذخایر سوخت فسیلی برای 2-3 قرن کافی باشد. اما در عین حال، فرزندان ما از این منابع انرژی محروم می شوند و محصولات حاصل از احتراق آنها آسیب های عظیمی به محیط زیست وارد می کند.

انرژی هسته ای پتانسیل بسیار بالایی دارد. با این حال، حادثه چرنوبیل در آوریل 1986 نشان داد که استفاده از انرژی هسته ای چه پیامدهای جدی می تواند داشته باشد. عموم مردم در سرتاسر جهان دریافته اند که استفاده از انرژی اتمی برای مقاصد صلح آمیز توجیه اقتصادی دارد، اما در هنگام استفاده از آن باید شدیدترین اقدامات احتیاطی را رعایت کرد.

بنابراین، پاک ترین و ایمن ترین منبع انرژی خورشید است!

انرژی خورشیدیمی توان با استفاده از سیستم های انرژی خورشیدی فعال و غیرفعال به انرژی مفید تبدیل شود.

سیستم های انرژی خورشیدی غیرفعال

ابتدایی ترین روش استفاده غیرفعال انرژی خورشیدی- این یک ظرف آب تیره رنگ است. رنگ تیره، در حال تجمع انرژی خورشیدی، آن را به گرما تبدیل می کند - آب گرم می شود.

با این حال، روش های پیشرفته تری برای استفاده غیرفعال وجود دارد انرژی خورشیدی. فن آوری های ساخت و ساز توسعه یافته است که حداکثر استفاده را می کند انرژی خورشیدیبرای گرمایش یا سرمایش، روشنایی ساختمان ها. با این طراحی، سازه ساختمان خود یک جمع کننده است، انباشته می شود انرژی خورشیدی.

بنابراین، در سال 100 پس از میلاد، پلینی جوان خانه ای کوچک در شمال ایتالیا ساخت. در یکی از اتاق ها پنجره ها از میکا ساخته شده است. معلوم شد که این اتاق گرمتر از بقیه است و هیزم کمتری برای گرم کردن آن لازم است. در این مورد، میکا به عنوان یک عایق عمل می کند که گرما را حفظ می کند.

طراحی ساختمان های مدرن موقعیت جغرافیایی ساختمان ها را در نظر می گیرد. بنابراین تعداد زیادی پنجره رو به ضلع جنوبی در مناطق شمالی برای ورود نور و گرمای بیشتر خورشید در نظر گرفته شده است و تعداد پنجره ها در ضلع شرقی و غربی محدود می شود تا میزان نور خورشید در تابستان محدود شود. در چنین ساختمان هایی جهت و موقعیت پنجره، بار حرارتی و عایق حرارتی یک سیستم طراحی واحد برای طراحی هستند.

چنین ساختمان هایی سازگار با محیط زیست، مستقل از انرژی و راحت هستند. نور طبیعی زیادی در اتاق ها وجود دارد، ارتباط با طبیعت بیشتر احساس می شود و همچنین در مصرف برق نیز به میزان قابل توجهی صرفه جویی می شود. گرما در چنین ساختمان هایی به لطف مواد عایق حرارتی انتخاب شده دیوارها، سقف ها و کف حفظ می شود. این اولین ساختمان های "خورشیدی" پس از جنگ جهانی دوم محبوبیت زیادی در آمریکا به دست آوردند. متعاقباً به دلیل کاهش قیمت نفت، علاقه به طراحی چنین ساختمان هایی تا حدودی کمرنگ شد. با این حال، در حال حاضر، با توجه به بحران زیست محیطی جهانی، توجه به پروژه های زیست محیطی با سیستم های انرژی های تجدید پذیر افزایش یافته است.

سیستم های انرژی خورشیدی فعال

بر اساس سیستم های استفاده فعال انرژی خورشیدیاز کلکتورهای خورشیدی استفاده می شود. جمع کننده، جذب کننده انرژی خورشیدی، آن را به گرما تبدیل می کند که از طریق یک خنک کننده، ساختمان ها را گرم می کند، آب را گرم می کند، می تواند آن را به انرژی الکتریکی و غیره تبدیل کند. کلکتورهای خورشیدی را می توان در تمام فرآیندهای صنعت، کشاورزی و نیازهای خانگی که از گرما استفاده می شود استفاده کرد.

انواع کلکسیونر

این ساده ترین نوع کلکتورهای خورشیدی است. طراحی آن بسیار ساده است و شبیه اثر یک گلخانه معمولی است که در هر کلبه تابستانی یافت می شود. یک آزمایش کوچک را امتحان کنید. در یک روز آفتابی زمستانی، هر جسمی را روی طاقچه قرار دهید تا اشعه خورشید روی آن بیفتد و پس از مدتی کف دست خود را روی آن قرار دهید. احساس خواهید کرد که جسم گرم شده است. و بیرون از پنجره می تواند 20 باشد! عملکرد کلکتور هوای خورشیدی بر این اصل استوار است.

عنصر اصلی کلکتور یک صفحه عایق حرارتی ساخته شده از هر ماده ای است که گرما را به خوبی هدایت می کند. بشقاب تیره رنگ شده است. پرتوهای خورشید از سطح شفاف عبور می کنند، صفحه را گرم می کنند و سپس گرما را با جریان هوا به اتاق منتقل می کنند. هوا از طریق همرفت طبیعی یا با کمک فن جریان می یابد که انتقال حرارت را بهبود می بخشد.

با این حال، عیب این سیستم این است که برای کار کردن فن نیاز به هزینه های اضافی دارد. این کلکتورها در ساعات روز کار می کنند، بنابراین نمی توانند منبع گرمایش اصلی را جایگزین کنند. با این حال، اگر کلکتور را در منبع اصلی گرمایش یا تهویه نصب کنید، کارایی آن به طور نامتناسبی افزایش می یابد. همچنین می توان از کلکتورهای هوای خورشیدی برای نمک زدایی آب دریا استفاده کرد که هزینه آن را به 40 سنت یورو در هر متر مکعب کاهش می دهد.

کلکتورهای خورشیدی می توانند مسطح و خلاء باشند.

کلکتور از یک عنصر جذب کننده انرژی خورشیدی، یک پوشش (شیشه با محتوای فلز کاهش یافته)، یک خط لوله و یک لایه عایق حرارتی تشکیل شده است. پوشش شفاف بدنه را از شرایط نامساعد آب و هوایی محافظت می کند. در داخل محفظه، پانل جذب کننده انرژی خورشیدی (جاذب) به مایع خنک کننده متصل است که در لوله ها گردش می کند. خط لوله می تواند به صورت شبکه ای یا به شکل سرپانتین باشد. مایع خنک کننده از طریق آنها از ورودی به لوله های خروجی حرکت می کند و به تدریج گرم می شود. پانل جاذب از فلز ساخته شده است که گرما را به خوبی هدایت می کند (آلومینیوم، مس).

کلکتور گرما را جذب می کند و آن را به انرژی حرارتی تبدیل می کند. چنین کلکتورهایی را می توان در پشت بام تعبیه کرد یا روی پشت بام ساختمان قرار داد و یا می توان آنها را به طور جداگانه قرار داد. این به طراحی سایت ظاهری مدرن می دهد.

کلکتور خورشیدی خلاء

کلکتورهای خلاء را می توان در تمام طول سال استفاده کرد. عنصر اصلی کلکتورها لوله های خلاء هستند. هر کدام از آنها از دو لوله شیشه ای تشکیل شده است. لوله ها از شیشه بوروسیلیکات ساخته شده اند و داخل آن با پوشش خاصی پوشانده شده است که جذب گرما را با حداقل بازتاب تضمین می کند. هوا از فضای بین لوله ها خارج شده است. برای حفظ خلاء از جاذب باریم استفاده می شود. در شرایط خوب، لوله خلاء نقره ای رنگ است. اگر سفید به نظر می رسد، خلاء ناپدید شده است و لوله باید تعویض شود.

کلکتور خلاء از مجموعه ای از لوله های خلاء (10-30) تشکیل شده است و گرما را از طریق مایع غیر یخ (خنک کننده) به مخزن ذخیره منتقل می کند. راندمان منیفولدهای خلاء بالا است:

- در هوای ابری، زیرا لوله های خلاء می توانند انرژی اشعه های مادون قرمز را که از ابرها عبور می کنند جذب کنند

- می تواند در دمای زیر صفر کار کند.

پنل های خورشیدی.

باتری خورشیدی مجموعه ای از ماژول ها است که انرژی خورشیدی از جمله انرژی حرارتی را دریافت و تبدیل می کند. اما این اصطلاح به طور سنتی به مبدل های فیتوالکتریک اختصاص داده شده است. بنابراین وقتی می گوییم "باتری خورشیدی" منظور دستگاه فیتوالکتریک است که انرژی خورشیدی را به انرژی الکتریکی تبدیل می کند.

پنل های خورشیدی قادر به تولید انرژی الکتریکی به طور مداوم یا ذخیره آن برای استفاده بیشتر هستند. برای اولین بار از باتری های فتوولتائیک در ماهواره های فضایی استفاده شد.

مزیت پنل های خورشیدی حداکثر سادگی طراحی، نصب ساده، حداقل نیازهای نگهداری و عمر طولانی است. آنها به فضای اضافی در هنگام نصب نیاز ندارند. تنها شرط این است که آنها را برای مدت طولانی سایه نزنید و گرد و غبار را از سطح کار پاک کنید. پانل های خورشیدی مدرن می توانند برای چندین دهه فعال بمانند! پیدا کردن سیستمی که تا این حد ایمن، موثر و عمر طولانی داشته باشد دشوار است! آنها در طول روز حتی در هوای ابری انرژی تولید می کنند.

باتری های خورشیدی در کاربرد معایبی دارند:

- حساسیت به آلودگی (اگر باتری را در زاویه 45 درجه قرار دهید، با باران یا برف پاک می شود و در نتیجه نیازی به تعمیر و نگهداری اضافی نیست)

- حساسیت به دمای بالا (بله، هنگامی که تا 100 تا 125 درجه گرم شود، باتری خورشیدی حتی ممکن است خاموش شود و ممکن است به یک سیستم خنک کننده نیاز باشد. سیستم تهویه بخش کوچکی از انرژی تولید شده توسط باتری را مصرف می کند. طراحی های مدرن پانل های خورشیدی گرما را فراهم می کند. سیستم اگزوز هوا.)

- قیمت بالا (با در نظر گرفتن عمر طولانی پنل های خورشیدی، نه تنها هزینه های خرید خود را جبران می کند، بلکه باعث صرفه جویی در مصرف برق، صرفه جویی در مصرف سوخت های سنتی و سازگاری با محیط زیست می شود)

استفاده از سیستم های انرژی خورشیدی در ساخت و ساز

در معماری مدرن، به طور فزاینده ای برای ساخت خانه هایی با منابع انرژی خورشیدی قابل شارژ داخلی برنامه ریزی شده است. پنل های خورشیدی بر روی سقف ساختمان ها یا روی تکیه گاه های مخصوص نصب می شوند. این ساختمان ها از یک منبع انرژی آرام، قابل اعتماد و ایمن استفاده می کنند - خورشید. انرژی خورشیدی برای روشنایی، گرمایش فضا، خنک کننده هوا، تهویه و تولید برق استفاده می شود.

ما چندین پروژه معماری نوآورانه را با استفاده از سیستم های خورشیدی ارائه می دهیم.

استفاده از سیستم های انرژی خورشیدی در جهان

سیستم های استفاده انرژی خورشیدیکامل و سازگار با محیط زیست تقاضای زیادی برای آنها در سراسر جهان وجود دارد. در سراسر جهان به دلیل افزایش قیمت گاز و نفت، مردم شروع به ترک استفاده از سوخت های سنتی کرده اند. بنابراین، در آلمان در سال 2004. 47 درصد خانه ها دارای کلکتورهای خورشیدی برای گرم کردن آب بودند.

در بسیاری از کشورهای جهان، برنامه های دولتی برای توسعه استفاده از انرژی خورشیدی. در آلمان این برنامه "100000 سقف خورشیدی" است، در ایالات متحده آمریکا برنامه مشابه "میلیون سقف خورشیدی" وجود دارد. در سال 1996 معمارانی از آلمان، اتریش، بریتانیای کبیر، یونان و سایر کشورها منشور اروپا را بر اساس آن تدوین کردند انرژی خورشیدیدر ساخت و ساز و معماری چین پیشرو در آسیا است، جایی که بر اساس فناوری های مدرن، سیستم های جمع کننده خورشیدی در ساخت ساختمان ها و استفاده از انرژی خورشیدیدر صنعت

واقعیتی که گویای آن است: یکی از شروط عضویت در اتحادیه اروپا افزایش سهم منابع جایگزین در سیستم انرژی کشور است. در سال 2000 60 میلیون کیلومتر مربع کلکتورهای خورشیدی در جهان تا سال 2010 در حال کار بود، مساحت آن به 300 میلیون کیلومتر مربع افزایش یافت.

کارشناسان توجه داشته باشید که بازار سیستم انرژی خورشیدیدر خاک روسیه، اوکراین و بلاروس به تازگی در حال شکل گیری است. سیستم های خورشیدی هرگز در مقیاس بزرگ تولید نشدند، زیرا مواد اولیه آنقدر ارزان بودند که تجهیزات گران قیمت سیستم خورشیدی مورد تقاضا نبود... تولید کلکتورها، مثلاً در روسیه، تقریباً به طور کامل متوقف شده است.

با توجه به افزایش قیمت منابع انرژی سنتی، علاقه به استفاده از سیستم های خورشیدی احیا شده است. در تعدادی از مناطق این کشورها که کمبود منابع انرژی را تجربه می‌کنند، برنامه‌های محلی برای استفاده از سیستم‌های خورشیدی در حال اتخاذ است، اما سیستم‌های خورشیدی عملاً برای بازار گسترده مصرف‌کننده ناشناخته هستند.

دلیل اصلی رشد کند بازار فروش و استفاده از سیستم های خورشیدی اولاً هزینه اولیه بالای آنها است و ثانیاً کمبود اطلاعات در مورد قابلیت های سیستم های خورشیدی، فناوری های پیشرفته برای استفاده از آنها و در مورد توسعه دهندگان و سازندگان سیستم های خورشیدی همه اینها نمی تواند ارزیابی صحیح اثربخشی استفاده از سیستم هایی را که روی آنها کار می کنند، ممکن سازد انرژی خورشیدی.

باید در نظر داشت که کلکتور خورشیدی محصول نهایی نیست. برای به دست آوردن محصول نهایی - گرما، برق، آب گرم - باید مراحل طراحی، نصب تا راه اندازی سیستم های خورشیدی را طی کنید. تجربه اندک موجود در استفاده از کلکتورهای خورشیدی نشان می دهد که این کار دشوارتر از نصب گرمایش سنتی نیست، اما بازده اقتصادی بسیار بالاتر است.

در بلاروس، روسیه و اوکراین شرکت های زیادی مشغول طراحی و نصب تجهیزات گرمایشی هستند، اما امروزه منابع انرژی سنتی اولویت دارند. توسعه فرآیندهای اقتصادی، تجربه جهانی در استفاده از سیستم ها انرژی خورشیدینشان می دهد که آینده در منابع انرژی جایگزین نهفته است. برای آینده نزدیک، می توان اشاره کرد که سیستم های خورشیدی یک موقعیت جدید و عملاً خالی در بازار ما هستند.

خورشید یکی از منابع انرژی جایگزین تجدیدپذیر است. امروزه منابع گرمای جایگزین به طور گسترده در کشاورزی و برای نیازهای خانگی مردم استفاده می شود.

استفاده از انرژی خورشیدی در زمین نقش مهمی در زندگی انسان دارد. خورشید با استفاده از گرمای خود به عنوان منبع انرژی، کل سطح سیاره ما را گرم می کند. به لطف نیروی حرارتی آن، بادها می وزند، دریاها، رودخانه ها، دریاچه ها گرم می شوند و تمام زندگی روی زمین وجود دارد.

مردم سال‌ها پیش، زمانی که فناوری‌های مدرن وجود نداشتند، شروع به استفاده از منابع حرارتی تجدیدپذیر کردند. خورشید امروزه در دسترس ترین تامین کننده انرژی حرارتی روی زمین است.

زمینه های استفاده از انرژی خورشیدی

هر ساله استفاده از انرژی خورشیدی محبوبیت بیشتری پیدا می کند. همین چند سال پیش برای گرم کردن آب خانه‌های روستایی و دوش‌های تابستانی استفاده می‌شد و اکنون از منابع تجدیدپذیر گرما برای تولید برق و تامین آب گرم ساختمان‌های مسکونی و تاسیسات صنعتی استفاده می‌شود.

امروزه از منابع حرارتی تجدیدپذیر در زمینه های زیر استفاده می شود:

• در کشاورزی به منظور تامین برق و گرمایش گلخانه ها، آشیانه ها و سایر ساختمان ها؛
• برای تامین برق اماکن ورزشی و موسسات پزشکی؛
• در زمینه صنعت هوانوردی و فضایی؛
• در روشنایی خیابان ها، پارک ها و سایر امکانات شهر؛
• برای برق رسانی مناطق پرجمعیت؛
• برای تامین گرمایش، برق و آب گرم ساختمان های مسکونی؛
• برای نیازهای خانگی

ویژگی های برنامه

نوری که خورشید روی زمین ساطع می کند با استفاده از سیستم های غیرفعال و همچنین فعال به انرژی گرمایی تبدیل می شود. سیستم‌های غیرفعال شامل ساختمان‌هایی هستند که در ساخت آنها از مصالح ساختمانی استفاده می‌شود که به طور موثر انرژی تابش خورشید را جذب می‌کنند. به نوبه خود، سیستم های فعال شامل کلکتورهایی هستند که تشعشعات خورشیدی را به انرژی تبدیل می کنند و همچنین فتوسل هایی که آن را به الکتریسیته تبدیل می کنند. بیایید نگاهی دقیق تر به نحوه استفاده صحیح از منابع گرمای تجدید پذیر بیندازیم.

سیستم های غیرفعال

چنین سیستم هایی شامل ساختمان های خورشیدی است. اینها ساختمان هایی هستند که با در نظر گرفتن تمام ویژگی های منطقه آب و هوایی محلی ساخته شده اند. برای ساخت آنها از موادی استفاده می شود که حداکثر استفاده از تمام انرژی حرارتی را برای گرمایش، سرمایش، روشنایی اماکن مسکونی و صنعتی ممکن می سازد. اینها شامل فن آوری ها و مصالح ساختمانی زیر است: عایق، کف چوبی، سطوح جذب کننده نور و جهت گیری ساختمان به سمت جنوب.

چنین سیستم های خورشیدی حداکثر استفاده از انرژی خورشیدی را امکان پذیر می کنند و با کاهش هزینه های انرژی، به سرعت هزینه های ساخت خود را پس می دهند. آنها سازگار با محیط زیست هستند و همچنین به شما امکان می دهند استقلال انرژی ایجاد کنید. به همین دلیل است که استفاده از چنین فناوری هایی بسیار امیدوار کننده است.

سیستم های فعال

این گروه شامل کلکتورها، باتری ها، پمپ ها، خطوط لوله برای تامین گرما و تامین آب گرم در زندگی روزمره است. اولین ها مستقیماً روی پشت بام خانه ها نصب می شوند و بقیه در زیرزمین ها قرار دارند تا برای تامین آب گرم و گرمایش استفاده شوند.

فتوسل های خورشیدی

برای استفاده مؤثرتر از تمام انرژی خورشیدی، از منابع انرژی خورشیدی مانند فتوسل یا همان طور که به آنها سلول خورشیدی نیز گفته می شود، استفاده می شود. در سطح آنها نیمه هادی هایی دارند که وقتی در معرض اشعه های خورشید قرار می گیرند شروع به حرکت می کنند و در نتیجه جریان الکتریکی تولید می کنند. این اصل تولید فعلی حاوی هیچ گونه واکنش شیمیایی نیست که به فتوسل ها اجازه می دهد برای مدت طولانی کار کنند.

چنین مبدل های فتوولتائیک به عنوان منابع انرژی خورشیدی به راحتی قابل استفاده هستند زیرا وزن سبکی دارند، نگهداری آسانی دارند و همچنین در استفاده از انرژی خورشیدی بسیار کارآمد هستند.

امروزه پنل های خورشیدی به عنوان منبع انرژی خورشیدی روی زمین برای تولید آب گرم، گرمایش و برق در کشورهای گرم مانند ترکیه، مصر و کشورهای آسیایی استفاده می شود. در منطقه ما، خورشید به عنوان منبع انرژی برای تامین برق به سیستم های قدرت مستقل، الکترونیک کم مصرف و موتورهای هواپیما استفاده می شود.

کلکتورهای خورشیدی

استفاده از انرژی خورشیدی توسط کلکتورها این است که تابش را به گرما تبدیل می کنند. آنها به گروه های اصلی زیر تقسیم می شوند:

• کلکتورهای خورشیدی تخت آنها رایج ترین هستند. آنها برای نیازهای گرمایش خانگی و همچنین برای گرم کردن آب برای تامین آب گرم مناسب هستند.
• کلکتورهای خلاء آنها برای نیازهای خانگی در مواقعی که آب با دمای بالا مورد نیاز است استفاده می شود. آنها از چندین لوله شیشه ای تشکیل شده اند که از طریق آنها پرتوهای خورشید آنها را گرم می کند و آنها نیز به نوبه خود گرما را به آب می دهند.
• کلکتورهای خورشیدی هوابرد. آنها برای گرمایش هوا، بازیابی توده هوا و واحدهای خشک کردن استفاده می شوند.
• کلکتورهای یکپارچه ساده ترین مدل ها از آنها برای پیش گرم کردن آب، به عنوان مثال، برای دیگ های گاز استفاده می شود. در زندگی روزمره، آب گرم شده در یک مخزن مخصوص - مخازن ذخیره سازی جمع آوری می شود و سپس برای نیازهای مختلف استفاده می شود.

استفاده از انرژی خورشیدی توسط کلکتورها با انباشته شدن آن در به اصطلاح ماژول ها انجام می شود. بر روی سقف ساختمان ها نصب می شوند و از لوله ها و صفحات شیشه ای تشکیل شده اند که برای جذب بیشتر نور خورشید به رنگ مشکی رنگ شده اند.

کلکتورهای خورشیدی برای گرم کردن آب برای تامین آب گرم و گرمایش ساختمان های مسکونی استفاده می شود.

مزایای تاسیسات خورشیدی

• آنها کاملا رایگان و پایان ناپذیر هستند.
• برای استفاده کاملا ایمن هستند؛
• خود مختار؛
• مقرون به صرفه است، زیرا بودجه فقط برای خرید تجهیزات برای تاسیسات هزینه می شود.
• استفاده از آنها عدم وجود نوسانات برق و همچنین ثبات در منبع تغذیه را تضمین می کند.
• بادوام؛
• آسان برای استفاده و نگهداری.

استفاده از انرژی خورشیدی با استفاده از چنین تاسیساتی هر ساله محبوبیت بیشتری پیدا می کند. پانل های خورشیدی باعث صرفه جویی در هزینه های گرمایش و تامین آب گرم می شوند، علاوه بر این، آنها دوستدار محیط زیست هستند و به سلامت انسان آسیب نمی رسانند.

با سلام خدمت خوانندگان محترم سایت وبلاگ. امروز در مورد خورشید و انرژی خورشیدی صحبت خواهیم کرد. یکی از اصلی ترین مولدهای انرژی طبیعی و از همه مهمتر تمام نشدنی، خورشید است. مقدار زیادی انرژی از خود ساطع می کند و بخش قابل توجهی از آن روی سطح زمین می افتد، یعنی حدود 700 کوادریلیون کیلو وات در ساعت. و ما می توانیم از تمام این انرژی خورشیدی برای اهداف خود استفاده کنیم.

از انرژی خورشیدی برای چه چیزی می توان استفاده کرد؟

طیف وسیعی از کاربردهای "قدرت" خورشید برای ساده سازی و بهبود کیفیت زندگی انسان وجود دارد. رایج ترین استفاده از انرژی خورشیدی گرم کردن آب است. علاوه بر این ، گرمایش آب می تواند کاملاً منشاء طبیعی داشته باشد - اینها عمدتاً حوضچه ها ، دریاها ، رودخانه ها (به طور کلی ، مخازن) هستند. از زمان طلوع بشر، مردم از آب گرم شده در مخازن برای آشامیدن، شستشو و سایر نیازها استفاده می کردند. امروزه مردم از گرمایش آب محلی به طور خاص برای نیازهای خود استفاده می کنند. ساده ترین مثال که احتمالا برای همه آشناست، بشکه سیاه روی پشت بام است. امروزه روش های بسیار کارآمد تری برای گرم کردن آب گرم نسبت به "بشکه سیاه" وجود دارد، اما بعداً بیشتر در مورد آن صحبت خواهیم کرد.

یکی دیگر از کاربردهای به همان اندازه مهم انرژی خورشیدی، تبدیل انرژی خورشیدی به جریان الکتریکی است. ساده ترین مثال، ماشین حساب معروف با انرژی خورشیدی است. علاوه بر ماشین حساب، از انرژی خورشیدی می توان برای روشنایی، گرمایش و حمل و نقل (وسایل نقلیه الکتریکی) استفاده کرد. به طور خلاصه، خورشید می تواند جایگزین نفت، گاز، زغال سنگ و دیگر منابع طبیعی نه چندان نامحدود برای ما شود. و من مطمئن هستم که به زودی این اتفاق خواهد افتاد - این روند قبلاً آغاز شده است.

چگونه می توان از انرژی خورشیدی استفاده کرد؟

شناخته شده ترین کاربرد انرژی خورشیدی پنل های خورشیدی است. آنها را می توان هم بر روی سقف ساختمان و هم بر روی سطح زمین نصب کرد، اما باید در یک منطقه باز نصب شوند و به عنوان یک قاعده، در زاویه خاصی نصب شوند که حداکثر جمع آوری انرژی خورشیدی را تضمین کند. در حال حاضر، نیروگاه های خورشیدی (متاسفانه هنوز تعداد زیادی از آنها وجود ندارد) وجود دارد که برق کل شهرها را تامین می کند. اما در حال حاضر توصیه می شود آنها را فقط در مناطق جنوبی ایجاد کنید، جایی که بیشترین تعداد روزهای آفتابی در سال وجود دارد.

همچنین، بسیاری از مردم در حال حاضر شروع به استفاده از پنل های خورشیدی برای خانه های شخصی خود کرده اند. اما در حال حاضر، به عنوان یک قاعده، آنها فقط به عنوان منبع تغذیه اضافی یا پشتیبان استفاده می شوند. اغلب، تنها 1 یا 2 پنل خورشیدی نصب می شود که فقط می تواند نور پشتیبان را در خانه تامین کند. اما تکرار می کنم - این روند قبلاً شروع شده است و این نکته اصلی است. در مدت زمان نسبتاً کوتاهی خورشید جایگزین منابع انرژی مدرن خواهد شد.

سایر باتری های خورشیدی مورد استفاده قرار می گیرند:

• در باتری های قابل حمل (برای شارژ تلفن و سایر ابزارها)
• نصب شده بر روی تیرهای چراغ برای روشنایی خیابان، روی فانوس های کوچک باغ و غیره.
• در چراغ های راهنمایی که ترافیک را تنظیم می کند
• به طور کلی تقریباً با تمام دستگاه هایی که نیاز به منبع تغذیه دارند استفاده می شود

یکی دیگر از زمینه های مهم در مورد چگونگی استفاده از انرژی خورشیدی گرمایش و تامین آب گرم است. برای این کار می توان از کلکتورهای خورشیدی استفاده کرد که مانند پنل های خورشیدی در پشت بام خانه ها نصب می شوند. فقط در کلکتورها مایعی در گردش است که با انرژی خورشیدی گرم شده و به مخزن ذخیره (مخزن گرمایش غیر مستقیم) منتقل می شود. گزینه دوم برای گرمایش خورشیدی پمپ های حرارتی زمین گرمایی است. اما از انرژی خورشیدی به طور غیر مستقیم استفاده می کنند. یعنی یک پمپ حرارتی گرمای زمین را می گیرد و با استفاده از آن، خانه را گرم می کند، آب گرم را گرم می کند و حتی می تواند خانه را خنک کند. انرژی خورشیدی چه ربطی به آن دارد؟ بله، با وجود این واقعیت که زمین تجمع کننده اصلی گرمای خورشیدی است.

خب، مهمترین چیز این است که انرژی خورشیدی به همه موجودات زنده روی زمین حیات می بخشد. از همه کسانی که این مقاله را مطالعه کردند، که در آن سعی کردم طیف استفاده از انرژی خورشیدی را آشکار کنم، سپاسگزارم. اگر چیزی را از دست دادم یا سوالی دارید در نظرات بنویسید.

امروزه مشکل مصرف انرژی کاملاً حاد است - منابع سیاره بی پایان نیستند و در طول وجود آن ، بشریت تقریباً آنچه را که طبیعت داده بود ویران کرده است. در حال حاضر، زغال سنگ و نفت به طور فعال استخراج می شود که ذخایر آن هر روز کمتر می شود. به بشریت اجازه داد تا گامی باورنکردنی به سوی آینده بردارد و از انرژی هسته ای استفاده کند و خطر بزرگی را برای کل محیط زیست به همراه داشته باشد.

موضوع زیست محیطی کمتر مبرم نیست - استخراج فعال منابع و استفاده بیشتر از آنها تأثیر مضری بر وضعیت سیاره دارد و نه تنها ماهیت خاک، بلکه حتی شرایط آب و هوایی را تغییر می دهد.

به همین دلیل است که همواره به منابع طبیعی انرژی مانند آب یا باد توجه ویژه ای شده است. سرانجام، پس از سال‌ها تحقیق و توسعه فعال، بشریت با استفاده از انرژی خورشید روی زمین "بزرگ" شده است. این همان چیزی است که بیشتر مورد بحث قرار خواهد گرفت.

چه چیزی در مورد آن جذاب است؟

قبل از رفتن به مثال‌های خاص، بیایید دریابیم که چرا این نوع استخراج انرژی توجه بسیاری از محققان در سراسر جهان را به خود جلب کرده است. سرمایه اصلی آن را می توان پایان ناپذیری نامید. علیرغم فرضیه های متعدد، احتمال اینکه ستاره ای مانند خورشید در آینده نزدیک خاموش شود بسیار کم است. این بدان معناست که بشریت این فرصت را دارد که انرژی پاک را به روشی کاملاً طبیعی به دست آورد.

دومین مزیت بدون شک استفاده از انرژی خورشیدی در زمین، سازگاری با محیط زیست این گزینه است. اثرات زیست محیطی در چنین شرایطی صفر خواهد بود، که به نوبه خود آینده ای بسیار روشن تر از آینده ای که با استخراج مداوم منابع محدود زیرزمینی باز می شود، برای کل جهان فراهم می کند.

در نهایت باید به این نکته توجه ویژه داشت که خورشید کمترین خطر را برای خود شخص ایجاد می کند.

مثل واقعا

حالا بریم سر اصل مطلب. نام تا حدودی شاعرانه "انرژی خورشیدی" در واقع تبدیل تابش به الکتریسیته را با استفاده از فناوری های ویژه توسعه یافته پنهان می کند. این فرآیند توسط سلول های فتوولتائیک ارائه می شود که بشریت به طور فعال برای اهداف خود و کاملاً موفقیت آمیز از آنها استفاده می کند.

تابش خورشیدی

از نظر تاریخی اتفاق افتاده است که اسم "تابش" در ارتباط با بلایای انسانی که جهان در طول عمر خود توانسته است از آنها جان سالم به در ببرد، بیشتر از تداعی های مثبت در افراد تداعی می کند. با این وجود، فناوری استفاده از انرژی خورشیدی در زمین شامل کار با آن است.

در واقع این نوع تابش، تابش الکترومغناطیسی است که دامنه آن از 2.8 تا 3.0 میکرون می باشد.

طیف خورشیدی که با موفقیت مورد استفاده بشر قرار گرفته است، در واقع از سه نوع امواج تشکیل شده است: امواج ماوراء بنفش (حدود 2٪)، تقریباً 49٪ امواج نور هستند و در نهایت، انرژی خورشیدی نیز تعداد کمی از امواج را شامل می شود اما نقش آنها به قدری ناچیز است که تأثیر خاصی بر حیات زمین ندارند.

میزان برخورد انرژی خورشیدی به زمین

اکنون که ترکیب طیف مورد استفاده به نفع بشریت مشخص شده است، باید به یک ویژگی مهم دیگر این منبع اشاره کرد. استفاده از انرژی خورشیدی بر روی زمین بسیار امیدوارکننده به نظر می رسد، همچنین به این دلیل که در مقادیر نسبتاً زیادی با تقریباً حداقل هزینه پردازش در دسترس است. مقدار کل انرژی ساطع شده از ستاره بسیار زیاد است، اما تقریباً 47٪ به سطح زمین می رسد که برابر با هفتصد کوادریلیون کیلووات ساعت است. برای مقایسه، توجه می کنیم که تنها یک کیلووات ساعت می تواند ده سال کارکرد یک لامپ صد وات را فراهم کند.

البته قدرت تابش خورشید و استفاده از انرژی روی زمین به عوامل مختلفی بستگی دارد: شرایط آب و هوایی، زاویه تابش پرتوها به سطح، زمان سال و موقعیت جغرافیایی.

کی و چقدر

به راحتی می توان حدس زد که مقدار روزانه انرژی خورشیدی که روی سطح زمین می افتد دائماً در حال تغییر است ، زیرا مستقیماً به موقعیت سیاره در رابطه با خورشید و حرکت خود ستاره بستگی دارد. از قدیم شناخته شده است که در ظهر تابش حداکثر است، در حالی که در صبح و عصر تعداد پرتوهایی که به سطح می رسد بسیار کمتر است.

با اطمینان می توان گفت که استفاده از انرژی خورشیدی در مناطقی که تا حد امکان نزدیک به نوار استوایی است بیشترین بهره وری را خواهد داشت، زیرا در آنجاست که تفاوت بین بالاترین و پایین ترین شاخص ها حداقل است که نشان دهنده حداکثر میزان تابش است. سطح سیاره به عنوان مثال، در مناطق بیابانی آفریقا، میزان تشعشعات سالانه به طور متوسط ​​به 2200 کیلووات ساعت می رسد، در حالی که در کانادا یا مثلاً اروپای مرکزی این ارقام از 1000 کیلووات ساعت بیشتر نمی شود.

انرژی خورشیدی در تاریخ

اگر تا حد امکان گسترده‌تر فکر کنیم، تلاش‌ها برای "رام کردن" نور بزرگی که سیاره ما را گرم می‌کند، از دوران باستان و در زمان‌های بت پرستی آغاز شد، زمانی که هر عنصر توسط خدایی جداگانه تجسم می‌یابد. با این حال، البته، در آن زمان استفاده از انرژی خورشیدی منتفی بود - جادو در جهان حاکم بود.

موضوع استفاده از انرژی خورشیدی در زمین تنها در اواخر قرن 14 - آغاز قرن 20 به طور فعال مطرح شد. یک پیشرفت واقعی در علم در سال 1839 توسط الکساندر ادموند بکرل انجام شد که موفق شد کاشف اثر فتوولتائیک شود. مطالعه این موضوع به طور قابل توجهی افزایش یافت و پس از 44 سال چارلز فریتز توانست اولین مدول در تاریخ را بسازد که بر اساس سلنیوم با روکش طلا ساخته شده بود. این استفاده از انرژی خورشیدی روی زمین مقدار کمی الکتریسیته آزاد شده تولید کرد - مقدار کل تولید در آن زمان بیش از 1٪ نبود. با این وجود، برای کل بشریت این یک پیشرفت واقعی بود که افق‌های جدیدی از علم را باز می‌کرد که قبلاً هرگز رویای آن را نمی‌دیدند.

خود آلبرت انیشتین سهم بسزایی در توسعه انرژی خورشیدی داشت. در دنیای مدرن، نام این دانشمند بیشتر با نظریه نسبیت معروف او مرتبط است، اما در واقع، جایزه نوبل را دقیقاً برای مطالعه خود دریافت کرد.

تا به امروز، فناوری استفاده از انرژی خورشیدی بر روی زمین، فراز و نشیب های سریعی را تجربه می کند، اما این شاخه از دانش به طور مداوم با حقایق جدید به روز می شود و می توان امیدوار بود که در آینده قابل پیش بینی، دری به سوی دنیای کاملاً جدید باز شود. ما

طبیعت علیه ماست

قبلاً در مورد مزایای استفاده از انرژی خورشیدی در زمین صحبت کرده ایم. حال به معایب این روش می پردازیم که متاسفانه کمتر از آن ها نیست.

با توجه به وابستگی مستقیم به موقعیت جغرافیایی، شرایط اقلیمی و حرکت خورشید، تولید انرژی خورشیدی به مقدار کافی مستلزم هزینه های سرزمینی هنگفتی است. نکته پایانی این است که هر چه مساحت مصرف و پردازش تابش خورشیدی بیشتر باشد، میزان انرژی سازگار با محیط‌زیست بیشتری در خروجی دریافت خواهیم کرد. قرار دادن چنین سیستم های عظیمی نیاز به مقدار زیادی فضای آزاد دارد که باعث مشکلات خاصی می شود.

مشکل دیگر در مورد استفاده از انرژی خورشیدی در زمین این است که مستقیماً به زمان روز بستگی دارد، زیرا این نسل در شب صفر خواهد بود و در صبح و عصر بسیار ناچیز است.

یک عامل خطر اضافی خود آب و هوا است - تغییرات ناگهانی در شرایط می تواند تأثیر بسیار منفی بر عملکرد این نوع سیستم داشته باشد، زیرا باعث ایجاد مشکلاتی در رفع اشکال قدرت مورد نیاز می شود. به نوعی، شرایط با تغییرات ناگهانی در میزان جذب و تولید می تواند خطرناک باشد.

تمیز اما گران

استفاده از انرژی خورشیدی در زمین در حال حاضر به دلیل هزینه بالای آن دشوار است. سلول های فتوولتائیک مورد نیاز برای فرآیندهای اولیه بسیار گران هستند. البته جنبه های مثبت استفاده از این نوع منابع آن را ارزشمند می کند، اما از نظر اقتصادی، در حال حاضر نیازی به صحبت در مورد بازگشت کامل هزینه های نقدی نیست.

با این حال، همانطور که روند نشان می دهد، قیمت سلول های فتوولتائیک به تدریج در حال کاهش است، به طوری که به مرور زمان می توان این مشکل را به طور کامل حل کرد.

ناراحتی فرآیند

استفاده از خورشید به عنوان منبع انرژی نیز دشوار است زیرا این روش پردازش منابع کاملاً کار بر و ناخوشایند است. مصرف و پردازش تابش مستقیماً به تمیزی صفحات بستگی دارد که اطمینان از آن کاملاً مشکل ساز است. علاوه بر این، گرم کردن عناصر تأثیر بسیار منفی بر فرآیند دارد، که تنها با استفاده از سیستم های خنک کننده قدرتمند، که مستلزم هزینه های مواد اضافی و هزینه های قابل توجه است، می توان از آن جلوگیری کرد.

علاوه بر این صفحات استفاده شده در کلکتورهای خورشیدی پس از 30 سال فعالیت فعال به تدریج غیر قابل استفاده می شوند و هزینه سلول های خورشیدی قبلاً مورد بحث قرار گرفت.

موضوع زیست محیطی

قبلا گفته شده بود که استفاده از این نوع منبع می تواند بشریت را از مشکلات زیست محیطی کاملا جدی در آینده نجات دهد. منبع منابع و محصول نهایی واقعاً تا حد امکان سازگار با محیط زیست هستند.

با این حال، با استفاده از انرژی خورشیدی، اصل کار کلکتورهای خورشیدی استفاده از صفحات مخصوص با فتوسل است که تولید آنها به مواد سمی زیادی نیاز دارد: سرب، آرسنیک یا پتاسیم. استفاده از آنها به خودی خود به محیط زیست آسیب نمی رساند، با این حال، با توجه به عمر مفید آنها، با گذشت زمان، دفع صفحات می تواند به یک مشکل جدی تبدیل شود.

برای محدود کردن اثرات منفی بر محیط‌زیست، تولیدکنندگان به تدریج به سمت ویفرهای لایه نازک روی می‌آورند که هزینه کمتر و اثرات مضر کمتری بر محیط‌زیست دارند.

راههای تبدیل تشعشعات به انرژی

فیلم‌ها و کتاب‌های مربوط به آینده بشریت تقریباً همیشه تصویر یکسانی از این روند را به ما ارائه می‌دهند، که در واقع ممکن است تفاوت چشمگیری با واقعیت داشته باشد. چندین روش تبدیل وجود دارد.

رایج ترین استفاده از فتوسل ها است که قبلاً توضیح داده شد.

به عنوان یک جایگزین، بشریت به طور فعال از انرژی حرارتی خورشیدی استفاده می کند، بر اساس گرم کردن سطوح ویژه، که اجازه می دهد آب با جهت مناسب دمای حاصل گرم شود. اگر این روند را تا حد امکان ساده کنیم، می توان آن را با مخازنی که برای دوش تابستانی در خانه های شخصی استفاده می شود مقایسه کرد.

راه دیگر استفاده از تشعشع برای تولید انرژی، بادبان خورشیدی است که فقط در این نوع سیستم که تشعشعات را به

مشکل کمبود تولید در شب تا حدودی توسط نیروگاه های بالن خورشیدی حل می شود که به دلیل انباشت انرژی آزاد شده و طولانی شدن فرآیند خنک سازی، بهره برداری از آنها ادامه دارد.

ما و انرژی خورشیدی

منابع انرژی خورشیدی و بادی روی زمین کاملاً فعال استفاده می شود، اگرچه ما اغلب متوجه آن نمی شویم. گرم کردن محبوب آب در دوش تابستانی قبلاً ذکر شده است. در واقع، بیشتر اوقات از انرژی خورشیدی دقیقاً برای این اهداف استفاده می شود. با این حال، نمونه‌های بسیار دیگری نیز وجود دارد: تقریباً در هر فروشگاه روشنایی می‌توانید لامپ‌های ذخیره‌سازی را پیدا کنید که به لطف انرژی انباشته شده در روز، می‌توانند بدون جریان الکتریکی حتی در شب کار کنند.

تاسیسات مبتنی بر فتوسل به طور فعال در انواع ایستگاه های پمپاژ و سیستم های تهویه استفاده می شود.

دیروز امروز فردا

یکی از مهم ترین منابع برای بشریت انرژی خورشیدی است و چشم انداز استفاده از آن بسیار زیاد است. این صنعت به طور فعال تامین مالی، گسترش و بهبود یافته است. اکنون انرژی خورشیدی در ایالات متحده توسعه یافته است، جایی که برخی از مناطق از آن به عنوان یک منبع انرژی جایگزین کامل استفاده می کنند. نیروگاه هایی از این نوع در کشورهای دیگر نیز فعالیت می کنند.