انرژی 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 الودگی 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 باشدو ما تنها راه حل را در پایین اوردن میزان مصرف انرژی می دانیم ,حال انکه 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 ازنیروگاههای 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 اورد.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 رسیدکه این ذخایر پایان خواهد یافت و ماده ای که جایگزین ان شود وجود نخواهد داشت.

خورشید به عنوان یک منبع بی پایان انرژی می تواند حلال مشکلات موجود در مورد انرژی و محیط زیست باشد.انرژی بدون خطر… باشد.حتی نور کمی که از پنجره به اتاق می تابد 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

۱)گرم کننده ها مثل ابگرمکن خورشیدی که برای گرمای خانه ها و کوره های خوشیدی که برای ذوب فلزات حتی با دمای بالا نظیر اهن استفاده می شود و دمایی تا حدود ۶۰۰۰درجه سانتی گراد تولید می کنند.

۲)دستگاههای اب شیرین کن که توسط اینه هایی نور خورشید را روی مخازن اب متمرکز می کنند تا کار تبخیر را انجام دهد.

۳)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 ان را ذخیره کرد.

طریقه دریافت الکتریسیته از انرژی خورشیدی:

نیروگاه های حرارتی که حرارت لازم توسط اینه هایی که نور خورشید را روی دیگ بخار متمرکز میکنند, تولید میشود.

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 ولتائیک۵۰مگاواتی جزیره کرت یونان))است.

اساس کار سلولهای خورشیدی :

سلول خورشیدی عبارت از قطعات نیمرسانایی 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 انها 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 کند که باید ذخیره شود و همین موضوع بسیار هزینه بر است.

کاربردهای سلولهای خوشیدی :

۱)تامین نیروی حرکتی ماهواره ها و سفینه های فضایی

۲)تامین انرژی لازم دستگاهایی که نیاز به ولتاژهای کمتری دارند مثل ماشین حساب و ساعت

۳)تهیه برق شهر توسط نیروگاههای فتوولتائیک

۴)تامین نیروی لازم برای حرکت خودروها و قایقهای کوچک

 

استفاده از انرژی خورشیدی و فناوری نانو در پالایش فاضلاب ها

محققان دانشگاه UniSA استرالیا مشغول توسعه روش منحصر به فردی برای پالایش فاضلاب‌ها  می‌باشند، که بدون استفاده از  مواد شیمیایی گران قیمت، کیفیت آب را بیشتر از روش‌های موجود بهبود می‌بخشد.

به گفته دکتر جین، مدیر آزمایشگاه بیوتکنولوژی دانشگاه UniSA٬ بهبود کیفیت فاضلاب تصفیه‌شده برای استفاده مجدد آن، بیش از هر زمان دیگر در استرالیا حائز اهمیت است، زیرا منابع آب این کشور در حال کاهش می‌باشند.

دکتر جین افزود:کیفیت پایین فاضلاب‌ها ی تصفیه‌شده استفاده آنها را در کشاورزی و کشت آبی کاهش داده است.

آخرین مرحله هر تصفیه آبی، حذف موجودات زنده بسیار ریز[۱] است. در حال حاضر از کلر به عنوان ماده ضدعفونی‌کننده استفاده می‌شود، ولی در این حالت حتی بعد از تصفیه هم ترکیبات ارگانیک زیادی در آب حضور دارند. کلر موجودات زنده ریز را از آب حذف می‌کند، ولی با آلاینده‌های ارگانیک واکنش می‌دهد و محصولات جانبی ضد‌عفونی‌کننده تولید می کنند که از نظر زیست‌شناسی تجزیه‌ناپذیر و سمی می‌باشند و نمی توان آنها را از آب حذف نمود، و وقتی به محیط‌زیست منتقل  شوند و در کشاورزی و صنایع دیگر مورد استفاده قرارگیرند می توانند مشکلات  بهداشتی جدی ایجاد کنند.

دکتر جین گفت : این مشکل نگرانی ویژه سازمان ملل است، و باعث توجه عمیق بین‌المللی به آلاینده‌های ارگانیک می‌شود که نمی‌توان آنها را به روش‌های مقرون به صرفه از بین‌برد، ولی راه حلی برای آن در دست بررسی است.

محققان دانشگاه UniSA در حال تکمیل یک روش پالایش تک مرحله ای می باشند که می تواند آلاینده های زیستی و شیمیایی را درتصفیه­خانه آب از فاضلاب حذف کند.

فرآیند جدید تصفیه فاضلاب نانوکاتالیزوری نوری خورشیدی می تواند جایگزین سومین مرحله تصفیه یعنی ضد عفونی با کلر شود تا موجودات زنده ریز و ترکیبات آلی را به طور همزمان حذف کرده و فاضلاب را به یک منبع آب مناسب تبدیل کند.

دکتر جین گفت : به طور طبیعی موجودات زنده ریز، ترکیبات ارگانیک بزرگ را خرد کرده و کوچک‌تر می‌کنند، اما از آنجا که این ترکیبات به طور زیستی تجزیه ناپذیرند،  ما مجبور به استفاده از نوعی انرژی برای تجزیه آنها می باشیم. این انرژی از اشعه UV نور خورشید گرفته می شود و به همراه کاتالیزورهای نوری مورد استفاده قرار می‌گیرد. انرژی تولید شده از واکنش سلول کاتالیزوری نوری می‌تواند موجودات زنده ریز را کشته و ترکیبات تجزیه‌ناپذیر را تجزیه کند و در نتیجه آبی تمیز که به محیط‌زیست زیان نمی رساند و قابل استفاده در مصارف کشاورزی و غیره می باشد،  بدست می آید.

وی افزود: خبر خوب دیگر، بسیار مقرون به صرفه بودن این فرآیند خواهد بود، زیرا می‌توان از کاتالیزورهای نوری خورشیدی  مجددا استفاده نمود، تا انرژی ارزان خورشیدی را مورد استفاده قرار دهند.

منبع انرژی 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 ستارهها و کهکشانها 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.

 

بازدید: 5