وب سایت موسسه فرهنگی و اطلاع رسانی تبیان
وب سایت موسسه فرهنگی و اطلاع رسانی تبیان
سه شنبه 3 اسفند 1395 - 24 جمادي الاول 1438 - 21 فوريه 2017

 خودروهای سبز – جلسه سوم

آشنا شدن با کاربردهای انرژی خورشیدی
عکس نویسنده
عکس نویسنده
نویسنده : یگانه داودی
بازدید :
زمان تقریبی مطالعه :
اهداف جلسه: آشنا شدن با کاربردهای انرژی خورشیدی
 3-1- تاریخچه استفاده از انرژی خورشیدی
شاید بهتر باشد برای تاریخچه استفاده از انرژی خورشیدی به سراغ انسان‌های اولیه برویم چراکه انسان همواره از گرما و نور خورشید استفاده کرده و گیاهان و جانورانی را تغذیه کرده است که از نور خورشید رشد و نمو داشتند. انسان اولیه به‌مرور زمان پیشرفت کرد و از خورشید برای روشن نمودن آتش، گرمایش، پخت‌ و پز و روشنایی استفاده کرد. مثلاً در تمدن‌های اولیه خانه‌ها را به نحوی می‌ساختند که در طول روز میزان بیشتری از انرژی تابشی خورشید را دریافت کند. همچنین آثار باقیمانده نشان می‌دهد که در معابد به كمك جام‌های بزرگ طلایی صیقل داده شده و اشعه خورشید، آتشدان‌های محراب‌ها را روشن می‌کردند.
خودروهای سبز – جلسه سوم
                                                                         شکل 3-1- کنده‌کاری‌هایی از خورشید
گاهی حتی به نظر می‌رسد که در گذشته بهتر از امروز از انرژی خورشید استفاده می‌شد مثلاً روایت‌ شده یكی از فراعنه مصر معبدی ساخته بود که با طلوع خورشید درب آن باز و با غروب خورشید درب بسته می‌شد. همچنین روایت دیگری هست که طبق آن ارشمیدس، دانشمند و مخترع بزرگ یونان قدیم، در جنگ علیه رومیان در سال 212 قبل از میلاد ناوگان روم را با استفاده از انرژی حرارتی خورشید به آتش كشیده است. گفته می‌شود ارشمیدس با نصب تعداد زیادی آینه كوچك مربعی شكل در كنار یكدیگر که روی یك پایه متحرک قرار داشته است، اشعه خورشید را از راه دور روی کشتی‌های رومیان متمركز ساخته و به‌ این‌ ترتیب آن‌ها را به آتش كشیده است. در ایران نیز معماری سنتی ایرانیان باستان نشان‌دهنده توجه خاص آنان در استفاده صحیح و مؤثر از انرژی خورشید در زمان‌های قدیم بوده است. برای نمونه دیوارهای خانه‌های قدیمی از جنس کاه‌گل بوده که با توجه به ‌سرعت کم انتقال حرارت در این نوع دیوارها، حرارت جذب ‌شده در روز با چند ساعت تأخیر یعنی در شب وارد خانه می‌شود.
بعد از کشف انرژی الکتریک که آن را بیشتر به نام الکتریسیته می‌شناسیم و پیشرفت صنعت، انسان لزوم استفاده از این انرژی را درک کرد یکی از راه‌های تولید آن تبدیل انرژی خورشیدی به انرژی الکتریکی بود در ابتدا تنها از بخش انرژی گرمایی خورشید استفاده می‌شد ولی با کشف پدیده‌ای به نام فتوالکتریک ناگهان همه ‌چیز متحول شد این پدیده نشان می‌داد که نور می‌تواند باعث ایجاد جریان الکتریکی شود. پس سلول‌های خورشیدی که بر این اساس کار می‌کردند ساخته شدند و استفاده از انرژی خورشیدی برای تولید انرژی الکتریکی بسیار راحت‌تر شد و افراد زیادی به استفاده از سلول‌های خورشیدی روی آوردند.
برای استفاده مستقیم از انرژی خورشیدی به دو روش می‌توان عمل کرد:
1. سیستم فتوولتائیک
2.سیستم حرارتی
هرکدام از این دو روش به بخش مصرف غیر نیروگاهی (خانگی و صنعتی) و نیروگاهی تقسیم می‌شود. حال به‌طور مختصر به توضیح هرکدام از کاربردها می‌پردازیم:
3-2-1- کاربردهای غیر نیروگاهی سامانه‌های فتوولتائیک
می‌توان گفت که پرمصرف‌ترین کاربردهای انرژی نو شامل این بخش می‌شود. امروزه مهندسان سامانه‌هایی را طراحی می‌کنند که انرژی موردنیاز خود را از برق تولیدی سلول‌های خورشیدی تأمین کنند؛ که چند نمونه از آن‌ها را نام می‌بریم:
• روشنایی خورشیدی
خودروهای سبز – جلسه سوم
                                                                                شکل 3-2- روشنایی خورشیدی
در حال حاضر روشنایی خورشیدی بالاترین میزان کاربرد را در سراسر جهان دارد. تأمین برق جاده‌ها و تونل‌ها بخصوص در مناطقی که به شبکه برق دسترسی ندارند تأمین برق مناطق شکاربانی و مناطق حفاظت‌شده از موارد مصرف آن است.
• تجهیزات الکترونیک
خودروهای سبز – جلسه سوم
                                                                        شکل 3-3- شارژر و ماشین‌حساب خورشیدی

ماشین‌حساب، ساعت، رادیو، موبایل و هر وسیله‌ای که با باتری کار می‌کند می‌تواند به‌عنوان یکی از موارد مصرف این سامانه‌ها قرار بگیرد.
• یخچال‌های خورشیدی
خودروهای سبز – جلسه سوم
                                                                               شکل 3-4- یخچال های خورشیدی

از این یخچال‌ها جهت سرویس‌دهی و ارائه خدمات بهداشتی و تغذیه‌ای در مناطق دورافتاده و صعب‌العبور استفاده می‌شود.
• سیستم تغذیه کنند ایستگاه مخابراتی و زلزله‌نگاری
اغلب این ایستگاه‌ها در مکان فاقد شبکه سراسری و صعب‌العبور یا در محلی که احداث پست فشارقوی به فشار ضعیف و تأمین توان الکتریک آن صرفه اقتصادی و حفاظت الکتریکی ندارد، قرار دارند. درنتیجه استفاده از انرژی خورشیدی جهت تأمین انرژی مورد نیاز آن‌ها امری اقتصادی است.
• سیستم تغذیه ‌کننده پرتابل یا قابل‌حمل
از کاربردهای این سامانه‌ها می‌توان به تأمین برق اضطراری در مواقع بروز حوادث غیرمترقبه، سیستم تغذیه ‌کننده‌ی چادر عشایری و کمپ‌های جنگلی اشاره کرد.
• تأمین انرژی ماهواره‌ها و ایستگاه فضایی
یکی از مهم‌ترین مصارف سامانه‌های فتوولتائیک در این بخش است چون هم از اهمیت ویژه‌ای برخوردار است و جایگزین دیگری برای تأمین انرژی وجود ندارد.
• سیستم پمپاژ خورشیدی
قابل ‌استفاده در چاه‌ها، قنات‌ها، چشمه‌ها، رودخانه‌ها و جاهایی شبیه به این که از شبکه برق سراسری دور هستند.
• سیستم تغذیه‌ کننده یک واحد مسکونی
تأمین انرژی مورد نیاز کلیه لوازم برقی منازل و مراکز تجاری
• هواپیما و خودروی خورشیدی
به‌عنوان سوخت بیشتر سلول‌های خورشیدى جاذب نور روى سقف آن تعبیه می‌شود.
3-2-2- كاربرد نیروگاهی سامانه‌های فتوولتائیک
خودروهای سبز – جلسه سوم
                                                                                 شکل 3-5- نیروگاه خورشیدی
هم‌زمان با استفاده از سامانه‌های فتوولتائیک در بخش انرژی الکتریکی موردنیاز ساختمان‌ها، اطلاعات و تجربیات کافی جهت احداث واحدهای بزرگ‌تر حاصل گردید و هم‌اکنون در بسیاری از کشورهای جهان نیروگاه فتوولتائیک در واحدهای کوچک و بزرگ و به‌ صورت اتصال به شبکه و یا مستقل از شبکه نصب و راه‌اندازی شده است. در مناطقی که دسترسی به شبکه برق سراسری میسر می‌باشد استفاده از نیروگاه‌های خورشیدی فتوولتائیک تزریق به شبکه ساده‌ترین و اقتصادی‌ترین سیستم تولید انرژی الکتریکی است. این نیروگاه‌ها بدون محدودیت در ظرفیت از یک کیلووات تا چندین مگاوات قابل طراحی و اجرا هستند. مهم‌ترین مزیت نیروگاه‌های خورشیدی فتوولتائیک نسبت به سایر نیروگاه‌های خورشیدی سهولت درافزایش ظرفیت سیستم بدون هیچ‌گونه محدودیت و تغییر در سامانه‌های نصب‌شده قبلی می‌باشد و همین امر سبب کاهش هزینه‌های سرمایه‌گذاری و توسعه سیستم می‌گردد. از طرفی این تأسیسات دارای هزینه ساخت راه‌اندازی و نگهداری بالایی می‌باشد که خیلی مقرون‌به‌صرفه نیستند. همچنین انتقال جریان برق از این نیروگاه‌ها بدون خطر و افت انرژی از مسائلی است که دانشمندان به دنبال حل این مسئله هستند.

3-2-3- کاربرد غیر نیروگاهی سامانه‌های حرارتی
الف – آب‌گرم‌کن خورشیدی و حمام خورشیدی
خودروهای سبز – جلسه سوم
                                                                          شکل 3-6
ب – سامانه‌های گرمایش و سرمایش ساختمان و تهویه مطبوع خورشیدی
خودروهای سبز – جلسه سوم
                                                                                شکل 3-7
پ – آب‌شیرین‌کن خورشیدی
خودروهای سبز – جلسه سوم
                                                                               شکل 3-8
3-2-4- كاربرد نیروگاهی سامانه‌های حرارتی
تأسیساتی که با استفاده از آن‌ها انرژی حرارتی جذب‌ شده خورشید به الکتریسیته تبدیل می‌شود نیروگاه حرارتی خورشیدی نامیده می‌شوند.
این نیروگاه‌ها انواع متفاوتی دارند:
•نیروگاه‌هایی که گیرنده آن‌ها آینه‌های سهموی خطی هستند.
•نیروگاه‌هایی که یک دریافت‌کننده مرکزی دارند و نور خورشید توسط مزرعه‌ای از آینه‌های بزرگ به آن تابیده می‌شود.
•نیروگاه‌هایی که گیرنده آن‌ها در مرکز کره است که بخشی از آن توسط آینه‌های کوچک‌تر پوشیده شده و به شکل بشقابی درآمده است.
در این سامانه‌ها انرژی تابشی خورشید را متمرکز می‌کنند و به کمک آن دما را تا حد زیادی بالا می‌برند عموماً از این حرارت فوق‌العاده زیاد برای تولید بخارآب استفاده می‌شود که باعث چرخاندن توربین‌ها و تولید برق می‌شود.
در ادامه نیاز به آب گرم و مزایای آب‌گرم‌کن خورشیدی مورد بحث قرارگرفته است.
3-2-5- آب‌گرم‌کن خورشیدی
آب گرم بهداشتی یکی از نیازهای اساسی انسان محسوب می‌شود و تولید آب گرم در زندگی روزمره برای شستن ظروف و البسه، استحمام و پختن غذا از اهمیت فراوانی برخوردار است. همچنین از آب گرم می‌توان برای گرم کردن فضای ساختمان از طریق سامانه‌های گرمایشی و تأمین گرمای مورد نیاز برای راه‌اندازی سامانه‌های جذبی در جهت تهویه مناسب و سامانه‌های سرمایشی استفاده کرد. برای تولید آب گرم به یک آب‌گرم‌کن نیازمندیم. آب‌گرم‌کن‌ها جز تجهیزات اجتناب‌ناپذیر برای هر خانه‌ای هستند. در آب‌گرم‌کن‌های خورشیدی از حرارت خورشید جهت گرمایش آب استفاده شده سپس آب گرم جهت استحمام یا سایر کاربردهای آن در منزل به کار می‌رود.
 3-2-6- حمل و نقل خورشیدی
با توجه به آلودگی های زیست محیطی ناشی از خودروهای فسیلی و همچنین رو به پایان بودن منابع انرژی تجدیدناپذیر و گرانی روز به روز این نوع از انرژی لزوم جایگزینی خودروهایی که با سوخت پاک کار می کنند با خودروهای فسیلی امری اجتناب ناپذیر است . انرژی ساطع شده از نور خورشید به عنوان انرژی پاک و قابل دسترس برای تمامی انسان های روی کره زمین می­ تواند جایگزین مناسبی برای سوخت های فسیلی باشد. خودروهای خورشیدی نمونه ای از این نوع خودروهای پاک می باشند که با استفاده از انرژی خورشید توان مورد نیاز موتور خود برای حرکت را به دست می ­آورند .
 شکل 3-9- حمل و نقل خورشیدی
آزمایش و تحقیق: نرم افزارهای Rottnest، OHM-A virtual science center و Weshine را از Google play store دانلود کنید تا بیشتر با کاربردها و فواید انرژی خورشیدی آشنا شوید.
تکلیف: اطلاعات و تصاویر مختلفی از سایر کاربردهای انرژی خورشیدی را گردآوری نمایید.
محل بازدید/ اردو/ خرید: برای این جلسه می‌توانید از شرکت های سازنده آب گرمکن خورشیدی و یا سلولهای خورشیدی بازدید نمایید. همچنین می­توانید تحقیقات بیشتری در مورد وسایل منزلتان که با انرژی خورشیدی کار می­کنند، انجام دهید.
وﺳﺎﯾﻞ موردنیاز: ---
منابع مطالعه:
•  http://buildingplus.ir
• http://iransolar.net
• http://autoir.ir
•گیوین دی. جی هارپر، مترجمین: بهار پورشاهیان، محمد حسین مهربانی جهرمی، 50 پروژه کاربردی با انرژی خورشیدی، انتشارات چرتکه
تنظیم کننده: محبوبه همت 

مطالب مرتبط :
خودروهای سبز-جلسه اول
خودروهای سبز -جلسه دوم
خودروهای سبز -جلسه سوم
خودروهای سبز -جلسه چهارم
خودروهای سبز -جلسه پنجم
خودروهای سبز -جلسه ششم
خودروهای سبز -جلسه هفتم
 خودروهای سبز -جلسه هشتم
خودروهای سبز-جلسه نهم
تلفن : 81200000
پست الکترونیک : public@tebyan.com
آدرس : بلوارکشاورز ، خیابان نادری ، نبش حجت دوست ، پلاک 12

ارتباط با ما

روابط عمومی

درباره ما

نقشه سایت

تعدادبازدیدکنندگان
افراد آنلاین