ساخت ماکت خانه سبز - جلسه ی سوم
آشنایی با مزایای استفاده از انرژی خورشیدی و پتانسیل تابش خورشید
اهداف جلسه: آشنایی با مزایای استفاده از انرژی خورشیدی و پتانسیل تابش خورشید
وﺳﺎﯾﻞ موردنیاز: -----
2-1- 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 به‌مرورزمان پیشرفت کرد و از خورشید برای روشن نمودن آتش، گرمایش، پخت‌وپز 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.
شکل 3-1 کنده‌کاری‌هایی از خورشید
گاهی حتی به نظر می‌رسد که در گذشته بهتر از امروز از انرژی خورشید استفاده می‌شد مثلاً روایت‌شده 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 به‌این‌ترتیب 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 به‌سرعت کم انتقال حرارت در این نوع دیوارها، حرارت جذب‌شده 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 همه‌چیز 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.
2-2- مزایای استفاده از انرژی خورشید :
1- انرژی نامحدود :
خورشید منبع نامحدودی از انرژی است و در صورت نبود آن زندگی هم نابود می شود .
شکل 3-2 خورشید منبع عظیم انرژی
2-انرژی در دسترس و رایگان :
خورشید همه جا می تابد و چون همه جا هست هزینه ای برای کشف ، استخراج ، انتقال و ذخیره آن پرداخت نمی شود و به صورت رایگان در اختیار همگان است برای مثال انرژی پاک خورشید را با نفت مقایسه کنید برای اکتشاف و استخراج نفت از چاه چه مقدار باید هزینه و زمان صرف کرد ؟ برای انتقال و ذخیره آن از مناطق نفت خیز به محل مورد نظر چطور ؟
شکل 3-3 خورشید انرژی در دسترس و رایگان
3-انرژی پاک و حفظ منابع تجدیدناپذیر و ذخیره آن ها :
در اثر تبدیل این انرژی به انرژی الکتریکی هیچ گونه آلایندگی محیط زیستی ایجاد نمی شود ، در محل تبدیل نیز هیچ گونه آلودگی صوتی اتفاق نخواهد افتاد و با توجه به رو به پایان بودن منابع تجدیدناپذیر و حفظ آن برای آیندگان و همچنین آلودگی های ناشی استفاده از این نوع از انرژی ها جایگزینی انرژی های پاک امری ضروری و اجتناب ناپذیر است .
شکل 3-4 ذخیره منابع تجدید ناپذیر با استفاده از انرژی های پاک
4- انرژی ایمن و ملاحظات پدافند غیرعامل :
استفاده از این انرژی بسیار امن و مطمعن است و خطرات انفجار و مسموم شدن و ... ندارد و تنها پس از تبدیل به انرژی الکتریکی ملاحظات ایمنی در بحث انتقال نیروی الکتریکی الزامی است . در سیستم های روشنایی خورشیدی با توجه به پایین بودن توان سیستم خطر برق گرفتگی وجود ندارد و همچنین معابری که با این سیستم ها روشن می شوند هیچ وقت به تاریکی مطلق نمی رسند که این مسأله به جلوگیری از سرقت در زمان خاموشی و یا امدادرسانی پس از حوادث طبیعی کمک می کند .
5-طول عمر مناسب و هزینه های تعمیر و نگهداری پایین و سهولت در توسعه و بهره برداری :
در سیستم های خورشیدی هزینه های تعمیر و نگهداری ( استهلاک ) تجهیزات بسیار پایین است . امکان نصب و راه اندازی و تغییر سیستم در توان های مختلف ، متناسب با نیاز مصرف کننده وجود دارد .
شکل 3-6 نظافت پنل های خورشیدی
6- اثرات مثبت بر شبکه سراسری برق :
بهینه سازی شبکه توزیع برق ، کاهش تلفات ، پیک سایی ، بهبود کیفیت ولتاژ و آزادسازی ظرفیت انتقال خطوط جهت فروش برق به کشورهای همسایه از مزایای استفاده از واحدهای تولید کننده تجدیدپذیر می باشد .
شکل 3-7 نیروگاه خورشیدی
7- قابلیت راه اندازی سریع و توسعه آسان :
نیروگاه های بادی و خورشیدی ماژولار هستند و ظرفیت آن ها را می توان به تدریج افزایش داد . مدت زمان ساخت نیروگاه های بادی و خورشیدی در مقایسه با سایر تکنولوژی ها کوتاه است و این مسأله ریسک سرمایه گزاری را کاهش می دهد .
شکل 3-8 راه اندازی نیروگاه خورشیدی
2-3- پتانسیل تابش خورشیدی در کشور عزیزمان ایران :
انرژی خورشیدی یکی از منابع انرژی های تجدیدپذیر و از مهمترین آن ها می باشد. میزان تابش انرژی خورشیدی در نقاط مختلف جهان متغیر بوده و در کمربند خورشیدی زمین بیشترین مقدار را داراست. کشور ایران نیز در نواحی پرتابش واقع است و مطالعات نشان می دهد که استفاده از تجهیزات خورشیدی در ایران مناسب بوده و می تواند بخشی از انرژی مورد نیاز کشور را تأمین نماید.
ایران کشوری است که با وجود 300 روز آفتابی در بیش از دو سوم آن و متوسط تابش 5.5 – 4.5 کیلووات ساعت بر متر مربع در روز یکی از کشورهای با پتانسیل بالا در زمینه انرژی خورشیدی معرفی شده است. برخی از کارشناسان انرژی خورشیدی گام را فراتر نهاده و در حالتی آرمانی ادعا می‌کنند که ایران در صورت تجهیز مساحت بیابانی خود به سامانه‌های دریافت انرژی تابشی می‌تواند انرژی مورد نیاز بخش‌های گسترده‌ای از منطقه را نیز تأمین و در زمینه صدور انرژی برق فعال شود.
شکل 3-9 پتانسیل تابش خورشیدی در ایران
تکلیف : پتانسیل تابش خورشید در شهر خود را به دست آورید
محل بازدید ، اردو یا خرید : برای این جلسه می توانید از یکی از نیروگاه های خورشیدی محل زندگی خود بازدید نمایید .
منابع مطالعه : شان باکلی، مترجم: احمد سیدی نوقابی، کتاب از طلوع تا غروب خورشید
تنظیم کننده: محبوبه همت
مطالب مرتبط:
ساخت ماکت خانه سبز-جلسه اول
ساخت ماکت خانه سبز-جلسه دوم
ساخت ماکت خانه سبز-جلسه سوم
ساخت ماکت خانه سبز-جلسه چهارم
ساخت ماکت خانه سبز-جلسه پنجم
ساخت ماکت خانه سبز-جلسه ششم
ساخت ماکت خانه سبز-جلسه هفتم
ساخت ماکت خانه سبز-جلسه هشتم
وﺳﺎﯾﻞ موردنیاز: -----
2-1- 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 به‌مرورزمان پیشرفت کرد و از خورشید برای روشن نمودن آتش، گرمایش، پخت‌وپز 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.
گاهی حتی به نظر می‌رسد که در گذشته بهتر از امروز از انرژی خورشید استفاده می‌شد مثلاً روایت‌شده 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 به‌این‌ترتیب 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 به‌سرعت کم انتقال حرارت در این نوع دیوارها، حرارت جذب‌شده 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 همه‌چیز 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.
2-2- مزایای استفاده از انرژی خورشید :
1- انرژی نامحدود :
خورشید منبع نامحدودی از انرژی است و در صورت نبود آن زندگی هم نابود می شود .
2-انرژی در دسترس و رایگان :
خورشید همه جا می تابد و چون همه جا هست هزینه ای برای کشف ، استخراج ، انتقال و ذخیره آن پرداخت نمی شود و به صورت رایگان در اختیار همگان است برای مثال انرژی پاک خورشید را با نفت مقایسه کنید برای اکتشاف و استخراج نفت از چاه چه مقدار باید هزینه و زمان صرف کرد ؟ برای انتقال و ذخیره آن از مناطق نفت خیز به محل مورد نظر چطور ؟
3-انرژی پاک و حفظ منابع تجدیدناپذیر و ذخیره آن ها :
در اثر تبدیل این انرژی به انرژی الکتریکی هیچ گونه آلایندگی محیط زیستی ایجاد نمی شود ، در محل تبدیل نیز هیچ گونه آلودگی صوتی اتفاق نخواهد افتاد و با توجه به رو به پایان بودن منابع تجدیدناپذیر و حفظ آن برای آیندگان و همچنین آلودگی های ناشی استفاده از این نوع از انرژی ها جایگزینی انرژی های پاک امری ضروری و اجتناب ناپذیر است .
4- انرژی ایمن و ملاحظات پدافند غیرعامل :
استفاده از این انرژی بسیار امن و مطمعن است و خطرات انفجار و مسموم شدن و ... ندارد و تنها پس از تبدیل به انرژی الکتریکی ملاحظات ایمنی در بحث انتقال نیروی الکتریکی الزامی است . در سیستم های روشنایی خورشیدی با توجه به پایین بودن توان سیستم خطر برق گرفتگی وجود ندارد و همچنین معابری که با این سیستم ها روشن می شوند هیچ وقت به تاریکی مطلق نمی رسند که این مسأله به جلوگیری از سرقت در زمان خاموشی و یا امدادرسانی پس از حوادث طبیعی کمک می کند .
5-طول عمر مناسب و هزینه های تعمیر و نگهداری پایین و سهولت در توسعه و بهره برداری :
در سیستم های خورشیدی هزینه های تعمیر و نگهداری ( استهلاک ) تجهیزات بسیار پایین است . امکان نصب و راه اندازی و تغییر سیستم در توان های مختلف ، متناسب با نیاز مصرف کننده وجود دارد .
6- اثرات مثبت بر شبکه سراسری برق :
بهینه سازی شبکه توزیع برق ، کاهش تلفات ، پیک سایی ، بهبود کیفیت ولتاژ و آزادسازی ظرفیت انتقال خطوط جهت فروش برق به کشورهای همسایه از مزایای استفاده از واحدهای تولید کننده تجدیدپذیر می باشد .
7- قابلیت راه اندازی سریع و توسعه آسان :
نیروگاه های بادی و خورشیدی ماژولار هستند و ظرفیت آن ها را می توان به تدریج افزایش داد . مدت زمان ساخت نیروگاه های بادی و خورشیدی در مقایسه با سایر تکنولوژی ها کوتاه است و این مسأله ریسک سرمایه گزاری را کاهش می دهد .
2-3- پتانسیل تابش خورشیدی در کشور عزیزمان ایران :
انرژی خورشیدی یکی از منابع انرژی های تجدیدپذیر و از مهمترین آن ها می باشد. میزان تابش انرژی خورشیدی در نقاط مختلف جهان متغیر بوده و در کمربند خورشیدی زمین بیشترین مقدار را داراست. کشور ایران نیز در نواحی پرتابش واقع است و مطالعات نشان می دهد که استفاده از تجهیزات خورشیدی در ایران مناسب بوده و می تواند بخشی از انرژی مورد نیاز کشور را تأمین نماید.
ایران کشوری است که با وجود 300 روز آفتابی در بیش از دو سوم آن و متوسط تابش 5.5 – 4.5 کیلووات ساعت بر متر مربع در روز یکی از کشورهای با پتانسیل بالا در زمینه انرژی خورشیدی معرفی شده است. برخی از کارشناسان انرژی خورشیدی گام را فراتر نهاده و در حالتی آرمانی ادعا می‌کنند که ایران در صورت تجهیز مساحت بیابانی خود به سامانه‌های دریافت انرژی تابشی می‌تواند انرژی مورد نیاز بخش‌های گسترده‌ای از منطقه را نیز تأمین و در زمینه صدور انرژی برق فعال شود.
تکلیف : پتانسیل تابش خورشید در شهر خود را به دست آورید
محل بازدید ، اردو یا خرید : برای این جلسه می توانید از یکی از نیروگاه های خورشیدی محل زندگی خود بازدید نمایید .
منابع مطالعه : شان باکلی، مترجم: احمد سیدی نوقابی، کتاب از طلوع تا غروب خورشید
تنظیم کننده: محبوبه همت
مطالب مرتبط:
ساخت ماکت خانه سبز-جلسه اول
ساخت ماکت خانه سبز-جلسه دوم
ساخت ماکت خانه سبز-جلسه سوم
ساخت ماکت خانه سبز-جلسه چهارم
ساخت ماکت خانه سبز-جلسه پنجم
ساخت ماکت خانه سبز-جلسه ششم
ساخت ماکت خانه سبز-جلسه هفتم
ساخت ماکت خانه سبز-جلسه هشتم
