نگهداری سیستم خورشیدی

قدم اول در محل اینورتر:

از یک ولت سنج و یک آمپر سنج برای وارسی و یادداشت ولتاژ و جریان ورودی در ظرف DC و میزان جریان و ولتاژ در طرف AC اینورتر استفاده کنید. چراغهای LED را چک کنید و از روشن بودن آنها به نشانه کارکرد درست اینورتر اطمینان حاصل کنید. اگر اینورتر قادر باشد مقدار مجموع کیلو وات ساعت (KWh ) تولیدی را از زمانی که شروع به کار کرده است نشان دهد ، آن مقدار را یادداشت کنید. این میزان را با عددی که از آخرین وارسی سیستم به دست آورده اید مقایسه کنید.

قدم دوم بر پشت بام:

شرایط ماژول ها را ارزیابی و یادداشت کنید. دنبال نشانه های نقص بگردید.(مثلا به تغییر رنگ ، لعاب بخار کرده ، ورقه ورقه شدن لایه ها ، تاب برداشتن پنل ها و یا نشتی آب) ضمنا دنبال صفحات ترک خورده و قابهای دفورمه شده نیز باشید. تمام پیچ ومهره های شل را سفت کنید. ( پیچ مهره های که ماژولها را به پایه متصل کرده اند) تمامی اتصلات در ماژول ها را محکم کنید و دنبال جویدگی سیمها توسط حیوانات باشید. دنبال بریدگی ها ، خوردگی ها و یا نقاط فرسوده روی سیمها بگردید. اگر سیمی معیوب یافتید آنرا تعویض کنید . اتصالات ما بین ماژولها و اتصالات بین ماژولها و جعبه تقسیم را باز کنید و به دنبال اتصال های کثیف ، شل و یا مقطوع بگردید و در صورت لزوم آنرا تعمیر کنید. مطمئن شوید تمامی اتصالات محکم هستند. هر مشکلی را که می توانید بعدا و یا در بازرسی زمان بندی شده ی آتی رفع نمود یادداشت نمایید.جعبه تقسیم هارا ببینید و تمامی لوله های خرطومی را وارسی نمایید. تمامی منابع سایه را را از صفحات دور کنید و آنها را برای زدودن گرد و خاک آب بگیرید . برخی آلودگی ها مثلا آلودگی ناشی از پرندگان باید کمی بیشتر خیس بخورد تا کاملا برطرف شود.

قدم سوم:در جعبه ترکیب ( Combiner Box)

جعبه ترکیب را باز کنید و به دنبال هر گونه اتصال شل ، کثیف و یا مقطوع بگردید و در صورت لزوم اشکالات را برطرف نمایید. از یک ولتمر و یک آمپر سنج DC برای اندازه گیری و ثبت ولتاژ و جریان در خروجی جعبه ترکیب استفاده کنید . میزان آفتاب درلحظه را یادداشت کنید( آفتابی ، نیمه ابری ، تماما ابری) . فیوزها را قطع کنید و میزان جریان و ولتاژ مدار بار هر رشته از آرایه ها را چک و ثبت نماییید. هرگونه اختلافی را ما بین رشته ها را برای اصلاحات آینده یادداشت نمایید.  شما همچنین میتوانید از اطلاعات مدارهای باز برای بدست آوردن کاهش خروجی آرایه در طول زمان استفاده کنید. فیوزها را وصل کنید و جعبه ترکیب را ببندید.

قدم چهارم: در خانه

اتصال برق را با استفاده از کلید های قطع جریان ، منفصل کنید. از بخش اهم متر و  آوو متر برای بررسی اتصالات زمین سیستم استفاده کنید. مقاومت بیشتر از ۲۵ اهم نشانگر وجود خوردگی و یا اتصال ضعیف است. در این صورت عیب را یافته و تصحیح کنید. اگر به کار گیری کلید های قطع اتصال باعث قطعی سیم زمین شذد بایستی برای تصحیح  این عیب آنرا مجددا وصل نمایید. تمامی کلید های قطع اتصال را وارسی کنید و به دنبال خطای اتصال به زمین بگردید.

قدم پنجم: در محل اینورتر

اینورتر را خاموش کرده و در آن به دنبال اتصالات و یا سیمهای کثیف ، شل و یا مقطوع بگردید. دنبال اشکالات ناشی از خطای اتصال به زمین بگردید و آنها را تصحیح کنید . سیستم را روشن کرده و شروع به کار درست سیستم و تولید جریان برق AC توسط اینورتر را ارزیابی کنید.

مزایای استفاده از سیستم های LED

طبق گزارش وزارت نیروی ایالات متحده، ۲۲ درصد از کل برق مصرفی در این کشور صرف کاربردهای روشنایی میشود. در جهانی که قیمت های فزاینده انرژی و نگرانی های محیط زیستی در آن روز به روز در حال افزایش است، ضرورت وجود انقلابی در صنعت روشنایی مدت هاست که به تعویق افتاده است.دیودهای ساتع کننده نور، یا LED ، این انقلاب را محقق کرده ، به نحوی که به کار گیری آن این نوید را میدهد که ۴۰ تا ۷۰ درصد انرژی الکتریسیته ای که یک شهر صرف روشنایی مکان های عمومی، خیابان ها، معابر، پارکینگ ها و همچنین در کاربردهای معماری میکند را کاهش داد.

علاوه بر کم کردن مصرف الکتریسیته در روشنایی، که خود کمک قابل توجهیست به محیط زیست،LED ها به سبب داشتن عمر بسیار طولانی،  باعث کاهش یافتن حجم موادیست که در پایان عمر خود به مدفن های زباله سرازیر میشوند، ( برای مثال حباب لامپ ها). بعلاوه LED ها بر خلاف اکثر منابع روشنایی سنتی پیش از خود، فاقد مواد زیان آور جیوه و سرب می باشند.

به عنوان مثالی دیگر تحقیقات اخیر در سازمان انرژی ایالات متحده حاکی از این است که استفاده سریع از این تکنولوژی در این کشور ظرف ۲۰ سال آینده منافع زیر را در پی خواهد داشت :

کاهش تقاضا برای الکتریسیته در مصارف روشنایی به میزان ۶۲ درصد

حذف ۲۵۸ میلیون تن متریک انتشار کربن

عدم نیاز به ساخت ۱۳۳ نیروگاه جدید

انثظار صرفه جویی مالی فراتر از ۲۸۰ هزار میلیون دلار

شما هم با پیوستن به انقلاب روشنایی LED میتوانید از اعضای شهر LED باشید…

به امید آن روز که برای داشتن جهانی پاک تر، جهانی از LED داشته باشیم.

صرفه جویی شگرف در مصرف انرژی : به دلیل استفاده از یک تک LED توان بالا و پرنور به عنوان منبع نوری، و همچنین منبع تغذیه ای با راندمان بالا، میتوانیم تا میزان ۸۰% – ۵۰%  در مقایسه با لامپ های سدیم و جیوه در مصرف انرژی صرفه جویی داشته باشیم.

دارای شاخص رنگی بالا (high color index) و حالت رنگ پذیری مطلوب : نشان دادن رنگ های واقعی، روشنتر و در نتیجه قابلیت تشخیص بهتر و فاقد تشعشعات ناسازگار نوری، به این معنی که با داشتن قابلیت تولید فرکانس نور طبیعی روز، اثرات بد نور زرد رنگ لامپ های معمول، مانند ایجاد خستگی در چشم و القای حس خواب آلودگی در فرد را به حداقل میرساند، امنیت رانندگی بهبود میابد و به این ترتیب درکاهش وقوع سوانح بسیار موثر خواهد بود.

بدون آلودگی نوری : جهت و زاویه تابش نور به دقت تحت کنترل بوده و هیچ پرتو نوری به خارج از منطقه هدف هدایت نمیشود.( هاله نوری که در شب اطراف شهرهای بزرگ سبب کاهش دید آسمان میشود متاثر از پدیده آلودگی نوری میباشد.)

به دلیل داشتن ظاهری کوچک تر، نیروی حاصل از اثر باد کاهش یافته، میزان بار بر روی تیرلامپ کاهش می یابد و ضریب امنیت بهبود خواهد یافت.

مقاوم در برابر برخورد، ضد شوک، بدون تابش پرتوهای فرابنفش (UV) و فروسرخ (IR): عدم وجود فیلامان و حباب شیشه ای در این محصول باعث میشود تا مشکل شکننده بودن لامپ های سنتی و آسیب رساندن احتمالی به افراد مرتفع شود.

عدم وجود ولتاژ بالا- عدم جذب گرد وغبار: حذف ولتاژ بالا و شانس جذب شدن ذرات ریز و گرد وغبار در لامپهای سنتی که موجب کدر شدن سطح خارجی حباب لامپ و کاهش روشنایی میشود. این مزیت خود به کاهش هزینه های نگه داری منجر خواهد شد.

عدم ایجاد حرارت بالا- زرد نشدن قاب لامپ در دراز مدت:  به دلیل بالا بودن راندمان در این چراغ ها، تلفات انرژی به صورت حرارت تا ۷۰% نسبت به لامپهای سنتی کمتر بوده و تاثیر منفی بر قاب چراغ و به تبع شدت روشنایی نخواهد داشت.

روشن شدن بدون تاخیر : رسیدن بلافاصله به شدت روشنایی نهایی خود، و حذف پروسه طولانی مدت گرم شدن، در لامپ های سنتی.

رنج ولتاژ کاری وسیع: برای منابع نوری سنتی مانند لامپ های بخار سدیم، نوسان ولتاژ ورودی به میزان ۷%، میتواند طول عمر و روشنایی آنها را به سرعت کاهش دهد. این در حالیست که این نوسان تا میزان ۲۰% هیچگونه تاثیرمنفی بر چراغ های LED نخواهد داشت.

ولتاژ ورودی  یونیورسال: توانایی کار دررنج ولتاژ کامل ۸۵ – ۲۶۵vAC ، داشتن راندمان بالا و جریان ثابت با تکنولوژی PWM.

حذف لرزش های نوری و  strobe flashing در زمان روشن شدن.

گزینه های گوناگون دمای رنگ یا  Color Temperature،( ۷۰۰۰K ~ 2700K ) : این امکان وجود دارد تا مطابق شرایط محیطی، دمای رنگ مناسب انتخاب شود. این مزیت سبب راحتی بیشتر چشم ناظران میگردد، بر خلاف دمای رنگ پایین و نور زرد لامپ های سدیم که در القای حالت افسردگی و خواب آلودگی نقش دارند.

عمر طولانی بیش از ۵۰’۰۰۰ ساعت : این زمان بیش از ۵ تا ۱۰ برابرعمرلامپ های سدیم یا جیوه است. (با فرض روشن بودن لامپ به میزان ۱۰ ساعت درهر روز، این لامپ ها میتوانند بیش از ۱۳ سال مورد استفاده قرار گیرند.)

حفاظت از محیط زیست : فاقد سرب،  جیوه  و هر گونه مواد سمی زیان آور میباشد.

کاستن چشمگیر فشار از شبکه توزیع برق : با دارا بودن ضریب توان >0.9 و EMI مطابق با شاخص های جهانی، در کاهش تلفات توان خطوط انتقال و جلوگیری از آلوده شدن شبکه به اختلالات فرکانس بالا، نقش موثر خواهد داشت.

بازده روشنایی بالا : بازده روشنایی که مشخص کننده میزان درخشندگی و تولید نور لامپ به ازای هر وات انرژی مصرفی می باشد، در LED های کنونی بیش از ۸۰  lm/w میباشد، که با پیشرفت سریع تکنولوژی و بیشتر شدن درخشندگی LED ها، می توان انتظار داشت که توسط این تکنولوژی در آینده نزدیک انرژی مصرفی در زمینه روشنایی بازهم بیشتر کاهش یابد. در این صورت شاهد خواهیم بود زمانی که ضریب روشنایی به ۱۵۰ lm/w برسد، یک لامپ HPS  ۴۰۰W با یک ۸۰W   LED جایگزین شود. این درحالیست که ایمان داریم بازهم فراتر رفته و به ضریب روشنایی ۳۰۰ lm/w در LED ها برسیم. آنگاه نتایج صرفه جویی شگرفی را همراه با این تکنولوژی تجربه خواهیم کرد.

نور برای صنعت

نور به عنوان عامل تولید

در فرآیند تولید، توجه به کارایی محیط های صنعتی در کنار انعطاف پذیری و امکان مدیریت این مکان ها از اهمیت ویژه برخوردار است. بدون شک فراهم آوردن نور مطلوب در خطوط تولید و منتاژ ونیز کارگاه ها و انبار ها زمینه ساز تولیدی با بهره وری  بالا خواهد بود.

نور برای آموزش و مکان های علمی

یادگیری لذت بخش – در تمام زندگی

ساختمان ها و سیستم های روشنایی باید با نوع کار در سازگاری کامل باشند. انعطاف پذیری اشخاص، معماری ساختمان و نور در کنار هم سبب بهبود ارتباطاط و کیفیت کار و انگیزش بیشتر در طی ساعات کاری می شود.

نور برای ادارات و دفاتر

بهبود کیفیت کار و ایجاد انگیزه

استفاده از نور به منظور افزایش هوشیاری و ادراکات اجتماعی: بکارگیری نورپردازی پویا با خصوصیات رنگ بهینه، سبب افزایش تمرکز افراد و آسودگی بینایی در محیط های آموزشی می شود.

نور برای نمایش و فروشگاه

عامل محرک و مهیج

دنیای مدرن امروز به نمایشگاه بزرگی مبدل شده که طراحی هر فروشگاه در آن تجلی عنوان برند تجاری خود است. روش های روشنایی و نورپردازی انطباق پذیر با ترکیب تکنولوژی LED عنصری حیاتی در دنیای تجربی امروز به نظر می رسد.

نور برای هتل ها و کاربردهای زیبایی

نوری که پذیرای میهمانان است

کسانی که به جذابیت محیط برای میهمان می اندیشند، نباید تنها به فکر بهبود کیفیت خدمات ارائه شده خود باشند. خوشایند میهمان با دیدن جلوه های نوری در هر مکان شروع می شود: نوری که محرک احساسات بصری است و احساس راحتی را القا می کند.

نور برای سلامتی و پرستاری

نوری برای ذهن و جسم
نور مناسب در افزایش احساس تندرستی در بیمار موثر است. موفقیت امور بصری در معاینات و روش های درمانی را تضمین می کند. باعث ایمنی بیشتر محل های عبور و بهبود حس جهت یابی می شود.

پنل خورشیدی

پنلهای خورشیدی:

این بخش در واقع مبدل انرژی تابشی خورشید به انرژی الکتریکی بدون واسطه مکانیکی می‌باشد. این بخش در واقع کلیه مشخصات سیستم را کنترل کرده وتوان ورودی پنلها را طبق طراحی انجام شده و نیاز مصرف کننده به بار یا باتری تزریق و کنترل می‌کند. لازم به ذکر است که در این بخش مشخصات و عناصر تشکیل دهنده با توجه به نیازهای بار الکتریکی و مصرف کننده و نیز شرایط آب و هوایی محلی تغییر می‌کند.

 مصرف کننده یا بار الکتریکی:

با توجه به خروجی DC پنلهای فتوولتائیک، مصرف کننده می‌تواند دو نوع DC یا AC باشد، همچنین با آرایشهای مختلف پنلهای فتوولتائیک می‌توان نیاز مصرف کنندگان مختلف را با توانهای متفاوت تأمین نمود. با توجه به کاهش روز افزون ذخائر سوخت فسیلی و خطرات ناشی از بکارگیری نیروگاههای اتمی، گمان قوی وجود دارد که در آینده‌ای نه چندان دور سلولهای خورشیدی به انرژی برق به‌عنوان جایگزین مناسب و بی خطر برای سوختهای فسیلی و نیروگاههای اتمی توسط بشر بکار گرفته شود.

مصارف و کاربردهای فتوولتائیک

  • مصارف فضانوردی و تأمین انرژی مورد نیاز ماهواره‌ها جهت ارسال پیام
  • روشنایی خورشیدی:

در حال حاضر روشنایی خورشیدی بالاترین میزان کاربرد سیستم‌های فتوولتائیک را در سراسر جهان دارد و سالانه دهها هزار نمونه از این سیستم در سراسر جهان نصب و راه اندازی می‌گردد، مانند برق جاده‌ها و تونلها بخصوص در مناطقی که به شبکه برق دسترسی ندارند، تأمین برق پاسگاههای مرزی که دور از شبکه برق هستند، تأمین برق مناطقی شکاربانی و مناطق حفاظت شده نظیر جزیره‌های دور افتاده که جنبه نظامی دارند.

  • سیستم تغذیه کننده یک واحد مسکونی:

انرژی مورد نیاز کلیه لوازم برقی منازل (شهری و روستایی) و مراکز تجاری را می‌توان با استفاده از پنلهای فتوولتائیک و سیستمهای ذخیره کننده و کنترل نسبتاً ساده، تأمین نمود.

  • سیستم پمپاژ خورشیدی:

سیستم پمپهای فتوولتائیک قابلیت استحصال آب از چاهها، قنوات، چشمه‌ها، رودخانه‌ها و ….. را جهت مصارف متنوعی دارا می‌باشد.

  • سیستم تغذیه کننده ایستگاههای مخابراتی و زلزله نگاری:

اغلب ایستگاههای مخابراتی و یا زلزله نگاری در مکانهای فاقد شبکه سراسری و سخت‌گذر و یا در محلی که احداث پست فشار قوی به فشار ضعیف و تأمین توان الکتریکی ایستگاه مذکور صرفه اقتصادی و حفاظت الکتریکی ندارد نصب شده‌اند.

  • ماشین حساب، ساعت، رادیو، ضبط صوت و وسایل بازی کودکانه یا هر نوع وسیله‌ای که تاکنون با باطری خشک کار می‌کرده‌است یکی دیگر از کاربردهای این سیستم می‌باشد.

مثلاً ژاپن در سال ۱۹۸۳ حدود ۳۰ میلیون ماشین حساب خورشیدی تولید کرده‌است که سلولهای خورشیدی بکار گرفته در آنها مساحتی حدود ۰۰۰/۲۰ متر مربع و توان الکتریکی معادل ۵۰۰ کیلووات داشته‌اند.

  • نیروگاههای فتوولتائیک:

هم‌زمان با استفاده از سیستم‌های فتوولتائیک در بخش انرژی الکتریکی مورد نیاز ساختمانها اطلاعات و تجربیات کافی جهت احداث واحدهای بزرگ‌تر حاصل گردید و همه اکنون 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 راه اندازی شده‌است ولی این تأسیسات دارای هزینه ساخت، راه اندازی و نگهداری بالایی می‌باشند که فعلاً مقرون به صرفه و اقتصادی نیست.

  • یخچالهای خورشیدی:

از یخچالهای خورشیدی جهت سرویس دهی و ارائه خدمات بهداشتی و تغذیه‌ای در مناطق دور افتاده و سخت‌گذر استفاده می‌گردد. عملکرد مناسب یخچالهای خورشیدی تا حدی بوده‌است که در طی ۵ سال گذشته بیش از ۱۰۰۰۰ یخچال خورشیدی برای کاربردهای بهداشتی و درمانی در سراسر آفریقا راه اندازی شده‌است.

  • سیستم تغذیه کننده پرتابل یا قابل حمل:

قابلیت حمل و نقل و سهولت در نصب و راه اندازی از جمله مزایای این سیستم‌ها می‌باشد بازده توان این سیستم‌ها از ۱۰۰ وات الی یک کیلو وات تعریف شده‌است. از جمله کاربردهای آن می‌توان به تأمین برق اضطراری در مواقع بروز حوادث غیر مترقبه، سیستم تغذیه کننده یک چادر عشایری و کمپ‌های جنگلی اشاره نمود.

باطری خورشیدی

باتری‌ها انرژی اضافی تولید شده توسط سیستم PV را جمع می‌کنند و آن را در شب یا وقتی که انرژی ورودی دیگری وجود ندارد استفاده می‌کنند. باتری‌ها می‌توانند به‌سرعت دشارژ شوند و جریان زیادی تولید ‌کنند که می‌تواند توسط منبع شارژ تولید شود. بنابراین پمپ‌ها و موتورها می‌توانند به‌طور متناوب کار کنند.

این دسته‌بندی فقط به‌عنوان وسیله‌ای برای مقایسه تفاوت باتری‌ها بر  اساس یک استاندارد واحد است تضمین کننده عملکرد نمی باشد.باتری ها تجهیزات الکترومکانیکی که به پارامترهایی چون آب و هوا،سابقه شارژ و دشارژ ،دما و سن وابسته هستند.عملکرد باتری به محل استفاده،وضعیت آب و هوا و نحوه استفاده ار آن بستگی دارد.به ازای هر ۱ آمپر- ساعت انرژی مصرف شده از ظرفیت باتری، باید حدود ۲۵/۱ آمپر-ساعت در هنگام شارژ به آن برگردانیم که البته این عدد با دما، نوع و سن باتری متناسب است.

برای سیستم های مبتنی بر PV و توربین بادی دو نوع باتری رایج است. GEL و AGM که هر دواینها به‌خوبی شارژ شده و مانند باتری‌های اسیدی (باتری‌ های خیس) به آسانی دشارژ نمی‌شوند. از آنجا که مواد موجود در الکترولیت‌های هر دو این باتری‌ها به‌ندرت با هیدورژن ترکیب می‌شوند این باتری‌ها خورده نمی‌شوند.

نکته: باتری هایGEL و AGM  برای نصب در سیستم های  PVو سیستم‌های دریایی قابل استفاده‌اند،  با این وجود بیشتر انواع باتری‌های AGM ارزان‌تر و مناسب‌تر از GELها هستند.

انواع باتری‌ها:

از ترکیب چندین ماده شیمیایی باتری‌ها ساخته می‌شوند. بعضی ارزان اما دارای ظرفیت کم، بعضی‌ها دارای ظرفیت بالا اما گران هستند. باتری‌های سرب- اسید از نظر قیمت و ظرفیت در سطح متعادلی هستند به همین جهت ترجیح داده می‌شوند.

باتری‌های سرب- اسید چگونه کار می‌کنند؟

سلول باتری سرب- اسید شامل دو قطب مثبت و منفی است که الکترولیت نامیده می‌شوند و در اسید سولفوریک قرار دارند. در هنگام دشارژر، مولکول‌های سولفور الکترولیت با صفحه سربی ترکیب شده و باعث آزاد شدن الکترون از الکترولیت می‌شوند و هنگام شارژ مجدد سلول‌ الکترون‌های اضافی آزاده شده مجدداً به الکترولیت باز می‌گردند. یک باتری از این عکس‌العمل شیمیایی برق تولید می‌کند. در واقع برق الکترون‌های جاری است.

در یک باتری معمولی سرب- اسید، هر سلول فارق از اندازه آن، تقریباً ۲ ولت ولتاژ دارد و وقتی یک بار به باتری وصل شود برق بین قطبهای مثبت و منفی آن جاری می‌شود.

نگهداری و توجه در هر زمان که از باتری استفاده می‌شود ضروری است. استفاده نامناسب از باتری می‌تواند باعث انفجار شود.

سیکل در باتری‌ها

باتری‌ها بر مبنای سیکلشان ارزیابی می‌شوند. باتری‌ها هم می‌توانند دارای سیکل کم‌عمق (shallow cycles) باشند که ۱۰% تا ۱۵% ظرفیت کلی باتری است و یا سیکل عمیق (Deep- cycles) که ۵۰% تا ۸۰% است.

باتری های کم‌عمق،آنهایی هستند که برای استارت ماشین استفاده می شوند.این باتری ها طراحی شده اند تا چند صد آمپر را در عرض چند ثانیه تامین نمایند و سپس به محض این‌که ماشین شروع به کار کردن می‌کند مولد جریان مسلط می‌شود و باتری سریع شارژ می شود.

اما باتری‌های عمیق در این زمان کوتاه جریان کمتری تخلیه می‌کند. هر کدام از این باتری‌ها برای کاربرد خاصی مناسب‌اند اما برای سیستم‌هاق قدرت PV باتری‌های سیکل عمیق مناسب‌ترند.

انواع باتریهای سرب- اسید:

باتری استارت: باتری‌های سیکل کم‌عمق اتومبیل که برای سیستم‌های PV مناسب نیستند.

باتری‌های سیکل عمیق برای سیستم های RV یا دریایی: باتری‌های ۱۲ ولتی که معمولاً ۸۰ تا ۱۶۰ آمپر ساعت ظرفیت دارند. این باتری بین سیکل کم‌عمق و سیکل عمیق است و طول عمری که برای این باتری‌ها پیش‌بینی می‌شود ۲ تا ۳ سال است.

باتری‌های سرب- کلسیم: باتری‌های کم‌عمق که از شرکت تلفن بازسازی می‌شود و در سیستم‌های قدتر کنترل از راه دور استفاده می‌شوند. سیکل این باتری‌ها بین ۱۵ تا ۲۰% است. این باتری‌ها توصیه نمی‌شوند.

باتری‌های Sealed : این نوع باتری که مایع درون آن کاملا محفوظ است،می توانند در هر موقعیتی بدون نشت اسید  عمل کند.به خاطر Sealed بودن،نمی توان به وسیله رطوبت سنج وضعیت آن را بررسی کرد. روزنه‌هایی وجود دارند که مانع از تجمع گاز می‌شوند. این نوع باتری برای شرایطی که در طی شارژ  خروج گاز هیدروژن قابل تحمل نیست و یا این‌که باتری زیاد جابه‌جا خواهد شد و یا این‌که در یک فضای تنگ قرار داده خواهد شد پیشنهاد می‌شود. طول عمر پیش‌بینی شده برای بیشتر باتری‌های AGM 2 تا ۵ سال است و برای باتری‌های GEL 5 تا ۱۰ سال است.

باتری‌های AGM :از نوع باتری های Sealed  هستند که از Absorbed Glass Mat  در بین صفحه ها استفاده می نمایند. این نوع باتری بسیار سخت است. با توجه به اینکه این باتری نیاز به نگهداری ندارند،لذا برای سیستم‌های قدرت خورشیدی متصل به شبکه به همراه باتری مناسب هستند. از آن‌جا که این باتری ها به‌خوبی محکم شده اند،نیازی به آب دادن دوره ای ندارند و هیچ   گازی خورنده ای از آنها ساطع نشده و الکترولیت‌ها ورقه ورقه نمی‌شوند.  AGM ها برای سیستم‌هایی که دیر به دیر استفاده می شوند نیز مناسب‌اند چراکه خود دشارژی آنها هنگام جابه‌جایی و ذخیره کمتر از ۲% است. این نوع باتری‌ها را می توان به سادگی با هواپیما جابه‌جا نمود.آنها را می توان به پهلو نصب نمود و این باتری‌ها در برابر لرزش بسیار مقاوم هستند.این باتری ها دارای بیشترین رنج هستند و دارای سیستم های بزرگ ۲ ولتی نیز هستند .

بیشتر باتری‌ها Sealed از نوع AGM هستند.

منبع :رادنور

باتری‌های Deep-Cycle: این باتری‌های دارای صفحات بزرگ و ضخیمی هستند که آنها را برای کاربرد در سیستمهای مبتنی بر منابع تجدید پذیر مناسب می نماید.  این باتری‌ها می توانند قسمت عمده ظرفیت خود را پیش از شارژ مجدد مورد استفاده قرار ‌دهند و صدها یا حتی هزارها سیکل۸۰% سیکل‌ها را تحمل نمایند.پیشنهاد می شود که به‌طور معمول ۵۰%درصد شارژ برای مصرف معمول در نظر گرفته شود و ۳۰% برای مواقع ضروری. از  ۲۰% باقی مانده استفاده نشود. هرچه دشارژ کم عمق تر باشد، طول عمر باتری بیشتر است.

باتری‌های GEL: این نوع باتری شامل اسیدی هستند که با اضافه کردن ژل سیلیکا به‌صورت ژل و حالت جامد تبدیل شده است. حتی با شکسته شدن این باتری ها، امکان ریخته‌شدن اسید آن وجود ندارد. اگرچه دارای معایبی نیز هستند. این باتری ها را نمی توان خیلی سریع شارژ نمود چراکه ممکن است به‌طور مداوم آسیب ببیند. این موضوع معمولاً  در مورد سیستم‌های الکتریکی خورشیدی مهم است. اگر این باتری ها توسط مبدل شارژ شوند،تنظیم دقیق جریان شارژ اهمیت دارد تا در حد مناسب برای باتری محدود شود.

 

انرژی خورشیدی

انرژي خورشيدي وسيعترين منبع انرژي در جهان است. انرژي نوري كه از جانب خورشيد در هر ساعت به زمين مي تابد، بيش از كل انرژي است كه ساكنان زمين در طول يك سال مصرف مي كنند. به عنوان مثال، نوري كه ساليانه بر يك سايت آزمايشي در نواداي آمريكا مي تابد (.sq.mi 1300) اگر بارندمان ۱۵% به الكتريسته تبديل شود ، دو برابر انرژي توليدي ساليان ايالات متحده آمريكا خواهد شد[۱]. با وجود گسترده بودن اين انرژي، چگالي آن بسيار پايين است. براي بهره گيري از اين منبع بايد راهي جست تا انرژي پراكنده آن با راندمان بالا و هزينه كم به انرژي قابل مصرف الكتريكي تبديل شود.

 

۱-روش هاي تبديل انرژي خورشيدي به انرژي الكتريكي

 

با استفاده از تكنولوژي هاي خاص، انرژي حاصل از نور خورشيد را به انرژي الكتريكي تبديل مي كنند. اين تكنولوژي ها را به دو دسته مي توان تقسيم كرد :

 

سيستم فتوولتائيك (۱)(PV ) : كه عموما” تجهيزاتي جامد و بي حركت هستند ( جز در مورد انواع مجهز به سيستم رديابي خورشيد).

 

سيستم هاي گرمايي خورشيدي (۲) : كه از نور متمركز شده خورشيد براي گرم كردن مايعي كه بخار آن يك توربين را به حركت در مي آورد، استفاده مي كند.

 

۲-ويژكيهاي انرژي خورشيدي

 

انرژي خورشيدي تمام نشدني است .

 

انرژي تميزي است و هيچ آسيبي به محيط زيست نمي رساند.

 

بدليل عدم وجود قسمت هاي متحرك، نگهداري و اتوماسيون آن آسان است.

 

ظرفيت آن را متناسب با نياز مي توان طراحي كرد.

 

۳-سيستم ولتائيك چيست؟

 

بخش اصلي يك سيستم فتوولتائيك، پنل فتوولتائيك مي باشد. پنل هاي فتوولتائيك كه در معرض خورشيد قرار مي گيرند، متشكل از سلولهاي فتوولتائيك هستند. اين سلول ها از مواد نيمه هادي سيليكوني ساخته شده اند. پنلي كه در شكل (۱) ديده مي شود شامل ۳۶ واحد ( سلول ) است كه در رديف هاي ۶ تايي كنار هم چيده شده اند. اين پنل روي بام خانه أي در لس آنجلس واقع در ايالات متحده آمريكا نصب شده است[۴].

 

 

شكل ۱- پنل فتوولتائيك نصب شده روي بام خانه اي در لس آنجلس

 

سيستم فتوولتائيك شامل تجهيزات ديگري از جمله مبدل هايي براي تبديل جريان مستقيم به جربان متناوب نيز مي باشد.

 

۴-اصول كار يك پنل فتوولتائيك

 

پنل هاي فتوولتائيك از نيمه هاديها ساخته شده و با اتصال سيليكون هاي نوع N و P شكل مي گيرند. وقتي نور خورشيد به يك سلول فتوولتئيك مي تابد، به الكترون ها در آن انرژي بيشتري مي بخشد[۲]. با تابش نور خورشيد الكترونها در نيمه هادي پلاريزه شده، الكترونهاي منفي در سيليكون نوع N و يونهاي مثبت در سيليكون نوع P بوجود مي آيند[۳]. بدين ترتيب بين دو الكترود، اختلاف پتانسيل بروز كرده و اين امر موجب جاري شدن جريان بين آنها مي گردد. شكل (۲) پروسه توليد برق در يك سلول فتوولتائيك را نشان مي دهد.

 


شكل ۲- پروسه توليد برق بوسيله يك سلول فتوولتائيك

 

۵-ميزان توليد انرژي الكتريكي بوسيله يك سيستم فتوولتائيك

 

ميزان توليد برق بوسيله يك سيستم فتوولتائيك معمولا” از ۲ تا ۵۰ كيلووات مي باشد. يك سيستم فتوولتائيك كه براي نصب روي بام ساختمان ها در شهر لوس آنجلس ساخته شده است با ظرفيت توان ۲ كيلووات، ۳۶۰۰ كيلووات ساعت انرژي در سال توليد مي كند. اين ميزان توليد انرژي باعث ۳/۴ تن صرفه جويي در سوخت زغال سنگ براي توليد برق شده و همچنين مانع ورود lbs 5000 گاز به اتمسفر مي گردد[۴]. يك سيستم PV ديگر كه با ظرفيت ۱۰ كيلو وات در دره تنسي در ايالات متحده آمريكا نصب شده، بطور متوسط در حدود ۱۶۵۰۰ كيلو وات ساعت انرژي در سال توليد مي كند. اين ميزان انرژي كمي بيش از نياز مصرف برق يك خانه متوسط در ايالات متحده است.

 

۶-سايت هاي خورشيدي جهت نصب پنل هاي فتوولتائيك چگونه انتخاب مي شوند؟

 

سايت ها بايد با معيارهاي لازم فيزيكي همخواني داشته باشند، از جمله اينكه جهت آنها رو به جنوب باشد، به خوبي در معرض آفتاب قرار داشته باشند( آفتاب گير باشند) و فضاي لازم و همچنين ساختار مناسبي براي نصب پنل هاي فتوولتائيك داشته باشند.

 

۷-آيا سيستم هاي فتوولتائيك بطور مداوم الكتريسيته توليد مي كنند؟ در شرايط ابري و آب و هواي سرد چطور؟

 

توليد برق بوسيله سيستم هاي PV به فصول بستگي ندارد، اما در طول شبانه روز از ساعات اوليه صبح تا غروب مي توانند برق توليد كنند. پيك توليد آنها در ساعات ظهر مي باشد.

 

واحدهاي فتوولتائيك در صورت ابري بودن هوا نيز مي توانند برق توليد كنند، هر چند خروجي آنها كاهش مي يابد. در يك روز بسيار ابري كم نور، يك سيستم فتوولتائيك ممكن است ۵ تا ۱۰ درصد نور خورشيد در روزهاي عادي را دريافت دارد، به طبع خروجي آن نيز به همان ميزان كم خواهد شد.

 

پنل هاي خورشيدي در دماي پايين تر، برق بيشتري توليد مي كنند. اين تجهيزات همچون ساير دستگاههاي الكتريكي در صورتي كه هوا خنك باشد، بهتر كار مي كنند. البته سيستم هاي PV در روزهاي زمستاني كمتر از روزهاي تابستاني انرژي توليد مي كنند كه علت آن نه برودت هوا، بلكه كاهش ساعات روز و پايين تر بودن زاويه تابش خورشيد است.

 

۸-آسيب پذيري دستگاههاي فتوولتائيك

 

پنل هاي خورشيدي طوري ساخته شده اند كه در برابر همه سختي هاي محيط مانند سرماي شديد قطبي، گرماي بيابان، رطوبت استوايي و بادهاي با سرعت بيش از ۱۲۵ مايل در ساعت مقاومت مي كنند. با اينحال جنس اين وسايل از شيشه بوده و در اثر ضربات سنگين ممكن است بشكنند.

 

۹-بهره برداري از سيستم هاي فتوولتائي براي استفاده از انرژي خورشيدي در سطح جهان

 

استفاده از انرژي خورشيدي به عنوان يك منبع به دليل ويژگيهايي كه در آغاز اين مقاله ذكر شد، كاملافراگير شده است. شركت هاي متعددي در كشورهاي مختلف نسبت به نصب اين سيستم ها اقدام كرده اند و كار بهينه سازي اين سيستم ها، همچنان ادامه دارد.

 

شركت آب و برق لس آنجلس (LADWP ) در نظر دارد برنامه أي را براي نصب سيستم هاي برق خورشيدي روي سقف ساختمان هاي اين شهر به مورد اجراء گذارد. به موجب اين طرح تا سال ۲۰۱۰ ، ۱۰۰۰۰۰ سيستم فتوولتائيك روي سقف ساختمان ها اعم از مسكوني و تجاري نصب خواهند شد[۴]. اين سيستم ها در اتصال با شبكه كار مي كنند. طبق اين برنامه، هر ساختماني برق خويش را تأ مين خواهد كرد. در صورتي كه ميزان توليد برق ساختماني كمتر از نياز مصرف آن باشد و همينطور در شب، كمبود برق از سوي شبكه سراسري جبران مي شود و بر عكس اگر ساختماني بيش از مصرف خود برق توليد كند، اين انرژي اضافي به شبكه برق جاري خواهد شد. اداره آب و برق لوس آنجلس براي نصب سيستم هاي خورشيدي روي بام ساختمانها شرايطي به قرار زير وضع كرده است :

 

  • ساختمان يك طبقه و سقف آن تخته كوبي شده باشد.
  • عمر ساختمان كمتر از ۱۰ سال باشد.
  • فضاي آزاد آن حداقل ۳۰۰ متر مربع و شيب سقف آن بين ۱۰ تا ۲۵ درجه باشد.
  • ترجيحا” سوي شيب بام ساختمان به سمت جنوب يا جنوب غربي بوده و در ساعات بين ۱۱قبل از ظهر تا ۴ بعد از ظهر سايه نخورد.

 

شركت TVA در ايالت تنسي آمريكا نيز اقدام به استفاده از انرژي خورشيدي به عنوان يك منبع ” انرژي سبزكرده است. اين شركت براي نمايش توليد برق خورشيدي و به منظور تشويق مشتركين خود به استفاده از آن در سايت انرژي خورشيدي، يكي در موزه علوم كامبرلند(۱) و ديگري در يك گردشگاه توريستي در داليورد(۲) داير كرده است. شكل (۳) سابت مستقر در مزه كامبرلند را نشان مي دهد.

 


شكل ۳- سايت انرژي خورشيدي در موزه علوم كامبرلند واقع در ايالت تنسي آمريكا

 

ميزان انرژي توليد شده در سايت كامبرلند روز/m /Kwh 7/5 مي باشد. ميزان انرژي توليد شده در اين سايت، ۱۴۶ كيلو وات ساعت و ظرفيت توليد آن Kwac 25 است. ميزان انرژي الكتريكي توليدي در اين سايت در شكل (۴) نشان داده شده است.

 


شكل ۴- منحني توان دريافتي از خورشيد و توان توليد شده توسط سايت انرژي

 

خورشيدي مستقر در موزه كامبرلند در ايالت تنسي آمريكا

 

تحقيق در زمينه كاربرد عملي سيستم برق با استفاده از پنل هاي فتوولتائيك بصورت متصل در شبكه برق اكيناواي ژاپن نيز ادامه دارد. اين تحقيقات شامل بررسي ويژگيهاي عملكرد سيستم و تأثير باتري ها بر شبكه و همينطور راندمان و تداوم برق رساني شبكه مي باشد. در مياكو، مصرف برق به هنگام شب، تقريبا” با پيك روز برابر است . بنابراين از انرژ ي خورشيدي براي تا”مين بخشي از نياز برق روزانه بطور مستقيم و برق شبانه از طريق باطري ها استفاده مي شود. شكل (۵) عملكرد توليد برق خورشيدي را در سيستم برق مياكو در ژاپن نشان مي دهد[۳].

 


 

شكل ۵ – منحني بار و عملكرد سيستم توليد برق خورشيدي در شبكه برق مياكو-ژاپن

 

همه چیز در زمینه انرژی خورشیدی

مقدمه

خورشید نه تنها خود منبع عظیم انرژی است، بلکه سرآغاز حیات و منشاء تمام انرژی های دیگر است. طبق برآوردهای علمی در حدود ۶۰۰۰ میلیون سال از تولد این گوی آتشین می‌گذرد و در هر ثانیه ۲/۴ میلیون تن از جرم خورشید به انرژی تبدیل می‌شود. با توجه به وزن خورشید که حدود ۳۳۳ هزار برابر وزن زمین است. این کره نورانی را می‌توان به‌عنوان منبع عظیم انرژی تا ۵ میلیارد سال آینده به حساب آورد.

قطر خورشید ۶۱۰ × ۳۹/۱ کیلومتر است و از گاز هایی نظیر هیدروژن (۸/۸۶ درصد) هلیوم (۳ درصد) و ۶۳ عنصر دیگر که مهمترین آنها اکسیژن – کربن – نئون و نیتروژن است تشکیل شده ‌است. میزان دما در مرکز خورشید حدود ۱۰ تا ۱۴ میلیون درجه سانتیگراد می‌باشد که از سطح آن با حرارتی نزدیک به ۵۶۰۰ درجه و به صورت امواج الکترو مغناطیسی در فضا منتشر می‌شود. زمین در فاصله ۱۵۰ میلیون کیلومتری خورشید واقع است و ۸ دقیقه و ۱۸ ثانیه طول می‌کشد تا نور خورشید به زمین برسد. بنابراین سهم زمین در دریافت انرژی از خورشید حدود از کل انرژی تابشی آن می‌باشد.

جالب است بدانید که سوختهای فسیلی ذخیره شده در اعماق زمین، انرژی های باد و آبشار و امواج دریاها و بسیاری موارد دیگر از جمله نتایج همین مقدار انرژی دریافتی زمین از خورشید می‌باشد.

خورشيد براي بيليونها سال انرژي را توليد كرده است. انرژي خورشيدي، پرتوهاي خورشيد است كه به زمين مي رسد.
انرژي خورشيد به طور مستقيم يا غير مستقيم مي تواند ديگر اشكال انرژي تبديل شود، همانند گرما و الكتريسيته. موانع اصلي (مشكلات، يا انتشار براي فائق آمدن) انرژي خورشيدي شامل

  • روشها متغير و متناوب كه آن به سطح مي رسد.
  • ناحيه بزرگ براي جمع آوري و ذخيره آن در يك سرعت مفيد مورد نياز است.

انرژي خورشيد براي حرارت آب، براي استفاده ديناميكي، حرارت فضايي ساختمانها، خشك كردن توليدات كشاورزي و توليد انرژي الكتريسيته مورد استفاده قرار مي گيرد.

در سال ۱۸۳۰ شاره شناي انگلیسی به نام جون هر شل John Herschel يك جعبه جمع آوري خورشيدي را براي پختن غذا در طول يك سفر در آفريقا استفاده كرد. هم اكنون مردم تلاش مي كنند انرژي خورشيدي را براي چيزهاي زيادي استفاده كنند.

كاربردهاي الكتريكي فتوو لتايك ها را آزمايش مي كنند يك فرايند كه توسط آن انرژي نور خورشيد به طور مستقيم به الكتريسيته تبديل مي شود. الكتريسيته مي تواند به طور مستقيم از انرژي خورشيد توليد شود و ابزارهاي فتوولتايك استفاده كند يا به طور غير مستقيم از ژنراتورهاي بخار ذخاير حرارتي خورشيدي را براي گرما بخشيدن به يك سيال كاربردي مورد استفاده قرار مي دهند.

انرژي فتو ولتايك
انرژي فتو ولتايك، تبديل نور خورشيد به الكتريسيته از ميان يك سلول فتو ولتاتيك (pvs) مي باشد، كه بطور معمول يك سلول خورشيدي ناميده مي شود. سلول خورشيدي يك ابزار غير مكانيكي است كه معمولاً از آلياز سيليكون ساخته شده است. نور خورشيد از فتونها، يا ذرات انرزي خورشيدي ساخته شده است اين فتونها مغادير متغیير انرژي را شامل مي شود مشابه طول مولد هاي متفاوت اسپكتروم هاي نوري هستند. وقتي فتونها به يك سلول فتو ولتاتيك بر خورد مي كند، ممكن است منعكس شوند، مستفيم از ميان آن عبور كنند، يا جذب شوند. فقط فتونها جذب شده انرژي را براي توليد الكتريسيته فراهم مي كنند.وقتي كه نور خورشيد كافي يا انرژي توسط جسم نيمه رسانا جذب شود، الكترون از اتم هاي جسم جابجا مي شوند.

رفتار خاصي سطح جسم در طول ساختن باعث مي شود سطح جلويي سلول كه براي الكترون هاي آزاد بيشتر پذيرش يابد.بنا براين الكترون ها بطور طبيعي به سطح مهاجرت مي كنند.

زماني كه الكترون ها موقعيت n را ترك مي كنند و سوراخ هايي شكل مي گيرد. تعداد الكترونها زياد است، هر كدام يك بار منفي را حمل مي كنند و به طرف جلو سطح سلول مي روند، در نتيجه عدم توازون بار بين سلولهاي جلويي و سطوح عقبي يك پتانسيل ولتاژ شبيه قطب هاي مثبت ومنفي يك باطري ايجاد مي شود.
وقتي كه دو سطح از ميان يك راه داخلي مرتبط مي شود، الكتريسيته جريان مي يابد. سلول فتو ولتاتيك قاعده بلوك ساختمان يك سيستم pv است. سلولهاي انفرادي مي توانند در اندازه هايي از حدود cm 1 تا cm10 از اين سو به آن سو متغير مي شود.
با اين وجود، توان ۱ يا ۲ وات توليد مي كند، كه انرژي كافي براي بيشتر كار بردها مناسب نيست. براي اينكه بازده انرژي را افزايش دهيم، سلولها بطور الكتريكي به داخل هواي بسته يك مدول سخت مرتبط مي شود.
مدولها مي توانند بيشتر براي شكل گيري يك آرايش مرتبط شوند. اصطلاح آرايش به كل صفحه انرژي اشاره مي كند، اگر چه آن از يك يا چند هزار مدول ساخته شده باشد، آن تعداد مدولهاي مورد نياز مي توانند بهم مرتبط شوند براي اينكه اندازه آرايش مورد نياز (توليد انرژي) را تشكيل دهند.
اجراي يك آرايش فتو ولتاتيك به انرژي خورشيد وابسته است. شرايط آب و هوايي (همانند ابر و مه) تاثير مهمي روي انرزي خورشيدي دريافت شده توسط يك آرايش pv و در عوض، اجرايي آن دارد. بيشتر تكنولوژي مدول هاي فتو ولتاتيك در حدود ۱۰ درصد موثر هستند در تبديل انرژي خورشيد با تحقيق بيشتر مرتبط شوند براي اينكه اين كار را به ۲۰ درصد افزايش دهند.

سلولهاي pv كه در سال ۱۹۵۴ توسط تحقيقات تلفني بل bell كشف شد حساسيت يك آب سيليكوني حاضر به خورشيد را به طور خاصي آزمايش كرد. ابتدا در گذشته در دهه ۱۹۵۰،pvs براي تامين انرژي قمر هاي فضا در يك مورد استفاده قرار گرفتند.
موفقيت pvs در فضا كاربرد هاي تجاري براي تكنولوژي pvs توليد كرد. ساده ترين سيستم هاي فتو ولتاتيك انرژي تعداد زيادي از ماشين حساب هاي كوچك و ساعتهاي مچي را هر روز استفاده كردند. بيشتر سيستم هاي پيچيده الكتريسيته را براي پمپاژ آب، انرژي ابزارهاي ارتباطي، و حتي فراهم كردن الكتريسيته براي خانه هايمان فراهم مي كنند.
تبديل فتو ولتاتيك به چندين دليل مفيد است. تبديل نور خورشيد به الكتريسيته مستقيم است، بنابراين سيستم هاي توليد كننده مكانيكي به حجم زيادي لازم نيستند. خصوصيت مدولي انرژي فتو ولتاتيك اجازه مي دهد به طور سريع آرايش ها در هر اندازه مورد نياز يا اجازه داده شده نصب شوند.
همچنين، تاثير محيطي يك سيستم فتو ولتاتيك حد اقل است، آب را براي سيستم نياز ندارد پختن و توليد محصول فرعي نيست. سلولهاي فتوولتاتيك، همانند باتريها، جريان مستقيم (dc) را توليد مي كنند كه به طور عمومي براي براي راههاي كوچكي مورد استفاده است (ابزار الكترونيك). وقتي كه جريان مستقيم از سلولهاي فتوولتاتيك براي كاربردهاي تجاري يا لحيم كردن كار برد هاي الكتريكي استفاده مي شود. شبكه هاي الكتريكي بايستي به جريان متناوب (AC) براي استفاده تبديل كننده ها تبديل شوند، ابزارهاي حالت جامد كه جريان مستقيم را به جريان متناوب تبديل مي كنند. به طور تاريخي PVS در جاهاي دور براي توليد الكتريسيته بكار گرفته شده است. با اين وجود يك بازار براي توليد از PVS را توزيع كنند ممكن است با بي نظمي قيمتهاي تبديل و توزيع همزمان با بي نظمي الكتريكي توسعه داده شود.
جايگزين ژنراتو هاي كوچك مقياس عددي در تغذيه كنندهاي الكتريكي مي توانند اقتصاد واعتبار سيستم توزيع را بهبود بخشد.
بالا

سیستم انعکاسی استرلینگ اداره برق ایالت آریزونا در آمریکا

تاریخچه

شناخت انرژی خورشیدی و استفاده از آن برای منظورهای مختلف به زمان ماقبل تاریخ باز می‌گردد. شاید به دوران سفالگری، در آن هنگام روحانیون معابد به کمک جامهای بزرگ طلائی صیقل داده شده و اشعه خورشید، آتشدانهای محرابها را روشن می‌کردند. یکی از فراعنه مصر معبدی ساخته بود که با طلوع خورشید درب آن باز و با غروب خورشید درب بسته می‌شد.

ولی مهم‌ترین روایتی که درباره استفاده از خورشید بیان شده داستان ارشمیدس دانشمند و مخترع بزرگ یونان قدیم می‌باشد که ناوگان روم را با استفاده از انرژی حرارتی خورشید به آتش کشید گفته می‌شود که ارشمیدس با نصب تعداد زیادی آئینه‌های کوچک مربعی شکل در کنار یکدیگر که روی یک پایه متحرک قرار داشته‌است اشعه خورشید را از راه دور روی کشتیهای رومیان متمرکز ساخته و به این ترتیب آنها را به آتش کشیده‌ است. در ایران نیز معماری سنتی ایرانیان باستان نشان دهنده توجه خاص آنان در استفاده صحیح و مؤثر از انرژی خورشید در زمان‌های قدیم بوده ‌است.

با وجود آنکه انرژی خورشید و مزایای آن در قرون گذشته به خوبی شناخته شده بود ولی بالا بودن هزینه اولیه چنین سیستمهایی از یک طرف و عرضه نفت و گاز ارزان از طرف دیگر سد راه پیشرفت این سیستمها شده بود تا اینکه افزایش قیمت نفت در سال ۱۹۷۳ باعث شد که کشورهای پیشرفته صنعتی مجبور شدند به مسئله تولد انرژی از راههای دیگر (غیر از استفاده سوختهای فسیلی) توجه جدی‌تری نمایند.
بالا

 

کاربردهای انرژی خورشید

در عصر حاضر از انرژی خورشیدی توسط سیستم‌های مختلف و برای مقاصد متفاوت استفاده و بهره‌گیری می‌شود که عبارت‌اند از:

  • استفاده از انرژی حرارتی خورشید برای مصارف خانگی، صنعتی و نیروگاهی.
  • تبدیل مستقیم پرتوهای خورشید به الکتریسیته بوسیله تجهیزاتی به نام فتوولتائیک.

بالا

 

استفاده از انرژی حرارتی خورشید

این بخش از کاربردهای انرژی خورشید شامل دو گروه نیروگاهی و غیر نیروگاهی می‌باشد.

کاربردهای نیروگاهی

تأسیساتی که با استفاده از آنها انرژی جذب شده حرارتی خورشید به الکتریسیته تبدیل می‌شود نیروگاه حرارتی خورشیدی نامیده می‌شود این تأسیسات بر اساس انواع متمرکز کننده‌های موجود و بر حسب اشکال هندسی متمرکز کننده‌ها به سه دسته تقسیم می‌شوند:

  • نیروگاههایی که گیرنده آنها آینه‌های سهموی ناودانی هستند
  • نیروگاه‌هایی که گیرنده آنها در یک برج قرار دارد و نور خورشید توسط آینه‌های بزرگی به نام هلیوستات به آن منعکس می‌شود. (دریافت کننده مرکزی)
  • نیروگاه‌هایی که گیرنده آنها بشقابی سهموی (دیش) می‌باشد

قبل از توضیح در خصوص نیروگاه خورشیدی بهتر است شرح مختصری از نحوه کارکرد نیروگاه‌های تولید الکتریسیته داده شود. بهتر است بدانیم در هر نیروگاهی اعم از نیروگاههای آبی، نیروگاههای بخاری و نیروگاههای گازی برای تولید برق از ژنراتورهای الکتریکی استفاده می‌شود که با چرخیدن این ژنراتورها برق تولید می‌شود. این ژنراتورهای الکتریکی انرژی دورانی خود را از دستگاهی بنام توربین تأمین می‌کنند. بدین ترتیب می‌توان گفت که ژنراتورها انرژی جنبشی را به انرژی الکتریکی تبدیل می‌کنند.
تأمین کننده انرژی جنبشی ژنراتورها، توربین‌ها هستند توربینها انواع مختلف دارند در نیروگاههای بخاری توربینهایی وجود دارند که بخار با فشار و دمای بسیار بالا وارد آنها شده و موجب به گردش در آمدن پره‌های توربین می‌گردد. در نیروگاه‌های آبی که روی سدها نصب می‌شوند انرژی پتانسیل موجود در آب موجب به گردش در آمدن پره‌های توربین می‌شود.
بدین ترتیب می‌توان گفت در نیروگاههای آبی انرژی پتانسیل آب به انرژی جنبشی و سپس به الکتریکی تبدیل می‌شود، در نیروگاههای حرارتی بر اثر سوختن سوختهای فسیلی مانند مازوت، آب موجود در سیستم بسته نیروگاه داخل دیگ بخار (بویلر) به بخار تبدیل می‌شود و بدین ترتیب انرژی حرارتی به جنبشی و سپس به الکتریکی تبدیل می‌شود در نیروگاههای گازی توربینهایی وجود دارد که بطور مستقیم بر اثر سوختن گاز به حرکت درآمده و ژنراتور را می‌گرداند و انرژی حرارتی به جنبشی و سپس به الکتریکی تبدیل می‌شود.
و اما در نیروگاههای حرارتی خورشیدی وظیفه اصلی بخش‌های خورشیدی تولید بخار مورد نیاز برای تغذیه توربینها است یا به عبارت دیگر می‌توان گفت که این نوع نیروگاهها شامل دو قسمت هستند:

  • سیستم خورشیدی که پرتوهای خورشید را جذب کرده و با استفاده از حرارت جذب شده تولید بخار می‌نماید.
  • سیستمی موسوم به سیستم سنتی که همانند دیگر نیروگاههای حرارتی بخار تولید شده را توسط توربین و ژنراتور به الکتریسیته تبدیل می‌کند.

بالا

 

نیروگاههای حرارتی خورشید از نوع سهموی خطی

در این نیروگاهها، از منعکس کننده‌هایی که به صورت سهموی خطی می‌باشند جهت تمرکز پرتوهای خورشید در خط کانونی آنها استفاده می‌شود و گیرنده به صورت لوله‌ای در خط کانونی منعکس کننده‌ها قرار دارد. در داخل این لوله روغن مخصوصی در جریان است که بر اثر حرارت پرتوهای خورشید گرم و داغ می‌گردد. روغن داغ از مبدل حرارتی عبور کرده و آب را به بخار به مدارهای مرسوم در نیروگاههای حرارتی انتقال داده می‌شود تا به کمک توربین بخار و ژنراتور به توان الکتریکی تبدیل گردد.
برای بهره‌گیری بیشتر و افزایش بازدهی لوله دریافت کننده سطح آن را با اکسید فلزی که ضریب بالایی دارد پوشش می‌دهند و همچنین در محیط اطراف آن لوله شیشه‌ای به صورت لفاف پوشیده می‌شود تا از تلفات گرمایی و افت تشعشعی جلوگیری گردد و نیز از لوله دریافت کننده محافظت بعمل آید.
ضمناً بین این دو لوله خلاء بوجود می‌آوردند برای آنکه پرتوهای تابشی خورشید در تمام طول روز به صورت مستقیم به لوله دریافت کننده برسد.
در این نیروگاهها یک سیستم ردیاب خورشید نیز وجود دارد که بوسیله آن آینه‌های شلجمی دائماً خورشید را دنبال می‌کنند و پرتوهای آن را روی لوله دریافت کننده متمرکز می‌نمایند.
تغییرات تابش خورشید در این نیروگاهها توسط منبع ذخیره و گرمکن سوخت فسیلی جبران می‌شوند. در چند کشور نظیر ایالات متحده آمریکا – اسپانیا – مصر – مکزیک – هند و مراکش از نیروگاه‌های سهموی خطی استفاده شده ‌است که این نیروگاهها یا در مرحله ساخت و یا در مرحله بهره‌برداری قرار دارند. در ایران نیز تحقیقات و مطالعاتی در زمینه این نیروگاهها انجام شده و پروژه یک نیروگاه تحقیقاتی با ظرفیت ۳۵۰ کیلو وات توسط سازمان انرژیهای نو ایران در شیراز در حال انجام می‌باشد و انتظار می‌رود تا پایان سال ۸۳ به بهره ‌برداری برسد.
کلیه مراحل مطالعاتی، طراحی و ساخت این نیروگاه‌ به طور کامل توسط مختصصین و مهندسان ایرانی انجام می‌پذیرد.
بدیهی است که با افزایش ظرفیت فنی و علمی که در اثر اجرای پروژه نیروگاه خورشیدی شیراز عابد محققین مجرب ایرانی می‌شود ایران در زمره محدود کشورهای سازنده نیروگاه‌های خورشید از نوع متمرکز کننده‌های سهموی خطی قرار خواهند گرفت.
بالا

 

نیروگاههای حرارتی از نوع دریافت کننده مرکزی

در این نیروگاه‌ها پرتوهای خورشیدی توسط مزرعه‌ای متشکل از تعداد زیادی آینه منعکس کننده بنام هلیوستات بر روی یک دریافت کننده که در بالای برج نسبتاً بلندی استقرار یافته ‌است متمرکز می‌گردد. در نتیجه روی محل تمرکز پرتوها انرژی گرمایی زیادی بدست می‌آید که این انرژی بوسیله سیال عامل که داخل دریافت کننده در حرکت است، جذب می‌شود و بوسیله مبدل حرارتی به سیستم آب و بخار مرسوم در نیروگاه‌های سنتی منتقل شده و بخار فوق گرم در فشار و دمای طراحی شده برای استفاده در توربین ژنراتور تولید می‌گردد.
این سیال عامل در مبدلهای حرارتی در کنار آب قرار گرفته و موجب تبدیل آن به بخار با فشار و حرارت بالا می‌گردد. در برخی از سیستم‌ها سیال عامل آب است و مستقیماً در داخل دریافت کننده به بخار تبدیل می‌شود.
برای استفاده دائمی از این نوع نیروگاه‌ در زمانی که تابش خورشید وجود ندارد مثلاً ساعات ابری یا شبها از سیستم‌های ذخیره کننده حرارت و یا احیاناً از تجهیزات پشتیبانی که ممکن است از سوخت فسیلی استفاده کنند جهت ایجاد بخار برای تولید برق کمک گرفته می‌شود.
مطالعات و تحقیقات در زمینه فناوری و سیستمهای این نیروگاه‌ها ادامه دارد و آزمایشگاهها و مؤسسات متعددی در سراسر دنیا در این زمینه فعالیت می‌کنند.
مطالعات ساخت اولین نیروگاه خورشیدی ایران از نوع دریافت کننده مرکزی توسط سازمان انرژی های نو ایران و با کمک شرکتهای مشاور و سازنده داخلی با ظرفیت یک مگاوات و سیال عامل آب و بخار در طالقان جریان دارد. کلیه مطالعات اولیه و پتانسیل سنجی و طراحی نیروگاه به انجام رسیده و یک نمونه هلیوستات نیز ساخته شده‌است.
بالا

 

نیروگاه‌های حرارتی از نوع بشقابی

در این نیروگاهها از منعکس کننده‌هایی که به صورت شلجمی بشقابی می‌باشد جهت تمرکز نقطه‌ای پرتوهای خورشیدی استفاده می‌گردد و گیرنده‌هایی که در کانون شلجمی قرار می‌گیرند به کمک سیال جاری در آن انرژی گرمایی را جذب نموده و به کمک یک ماشین حرارتی و ژنراتور آن را به نوع مکانیکی و الکتریکی تبدیل می‌نماید.
بالا

 

دودکش‌های خورشیدی

روش دیگر برای تولید الکتریسیته از انرژی خورشید استفاده از برج نیرو یا دودکش‌های خورشیدی می‌باشد در این سیستم از خاصیت دودکش‌ها استفاده می‌شود به این صورت که با استفاده از یک برج بلند به ارتفاع حدود ۲۰۰ متر و تعداد زیادی گرم خانه‌های خورشیدی که در اطراف آن است هوای گرمی که بوسیله انرژی خورشیدی در یک گرم خانه تولید می‌شود و به طرف دودکش یا برج که در مرکز گلخانه‌ها قرار دارد، هدایت می‌شود.
این هوای گرم بعلت ارتفاع زیاد برج با سرعت زیاد صعود کرده و باعث چرخیدن پروانه و ژنراتوری که در پایین برج نصب شده ‌است می‌گردد و بوسیله این ژنراتور برق تولید می‌شود هم اکنون یک نمونه از این سیستم در ۱۶۰ کیلومتری جنوب مادرید احداث گردیده که ارتفاع برج آن به ۲۰۰ متر می‌رسد.
بالا

 

مزایای نیروگاههای خورشیدی

نیروگاه‌های خورشیدی که انرژی خورشید را به برق تبدیل می‌کنند امید است در آینده با مزایای قاطعی که در برابر نیروگاه‌های فسیلی و اتمی دارند به خصوص اینکه سازگار با محیط زیست می‌باشند، مشکل برق بخصوص در دوران انجام ذخائر نفت و گاز را حل نمایند. تأسیس و بکارگیری نیروگاه‌های خورشیدی آینده‌ای پر ثمر و زمینه‌ای گسترده را برای کمک به خودکفایی و قطع وابستگی کشور به صادرات نفت فراهم خواهد کرد. اکنون شایسته‌است که به ذکر چند مورد از مزایای این نیروگاه‌ها بپردازیم.

  • تولید برق بدون مصرف سوخت
    نیروگاه‌های خورشیدی نیاز به سوخت ندارند و برخلاف نیروگاه‌های فسیلی که قیمت برق تولیدی آنها تابع قیمت نفت بوده و همیشه در حال تغییر می‌باشد. در نیروگاه‌های خورشیدی این نوسان وجود نداشته و می‌توان بهای برق مصرفی را برای مدت طولانی ثابت نگهداشت.
  • عدم احتیاج به آب زیاد
    نیروگاه‌های خورشیدی بخصوص دودکشهای خورشیدی با هوای گرم احتیاج به آب ندارند لذا برای مناطق خشک مثل ایران بسیار حائز اهمیت می‌باشند. (نیروگاه‌های حرارتی سنتی هنگام فعالیت نیاز به آب مصرفی زیادی دارند).
  • عدم آلودگی محیط زیست
    نیروگاه‌های خورشیدی ضمن تولید برق هیچگونه آلودگی در هوا نداشته و مواد سمّی و مضر تولید نمی‌کنند در صورتی که نیروگاه‌های فسیلی هوا و محیط اطراف خود را با مصرف نفت – گاز و یا ذغال سنگ آلوده کرده و نیروگاه‌های اتمی با تولید زباله‌های هسته‌ای خود که بسیار خطرناک و رادیواکتیو هستند محیط زندگی را آلوده و مشکلات عظیمی را برای ساکنین کره زمین بوجود می‌آورند.
  • امکان تأمین شبکه‌های کوچک و ناحیه‌ای
    نیروگاه‌های خورشیدی می‌توانند با تولید برق به شبکه سراسری برق نیرو برسانند و در عین امکان تأمین شبکه‌های کوچک ناحیه‌ای، احتیاج به تأسیس خطوط فشار قوی طولانی جهت انتقال برق ندارند و نیاز به هزینه زیاد احداث شبکه‌های انتقال نمی‌باشد.
  • استهلاک کم و عمر زیاد
    نیروگاه‌های خورشیدی بدلایل فنی و نداشتن استهلاک زیاد دارای عمر طولانی می‌باشند در حالی که عمر نیروگاه‌های فسیلی بین ۱۵ تا ۳۰ سال محاسبه شده ‌است.
  • عدم احتیاج به متخصص
    نیروگاه‌های خورشیدی احتیاج به متخصص عالی ندارند و می‌توان آنها را بطور اتوماتیک بکار انداخت، در صورتی که در نیروگاه‌های اتمی وجود متخصصین در سطح عالی ضروری بوده و این دستگاهها احتیاج به مراقبتهای دائمی و ویژه دارند.

بالا

 

کاربردهای غیر نیروگاهی

کابردهای غیر نیروگاهی از انرژی حرارتی خورشید شامل موارد متعددی می‌باشد که اهم آنها عبارت‌اند از: آبگرمکن و حمام خورشیدی – سرمایش و گرمایش خورشیدی – آب شیرین کن خورشیدی – خشک کن خورشیدی – اجاق خورشیدی – کوره‌های خورشیدی و خانه‌های خورشیدی.

  • آبگرمکن‌های خورشیدی و حمام خورشیدی
    تولید آب گرم مصرفی ساختمانها اقتصادی‌ترین روشهای استفاده از انرژی خورشیدی است می‌توان از انرژی حرارتی خورشید جهت تهیه آب گرم بهداشتی در منازل و اماکن عمومی به خصوص در مکانهایی که مشکل سوخت رسانی وجود دارد استفاده کرد. چنانچه ظرفیت این سیستمها افزایش یابد می‌توان از آنها در حمامهای خورشیدی نیز استفاده نمود. تاکنون با توجه به موقعیت جغرافیایی ایران تعداد زیادی آب گرمکن خورشیدی و چندین دستگاه حمام خورشیدی در نقاط مختلف کشور از جمله استان‌های خراسان – سیستان و بلوچستان و یزد نصب و راه اندازی شده ‌است.
  • گرمایش و سرمایش ساختمان و تهویه مطبوع خورشیدی
    اولین خانه خورشیدی در سال ۱۹۳۹ساخته شد که در آن از مخزن گرمای فصلی برای بکارگیری گرمای آن در طول سال استفاده شده است. گرمایش و سرمایش ساختمانها با استفاده از انرژی خورشید، ایده تازه‌ای بود که در سالهای ۱۹۳۰ مطرح شد و در کمتر از یک دهه به پیشرفتهای قابل توجهی رسید. با افزودن سیستمی معروف به سیستم تبرید جذبی به سیستم‌های خورشیدی می‌توان علاوه بر آب گرم مصرفی و گرمایش از این سیستم‌ها در فصول گرما برای سرمایش ساختمان نیز استفاده کرد.
  • آب شیرین کن خورشیدی
    هنگامی که حرارت دریافت شده از خورشید با درجه حرارت کم روی آب شور اثر کند تنها آب تبخیر شده و املاح باقی می‌ماند. سپس با استفاده از روشهای مختلف می‌توان آب تبخیر شده را تنظیم کرده و به این ترتیب آب شیرین تهیه کرد. با این روش می‌توان آب بهداشتی مورد نیاز در نقاطی که دسترسی به آب شیرین ندارند مانند جزایر را تأمین کرد.
    آب شیرین خورشیدی در دو اندازه خانگی و صنعتی ساخته می‌شوند. در نوع صنعتی با حجم بالا می‌توان برای استفاده شهرها آب شیرین تولید کرد.
  • خشک کن خورشیدی
    خشک کردن مواد غذایی برای نگهداری آنها از زمانهای بسیار قدیم مرسوم بوده و انسان‌های نخستین خشک کردن را یک هنر می‌دانستند.
    خشک کردن عبارت است از گرفتن قسمتی از آب موجود در مواد غذایی و سایر محصولات که باعث افزایش عمر انباری محصول و جلوگیری از رشد باکتریها می‌باشد. در خشک کن‌های خورشیدی بطور مستقیم و یا غیر مستقیم از انرژی خورشیدی جهت خشک نمودن مواد استفاده می‌شود و هوا نیز به صورت طبیعی یا اجباری جریان یافته و باعث تسریع عمل خشک شدن محصول می‌گردد. خشک کن‌های خورشیدی در اندازه‌ها و طرحهای مختلف و برای محصولات و مصارف گوناگون طراحی و ساخته می‌شوند.
  • اجاقهای خورشیدی
    دستگاههای خوراک پز خورشیدی اولین بار بوسیله شخصی بنام نیکلاس ساخته شد. اجاق او شامل یک جعبه عایق بندی شده با صفحه سیاه رنگی بود که قطعات شیشه‌ای درپوش آنرا تشکیل می‌داد اشعه خورشید با عبور از میان این شیشه‌ ها وارد جعبه شده و بوسیله سطح سیاه جذب می‌شد سپس درجه حرارت داخل جعبه را به ۸۸ درجه افزایش می‌داد. اصول کار اجاق خورشیدی جمع آوری پرتوهای مستقیم خورشید در یک نقطه کانونی و افزایش دما در آن نقطه می‌باشد. امروزه طرحهای متنوعی از این سیستم‌ها وجود دارد که این طرحها در مکانهای مختلفی از جمله آفریقای جنوبی آزمایش شده و به نتایج خوبی نیز رسیده‌اند. استفاده از این اجاقها به ویژه در مناطق شرقی کشور ایران که با مشکل کمبود سوخت مواجه می‌باشند بسیار مفید خواهد بود.
  • کوره خورشیدی
    در قرن هجدهم نوتورا اولین کوره خورشیدی را در فرانسه ساخت و بوسیله آن یک تل چوبی را در فاصله ۶۰ متری آتش زد.
    بسمر پدر فولاد جهان نیز حرارت مورد نیاز کوره خود را از انرژی خورشیدی تأمین می‌کرد. متداول ترین سیستم یک کوره خورشیدی متشکل از دو آینه یکی تخت و دیگری کروی می‌باشد. نور خورشید به آینه تخت رسیده و توسط این آینه به آینه کروی بازتابیده می‌شود. طبق قوانین اپتیک هر گاه دسته پرتوی موازی محور آینه با آن برخورد نماید در محل کانون متمرکز می‌شوند به این ترتیب انرژی حرارتی گسترده خورشید در یک نقطه جمع می‌شود که این نقطه به دماهای بالایی می‌رسد. امروزه پروژه‌های متعددی در زمینه کوره‌های خورشید در سراسر جهان در حال طراحی و اجراء می‌باشد.
  • خانه‌های خورشیدی
    ایرانیان باستان از انرژی خورشیدی برای کاهش مصرف چوب در گرم کردن خانه‌های خود در زمستان استفاده می‌کردند. آنان ساختمانها را به ترتیبی بنا می‌کردند که در زمستان نور خورشید به داخل اتاقهای نشیمن می‌تابید ولی در روزهای گرم تابستان فضای اتاق در سایه قرار داشت. در اغلب فرهنگ‌های دیگر دنیا نیز می‌توان نمونه‌هایی از این قبیل طرحها را مشاهده نمود. در سالهای بین دو جنگ جهانی در اروپا و ایالات متحده طرحهای فراوانی در زمینه خانه‌های خورشیدی مطرح و آزمایش شد. از آن زمان به بعد تحول خاصی در این زمینه صورت نگرفت. حدود چند سالی است که معماران بطور جدی ساخت خانه‌های خورشیدی را آغاز کرده‌اند و به دنبال تحول و پیشرفت این تکنولوژی به نتایج مفیدی نیز دست یافته‌اند مثلاً در ایالات متحده در سال ۱۸۹۰ به تنهایی حدود ۱۰ تا ۲۰ هزار خانه خورشیدی ساخته شده‌است. در این گونه خانه‌ها سعی می‌شود از انرژی خورشید برای روشنایی – تهیه آب گرم بهداشتی – سرمایش و گرمایش ساختمان استفاده شود و با بکار بردن مصالح ساختمانی مفید از اتلاف گرما و انرژی جلوگیری شود.
    در ایران نیز پروژه ساخت اولین ساختمان خورشیدی واقع در ضلع شمالی دانشگاه علم و صنعت و به منظور مطالعه و پژوهش در خصوص بهینه سازی مصرف انرژی و امکان بررسی روشهای استفاده از انواع انرژیهای تجدیدپذیر به ویژه انرژی خورشیدی اجرا گردیده‌است.

بالا

 

سیستمهای فتوولتاییک

به پدیده‌ای که در اثر تابش نور بدون استفاه از مکانیزم‌های محرک، الکتریسیته تولید کند پدیده فتوولتائیک و به هر سیستمی که از این پدیده‌ها استفاده کند سیستم فتوولتائیک گویند. سیستم‌های فتوولتائیک یکی از پر مصرف‌ترین کاربرد انرژی‌های نو می‌باشند و تاکنون سیستم‌های گوناگونی با ظرفیت‌های مختلف (۵/۰ وات تا چند مگاوات) در سراسر جهان نصب و راه اندازی شده‌است و با توجه به قابلیت اطمینان و عملکرد این سیستم‌ها هر روزه بر تعداد متقاضیان آنها افزوده می‌شود. از سری و موازی کردن سلولهای آفتابی می‌توان به جریان و ولتاژ قابل قبولی دست یافت. در نتیجه به یک مجموعه از سلولهای سری و موازی شده پنل (Panel) فتوولتائیک می‌گویند. امروزه اینگونه سلولها عموماً از ماده سیلیسیم تهیه می‌شود و سیلیسیم مورد نیاز از شن و ماسه تهیه می‌شود که در مناطق کویری کشور، به فراوانی یافت می‌گردد. بنابراین از نظر تأمین ماده اولیه این سلولها هیچگونه کمبودی در ایران وجود ندارد. سیستمهای فتوولتائیک را می‌توان بطور کلی به دو بخش اصلی تقسیم نمود که بطور خلاصه به توضیح آنها می‌پردازیم.

  • پنلهای خورشیدی:
    این بخش در واقع مبدل انرژی تابشی خورشید به انرژی الکتریکی بدون واسطه مکانیکی می‌باشد. لازم به این بخش در واقع کلیه مشخصات سیستم را کنترل کرده و توان ورودی پنلها را طبق طراحی انجام شده و نیاز مصرف کننده به بار یا باتری تزریق و کنترل می‌کند لازم به ذکر است که در این بخش مشخصات و عناصر تشکیل دهنده با توجه به نیازهای بار الکتریکی و مصرف کننده و نیز شرایط آب و هوایی محلی تغییر می‌کند.
  • مصرف کننده یا بار الکتریکی:
    با توجه به خروجی DC پنلهای فتوولتائیک، مصرف کننده می‌تواند دو نوع DC یا AC باشد، همچنین با آرایشهای مختلف پنلهای فتوولتائیک می‌توان نیاز مصرف کنندگان مختلف را با توانهای متفاوت تأمین نمود. با توجه به کاهش روز افزون ذخائر سوخت فسیلی و خطرات ناشی از بکارگیری نیروگاههای اتمی، گمان قوی وجود دارد که در آینده‌ای نه چندان دور سلولهای خورشیدی به انرژی برق به‌عنوان جایگزین مناسب و بی خطر برای سوختهای فسیلی و نیروگاههای اتمی توسط بشر بکار گرفته شود.

بالا

 

مصارف و کاربردهای فتوولتائیک
  • مصارف فضانوردی و تأمین انرژی مورد نیاز ماهواره‌ها جهت ارسال پیام
  • روشنایی خورشیدی
    در حال حاضر روشنایی خورشیدی بالاترین میزان کاربرد سیستم‌های فتوولتائیک را در سراسر جهان دارد و سالانه دهها هزار نمونه از این سیستم در سراسر جهان نصب و راه اندازی می‌گردد، مانند برق جاده‌ها و تونلها بخصوص در مناطقی که به شبکه برق دسترسی ندارند، تأمین برق پاسگاههای مرزی که دور از شبکه برق هستند، تأمین برق مناطقی شکاربانی و مناطق حفاظت شده نظیر جزیره‌های دور افتاده که جنبه نظامی دارند.
  • سیستم تغذیه کننده یک واحد مسکونی
    انرژی مورد نیاز کلیه لوازم برقی منازل (شهری و روستایی) و مراکز تجاری را می‌توان با استفاده از پنلهای فتوولتائیک و سیستمهای ذخیره کننده و کنترل نسبتاً ساده، تأمین نمود.
  • سیستم پمپاژ خورشیدی
    سیستم پمپهای فتوولتائیک قابلیت استحصال آب از چاهها، قنوات، چشمه‌ها، رودخانه‌ها و ….. را جهت مصارف متنوعی دارا می‌باشد.
  • سیستم تغذیه کننده ایستگاههای مخابراتی و زلزله نگاری
    اغلب ایستگاههای مخابراتی و یا زلزله نگاری در مکانهای فاقد شبکه سراسری و صعب العبور و یا در محلی که احداث پست فشار قوی به فشار ضعیف و تأمین توان الکتریکی ایستگاه مذکور صرفه اقتصادی و حفاظت الکتریکی ندارد نصب شده‌اند.
  • ماشین حساب، ساعت، رادیو، ضبط صوت و وسایل بازی کودکانه یا هر نوع وسیله‌ای که تاکنون با باطری خشک کار می‌کرده‌است یکی دیگر از کاربردهای این سیستم می‌باشد.
    مثلاً ژاپن در سال ۱۹۸۳ حدود ۳۰ میلیون ماشین حساب خورشیدی تولید کرده‌است که سلولهای خورشیدی بکار گرفته در آنها مساحتی حدود ۲۰ هزار متر مربع و توان الکتریکی معادل ۵۰۰ کیلووات داشته‌اند.
  • نیروگاههای فتوولتائیک
    همزمان با استفاده از سیستم‌های فتوولتائیک در بخش انرژی الکتریکی مورد نیاز ساختمانها اطلاعات و تجربیات کافی جهت احداث واحدهای بزرگ‌تر حاصل گردید و همه اکنون 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 راه اندازی شده‌است ولی این تأسیسات دارای هزینه ساخت، راه اندازی و نگهداری بالایی می‌باشند که فعلاً مقرون به صرفه و اقتصادی نیست.
  • یخچالهای خورشیدی
    از یخچالهای خورشیدی جهت سرویس دهی و ارائه خدمات بهداشتی و تغذیه‌ای در مناطق دور افتاده و صعب العبور استفاده می‌گردد. عملکرد مناسب یخچالهای خورشیدی تا حدی بوده‌است که در طی ۵ سال گذشته بیش از ۱۰۰۰۰ یخچال خورشیدی برای کاربردهای بهداشتی و درمانی در سراسر آفریقا راه اندازی شده‌است.
  • سیستم تغذیه کننده پرتابل یا قابل حمل
    قابلیت حمل و نقل و سهولت در نصب و راه اندازی از جمله مزایای این سیستم‌ها می‌باشد بازده توان این سیستم‌ها از ۱۰۰ وات الی یک کیلو وات تعریف شده‌است. از جمله کاربردهای آن می‌توان به تأمین برق اضطراری در مواقع بروز حوادث غیر مترقبه، سیستم تغذیه کننده یک چادر عشایری و کمپ‌های جنگلی اشاره نمود.

بالا

انرژی های سبز و فواید استفاده از آن

دسترسی کشورهای درحال توسعه به انواع منابع جدید انرژی، برای توسعه اقتصادی آنها اهمیت اساسی دارد و پژوهش های جدید نشان داده که بین سطح توسعه یک کشور و میزان مصرف انرژی آن، رابطه مستقیمی برقرار است. با توجه به ذخایر محدود انرژی فسیلی و افزایش سطح مصرف انرژی در جهان فعلی، دیگر نمی توان به منابع موجود انرژی متکی بود.

درکشور ما نیز، با توجه به نیاز روز افزون به منابع انرژی و کم شدن منابع انرژی فسیلی، ضرورت سالم نگه داشتن محیط زیست، کاهش آلودگی هوا، محدودیت های برق رسانی و تأمین سوخت برای نقاط و روستاهای دورافتاده و… استفاده از انرژی های نو مانند: انرژی باد، انرژی خورشید هیدروژن، انرژی های داخل زمین می تواند جایگاه ویژه ای داشته باشد.
امروزه، بحران های سیاسی، اقتصادی و مسائلی نظیر محدودیت دوام ذخایر فسیلی، نگرانی های زیست محیطی، ازدحام جمعیت، رشد اقتصادی و ضریب مصرف، همگی مباحث جهان مشمولی هستند که با گستردگی تمام، فکر اندیشمندان را در یافتن راهکاهای مناسب در حل مناسب معضلات انرژی در جهان، به خصوص بحران های زیست محیطی، به خود مشغول داشته است. بدیهی است امروزی، پشتوانه اقتصادی و سیاسی کشورها، بستگی به میزان بهره وری آنها از منابع فسیلی دارد و تهی گشتن منابع فسیلی، نه تنها تهدیدی است برای اقتصاد کشورهای صادرکننده، بلکه نگرانی عمده ای را برای نظام اقتصادی ملل وارد کننده به وجود آورده است. صاحبان منابع فسیلی بایستی واقع نگرانه بدانند که برداشت امروز ایشان از ذخایر فسیلی، مستلزم بهره وری کمتر فردا و نهایتاً، تهی شدن منابع شان در مدت زمانی کمتر خواهد بود.
خوشبختانه، بیشتر ممالک جهان به اهمیت و نقش منابع مختلف انرژی، به ویژه انرژی های تجدیدپذیر (نو) در تأمین نیازهای حال وآینده پی برده و به طور گسترده، در توسعه بهره برداری از این منابع لایزال، تحقیقات وسیع و سرمایه گذاری های اصولی می کنند. با توجه به این گونه گرایش های اساسی و فزاینده در زمینه استفاده از انرژی های تجدید پذیر و فناوری های مربوط در کشورهای صنعتی و در حال توسعه در ایران نیز لازم است راهبردها و برنامه های زیر بنای و اصولی تدوین شود.

گرایش جهانی در توجه به بهره برداری از انرژی های تجدید پذیر و پیامدهای زیست محیطی ایجاب کرده که سازمان ها و مراکز متعددی در ایران، علاقمند به اجرای پروژهایی در این زمینه باشند، هر چند این گونه فعالیت ها لازم و مؤثر است، ولی آیا این اقدامات طبق برنامه ریزی و تحقیقات اصولی در سطح ملی انجام می گیرند یا این را انفعالی وبه صورت پراکنده، تفویض مستقل و سیلقه ای اجرا می کنند. بدین ترتیب است که هنوز بسیاری از چالش ها و سؤال ها در توجیه و دفاع از توسعه بهره برداری از انرژی های تجدیدپذیر در ایران، بدون جواب مانده اند.
بدیهی است که این گونه روند توسعه، بدون برنامه جامع و مدرن، صحیح و پایدار نخواهد بود. تدوین راهبردی جامع جهت بهره وری بهتر از انرژی در کشور، مستلزم شناخت کامل وضعیت کنونی و تعیین دقیق وضعیت مطلوب آن در جمیع جهات است.
انتظار می رود با توسعه بهره برداری از انرژی های پاک در ایران، طبق نتایج ارائه شده دراین رساله و بر مبنای راهبردی و برنامه ای مدون بتوان بسیاری از چالش ها را شناسایی و راهکارهای مناسب را انتخاب و تبیین نمود. امید است روند کاری ارائه شده بتواند به ابهامات و سؤالهای مهمی چون:

  • میزان پتانسیل هر یک از حامل های انرژی تجدیدپذیر در ایران
  • شناسایی وانتخاب مناطق مناسب(سایت یابی)
  • چشم اندازی مدون برای آینده انرژی های تجدیدپذیر (به ویژه انرژی پاک هیدروژن) در ایران
  • توجیه اقتصادی با توجه با عوامل گوناگون مطروحه
  • برنامه ریزی، نحوه و ظرفیت سرمایه گذاری، با تشخیص ارجحیت برای هر یک از انرژی های تجدیدپذیر
  • برنامه ای مدون جهت توسعه فناوری های مربوط در ایران
  • ظرفیت و قابلیت جانشین
اهمیت موضوع

امروزه تبعات مداخله انسان در محیط زیست بیش از هر زمانی متجلی شده است. مفهوم توسعه با رعایت حفاظت از محیط طبیعی و زیست محیط مترادف است و در شاخص های اقتصادی حساب های ملی، همچون تولید نا خالص داخلی، ملحوظ نمودن منابع طبیعی و زیست محیطی نیز مطرح است.
انرژی، یک نیاز اساسی برای استمرار توسعه اقتصادی، تدارک و تأمین رفاه و آسایش زندگی بشری است. در حال حاضر، مصرف انرژی جهان Gtoelyr 10 (معادل ۱۰ میلیارد تن نفت خام درسال) بوده و پیش بینی شود که این ارقام در سال ۲۰۱۰ و ۲۰۲۰ به ترتیب به ۱۲ و ۱۴ Gtoelyr افزایش یابد این ارقام نشان می دهند که میزان مصرف انرژی جهان در قرن آینده عظیم بوده و بالطبع، این سؤال مهم مطرح است که آیا منابع انرژی های فسیلی در قرن آینده جوابگوی نیاز انرژی جهان برای بقا، تکامل و توسعه خواهند بود؟ حداقل به سه دلیل عمده، جواب این سؤال منفی است و باید منابع جدید انرژی را جانشین منابع قدیم کرد. این دلایل عبارتند از: محدودیت و در عین حال مرغوبیت انرژی های فسیلی که ازنظر منطقی کاربردهای بهتر از احتراق دارند و همچنین مسائل و مشکلات زیست محیطی، به طوری که امروزه حفظ سلامت اتمسفر، از مهم ترین پیش شرط های توسعه اقتصادی پایدار جهانی به شمار می آید.

آلاینده های ناشی از احتراق و افزایش غلظت دی اکسید کربن در اتمسفر و پیامدهای آن، جهان را باتغییرات برگشت ناپذیر و تهدید آمیزی مواجه ساخته است. افزایش دمای کره زمین، تغییرات آب و هوای، بالا آمدن سطح دریاها و در نهایت، تشدید منازعات بین المللی، از جمله این پیامدها محسوب می شوند. از سوی دیگر، اتمام قریب الوقوع منابع فسیلی و پیش بینی افزایش قیمت، سیاست گذاران را به پیشنهاد موازین و سیاست هایی برای کنترل محیط زیست و پژوهشگران را به توسعه منابع با آلودگی کمتر و تجدید پذیری که توان بالقوه ای برای جانشینی با سیستم انرژی کنونی دارند، ترغیب می کند.

کلیه انرژی های تجدید پذیر، روز به روز سهم بیشتری در سیستم تأمین انرژی جهان به عهده می گیرند. این منابع، امکان پاسخ گویی همزمان به هر دو شکل اساسی منابع فسیلی را نوید می دهند. انرژی های تجدید پذیر، اساساً با طبیعت سازگاز بوده و آلودگی ندارند و چون تجدید پذیرند پایانی برای آنها وجود ندارد. ویژگی های دیگر این منابع، پراکندگی و گستردگی آنها در تمام جهان، نیاز به فناوری پایین تر، انرژی های تجدید پذیر را – به ویژه برای کشورهای در حال توسعه – از جاذبه بیشتری برخوردار کرده هم از این رو، در برنامه ها و سیاست های بین المللی، از جمله در برنامه های سازمان ملل متحد، در راستای توسعه پایدار جهانی، نقش ویژه ای به منابع تجدید پذیر انرژی محول شده است. اما سازگار کردن منابع تجدید پذیر؛ با سیستم کنونی مصرف انرژی جهان، هنوز با مشکلاتی همراه است که برای حل آنها، حجم مهمی از تحقیقات علمی جهان را در دهه های اخیر به خود اختصاص داده است.

با توجه به فناوری کنونی بشر، انرژی هسته ای و انرژی برق آبی، دو نوع انرژی جانشین برای سوخت فسیلی می باشند. گفتنی است که پتانسیل برق آبی در جهان محدود بوده و از طرف دیگر انرژی اتمی نیز، تقریباً در تمامی اروپا، ساخت نیروگاه های اتمی متوقف شده است. کشور ایران از لحاظ منابع مختلف انرژی، یکی از غنی ترین کشورهای جهان محسوب می شود و از یک سو دارای منابع گسترده فسیلی نفت و گاز است و از سوی دیگر، دارای پتانسیل فراوان انرژی های تجدید پذیر، همچون باد، ژئو ترمال، خورشیدی و… می باشد. اما ایران، کشور کم آبی است و نیروگاه های آبی بزرگ، دارای پتانسیل محدودی هستند. لذا در چشم انداز دراز مدت جانشین دیگری غیر از تجدید پذیری به عنوان منبع انرژی دیده نمی شود.
از منظری دیگر، هر انرژی به لحاظ فناوری ساخت و بهره برداری، مسائل زیست محیطی، ویژگی های فنی، امکان دستیابی، توزیع جغرافیایی و سایر ویژگی ها، دارای مشخصه های خاص خود است. بنابراین، تنوع استفاده از انرژی های مختلف، کشور را به لحاظ تأمین انرژی در وضعیت مطمئن تری قرار خواهد داد و لازم است فناوری آنها در کشور ایجاد شود. البته، فناوری که به میزان زیادی متکی به صنعت، مواد اولیه منابع داخلی است خود بخود، محتاج ارز خارجی کمتری است و از سوی دیگر، فرصت های اشتغال و افزایش تولید داخلی را هموار می سازد. برای رسیدن به این هدف ها، لازم است نظام قیمت گذاری انواع حامل های انرژی، با توجه به هزینه واقعی آنها اصلاح شده و اقدامات اساسی جهت تشویق سرمایه گذاری بخش خصوصی صورت گیرد.
ضروری است دولت با پرداخت وام های دراز مدت، واگذاری یارانه های تخصیص یافته در بخش سوخت های فسیلی به سرمایه گذاری در بخش انرژی های تجدید پذیر و فراهم آوردن امکان انتقال دانش فنی، زمینه های لازم را برای ساخت و توسعه تأسیسات انرژی های گفته شده در کشور فراهم آورد.
چشم انداز انرژی و محیط زیست جهان تا سال ۲۰۳۰ آب و هوای زمین در نتیجه فعالیت های انسان، به ویژه در بخش انرژی، تغییرات بسیاری یافته است، عمده تغییرات آب و هوایی و زیست محیطی در جهان در سال های اخیر را می توان به شرح زیر خلاصه کرد:

  • میزان انتشار CO2 در، ۲۰۰ سال گذشته ۳۱ درصد افزایش یافته است.
  • میزان انتشار CH4 از سال ۱۸۰۰ به دو برابر افزایش یافته است.
  • دمای سطحی کره زمین در قرن گذشته نسبت به متوسط، ۱۴ درجه سانتی گراد معمول، از ۴/۰ تا ۸/۰ درجه افزایش یافته است.
  • دهه ۱۹۹۰ به احتمال زیاد گرم ترین دهه در ۱۰۰ سال گذشته بوده است.
  • از دهه ۱۹۵۰، دمای حداقل در شب به دو برابر دمای حداقل در روز افزایش یافته است.
  • تعداد روزهای سرد سال، تقریباً برای تمام نواحی زمین در قرن گذشته کاهش یافته است.
  • نزولات جوی در نیمکره شمالی، ۵ تا ۱۰ درصد افزایش یافته است، هرچند در نواحی خشک (به خصوص آفریقای شمالی وغربی)، این روند معکوس بوده است.
  • در اثر افزایش نزولات جوی در عرصه های جغرافیایی میانی و بالا شاهد سیل و طوفان های عظیم و افزون بوده ایم.
  • در قرن گذشته، سطح آب های آزاد دریاها در جهان به طور متوسط سالانه ۱ الی ۲ میلی متر افزایش یافته است.
  • از دهه ۱۹۵۰ تاکنون، در تابستان یخ های دریای شمال تا ۴۰ درصد نازک تر و ۱۰ تا ۱۵ درصد کم عرض تر شده اند.
  • پدیده ال.نی.نو، به کرات و به طور شدیدتر و پایدارتری اتفاق افتاده است.
  • فصل رویش تا حدود ۱ تا ۴ روز در هر دهه، در عرض ۴۰ سال گذشته طولانی تر شده اند. – پرندگان، گیاهان، حشرات و ماهیان به طرف قطب ها وعرض های بالاتر تغییر مکان داده اند. پیش بینی می شود بیش از ۶۰ درصد افزایش مصرف انرژی پایه در جهان در دوره زمانی ۲۰۰۰ تا ۲۰۳۰ ناشی از رشد تقاضای انرژی در کشورهای در حال توسعه، به ویژه آسیا خواهد بود. طبق پیش بینی های انجام شده توسط آژانس بین المللی انرژی، براساس سناریوی ادامه روند موجود، تقاضای جهانی برای انرژی پایه، بین سال های ۲۰۰۰ تا ۲۰۳۰ با میانگین نرخ رشد ۷/۱ درصد درسال به ۳/۱۵ میلیارد تن معادل نفت خواهد رسید، این امر، به معنی افزایش ۶۷ درصدی مصرف انرژی پایه، معدل ۱/۶ میلیارد تن معادل نفت نسبت به سطح مصرف کنونی ظرف ۳۰ سال آینده است.

در ۳۰ سال آینده میزان انتشار دی اکسید کربن در اثر تولید و مصرف انرژی، با آهنگی سریع تراز رشد مصرف انرژی پایه، افزایش خواهد یافت. میزان انتشار آن بین سال های ۲۰۰۰ تا ۲۰۳۰ با رشد یکنواخت ۸/۱ درصد در سال، در نهایت به ۳۸ میلیارد تن در سال خواهد رسید که به منزله ۷۰ درصد افزایش نسبت به میزان انتشار سالانه کنونی است. دو سوم این افزایش ناشی از مصرف در کشورهای درحال توسعه خواهد بود و بخش تولید نیرو و حمل و نقل، بیش از ۷۵ درصد افزایش انتشار دی اکسیدکربن را موجب خواهند شد و مکان جغرافیایی رشد انتشار دی اکسید کربن از کشورهای صنعتی به کشورهای درحال توسعه منتقل خواهد شد.

 

تقسیم بندی انواع انرژی

انرژی، استعداد و توانایی انجام کار را بیان می کند، انرژی شکل های مختلفی دارد که عبارتند از:

انرژی مکانیکی، انرژی زمین گرمایی، شیمیایی، الکتریکی، تابشی و انرژی اتمی، که همه انواع انرژی می توانند به همدیگر تبدیل شوند. به طور کلی و به لحاظ اقتصادی که موضوع اصلی چگونگی استفاده از انواع انرژی می باشد، انرژی در جهان به چهار گروه عمده زیر تقسیم می شود:

  • انرژی های آلوده کننده وتجدید ناپذیر؛
  • انرژی های آلوده کننده وتجدید پذیر؛
  • ج: انرژی های بدون آلودگی وتجدید ناپذیر؛
  • انرژی های بدون آلودگی وتجدید ناپذیر ونامحدود.
اهمیت توجه به انرژی های پاک

امروزه انرژی های نو به رغم ناشناخته ماندن، به سرعت درحال گسترش و نفوذ است و غفلت از آن، غیرقابل جبران خواهد بود، انرژی خورشیدی، بادی، آبی، بیوماس، بیوگاز وانرژی زمین گرمایی از عمده ترین منابع انرژی های پاک می باشند. وقوع سه عامل در سال ۱۹۹۵ میلادی، سبب ایجاد نقطه عطفی برای انرژی های تجدید پذیر، به خصوص انرژی باد شده است.

  • تغییرات آب و هوایی بر اثر انباشت گازهای گلخانه ای در جو
  • افزایش تقاضای مصرف انرژی برق در سراسر جهان
  • گشوده شدن چشم انداز نوید بخشی در مورد انرژی های تجدید پذیر بود که با صراحت از سوی کارشناسان اعلام شد

باید در نظر گرفت که در واقع، در ازاء هر کیلووات ساعت برق تولیدی از انرژی های تجدید پذیر به جای زغال سنگ از انتشار حدود یک کیلوگرم CO2 جلوگیری خواهد شد. بنابراین به عنوان نمونه، برای هر یک درصد انرژی متداول که توسط انرژی باد جانشین شود، حدود ۱۳ درصد انتشار گاز CO2 کاهش می یابد. همچنین، کاهش سولفور و اکسید نیترات (عوامل باران اسیدی) یکی دیگر از منابع محیط زیستی انرژی باد است.

در ایران، وجود زمینه مناسب اقلیمی و تابش آفتاب در بیشتر مناطق و در اکثر فصول سال، همچنین وجود پستی و بلندی ها در مسیر نهرهای آب، داشتن مناطق واجد پتانسیل بالای باد و قابلیت های تولید انرژی زمین گرمایی، زمینه لازم و مناسبی را برای استفاده و گسترش انرژی های نو و پاک فراهم آورده است. در این راستا، با توجه به افزایش توان مهندسی کشور در ساخت نیروگاه های برق آبی، در سال های اخیر، امید است استفاده از پتانسیل های برق آبی به یک اولویت در ساخت نیروگاه های جدید تبدیل شود در سال ۱۳۸۱، ظرفیت نیروگاه های آبی کشور به ۱۰ درصد کل ظرفیت نصب شده، تولید برق کشور رسید.
در ضمن استفاده از انرژی های بادی و زمین گرمایی و نیز استفاده حرارتی از انرژی خورشیدی (آبگرمکن های خورشیدی) نزدیک به اقتصادی شدن است. اگر چه، نیروگاه های حرارتی خورشیدی و فتوولتائیک تا افق دو دهه آینده، اقتصادی نخواهد بود، لیکن توسعه تحقیقات و کسب فن آوری های ساخت آنها، با توجه به پتانسیل عظیم انرژی خورشیدی در ایران از اهمیت بالایی برخوردار است.

با این وجود، ایران در راه بکارگیری انرژی های نو با موانع عمده و اساسی مواجه است. یکی از این موانع، وجود نفت ارزان و منابع غنی هیدروکربنی در کشور است. نبود شناخت از انرژی های نو و مجهول ماندن مزایای آن توسط مردم و مسئولان از دیگر موانع دستیابی به انرژی های نو، نبود توجیه اقتصادی، علی الخصوص در این برهه زمانی است.
انرژی های پایان پذیر و آلاینده محیط زیست نفت، گاز طبیعی، زغال سنگ و انرژی هسته ا ی، که در حال حاضر، عمده منابع تأمین کننده انرژی در جهان هستند، همه دارای آلاینده های زیست محیطی و جبران ناپذیر در زمین و فضا، از قبیل افزایش CO2، افزایش دمای زمین، ذوب شدن یخ های قطب ها، از بین بردن لایه ازن و… هستند که حرکت دانش بشری برای تأمین انرژی جهان در آینده باید به سوی تأمین انرژی جهان از انرژی های پاک و جانشینی آن با انرژی های آلاینده باشد.

 

انرژی برق آبی

در سال ۲۰۰۱، مصرف جهانی انرژی برق آبی به رقم ۲۶۲۷ تراوات ساعت رسید. در این سال، آمریکای شمالی ۸/۲۱ درصد، اروپا ۹/۲۳ درصد، کشورهای آسیا و اقیانوسیه ۷/۲۱ درصد، آمریکای جنوبی و مرکزی ۲۰ درصد، کشورهای شوروی سابق ۷/۵ درصد، آفریقا ۱/۳ درصد و خاورمیانه ۳/۰ درصد، مصرف انرژی برق آبی جهان را به خود اختصاص داده اند. در میان کشورهای جهان، بیشترین سهم مصرف، به کانادا، برزیل، چین و آمریکا، به ترتیب با ۶/۱۲، ۳/۱۰، ۸/۹ و ۱/۸ درصد ازمصرف جهانی تعلق داشت.

 

انرژی خورشیدی

حدود دو دهه پس از ورود سلول های فتوولتائیک به عرصه عمومی تولید انرژی، ارتباط تنگاتنگ سیاست و منابع انرژی موجب شد تا دیگر جایی برای بحث توجیه اقتصادی یافتن برای روی آوردن به سمت بهره گیری از انرژی خورشید و تولیدی الکتریسته نماند. در ایران، چون ایران روی کمربند خورشیدی جهان قرار گرفته است و یکی از کشورهایی است که از تابش نور خورشید با قدرت و توان مطلوب برخوردار بوده و از مناطق بسیار مستعد برای بهره گیری از این انرژی است، به طوری که میزان تابش متوسط روزانه آفتاب به ۴ کیلووات ساعت بر متر مربع می رسد و متوسط تعداد ساعات آفتابی، از ۲۸۰۰ ساعت درسال بیشتر است. البته، مقادیر ذکر شده به طور متوسط بیان شده اند و در شهرهای کویری کشور همچون یزد، ساعات آفتابی به ۳۲۰۰ ساعت نیز می رسد. با توجه به این که، ایران کشور کوهستانی است که اکثر نقاط آن در ارتفاعی بالاتراز ۱۰۰۰ متر از سطح دریا واقع شده اند توان دریافتی از تابش نور خورشید آن بیشتر خواهد بود.

گفتنی است که مصرف انرژی های تجدید پذیر ایران پایین بوده و از این رو، هنوز انرژی خورشیدی رسماً تجاری نشده است. مناطقی که پتانسیل بالایی برای انرژی خورشیدی دارند؛ عبارتند از: شیراز، تهران، خراسان، یزد و سمنان. طرح های خورشیدی شامل نیروگاه دریافت کننده مرکزی، سهموی خطی، سیستم فتوولتائیک و آبگرمکن های خورشیدی می باشند.

بررسی امکان استفاده از انرژی خورشیدی از دیدگاه اقتصادی

هر چند هزینه استفاده از انرژی خورشیدی بسیار بالاست، ولی امروزه در سیاست گذاری ها فقط هزینه سیستم های خورشیدی در نظر گرفته نمی شود، بلکه فواید حاصل از بکارگیری آنها، مانند کاهش آلودگی محیط زیست نیز مدنظر قرار می گیرد، با وجود تمام مسائلی که مطرح می شود، می توان مناطقی از کشور را یافت که استفاده از انرژی خورشیدی در آنها توجیه اقتصادی دارد. به عنوان نمونه، استفاده ازسلول های خورشیدی در مناطق دور دست رامی توان در عرض چند سال به قیمت روز رساند. با توجه به فناوری های موجود و وسعت استفاده از انرژی خورشیدی در دنیا، به نظر می آید در بخش هایی مانند گرمایش ساختمان ها، تولید آب گرم، طبخ غذا، خشک کن ها و آب شیرین کن ها، این انرژی می تواند با انرژی های رایج رقابت کند. تحقیقات انجام شده نشان می دهد که درحال حاضر، ساخت نیروگاه های مستقل خورشیدی به صرفه نیست بلکه نیروگاه های چرخه ترکیبی، همچون خورشیدی- گازی یا خورشیدی- بخاری بسیار اقتصادی خواهند بود.
یکی از موانع مهم در استفاده از انرژی های خورشیدی، سرمایه بر بردن صنایع خورشیدی است که باید راهکارهای اساسی آن اندیشیده شوند. انواع مختلف انرژی های تجدید پذیر بر اثر وجود آفتاب تولید شده اند. سلول های فتوولتائیکی که تولید برق می کنند، سیستم های سهموی و برج های متمرکز کننده خورشیدی، انرژی باد وانرژی زمین گرمایی همگی انرژی خود را از خورشید می گیرند، هم اکنون در کشورهای اروپایی به شدت روی انرژی خورشیدی کار می شود و استفاده از این انرژی، حرف اول زندگی بشر را در آینده خواهد زد.

 

انرژی باد

در چند سال گذشته، میانگین رشد سالانه انرژی باد در دنیا حدود ۳۰ درصد گزارش شده است که بیشترین نرخ رشد را در میان سایر منابع انرژی در دنیا برخوردار است. کل ظرفیت برق بادی در جهان در سال ۲۰۰۱ به ۲۴۰۰۰ مگا وات رسید. اروپا در حال حاضر؛ بیش از ۷۰ درصد از برق بادی جهان را تولید می کند و حدود دو سوم از ظرفیت های اضافه شده تولید در سال ۲۰۰۱، به کشورهای اروپایی اختصاص دارد. در حال حاضر، مزرعه های بادی در آمریکا حدود ۱۰ میلیارد کیلو وات ساعت در سال برق تولید می کنند که از نظر ملاحظات زیست محیطی و مبارزه با تولید گازهای گلخانه ای، این میزان انرژی باد می تواند سالانه از انتشار ۵/۷ میلیون تن دی اکسید کربن جلوگیری کند.
استفاده از انرژی برق در ایران در پروژه «تعیین پتانسیل باد درایران»، ۲۶ منطقه کشور شامل ۴۵ سایت مورد مطالعه قرار گرفت که براساس نتایج این پروژه، ایران کشوری با باد متوسط است، ولی برخی از مناطق آن، دارای باد مناسب و مداومی برای تولید برق می باشند. توان بالقوه انرژی باد در سایت های مطالعه شده حدود ۶۵۰۰ مگا وات بوده و اکثر نقاط دارای پتانسیل، در مناطق شرقی کشور واقع شده اند.

در میان انواع انرژی های تجدید پذیر، انرژی باد هزینه سرمایه گذاری اولیه کمتری دارد. با بهبود فناوری، افزایش توربین ها و رفع محدودیت ها، کاهش چشمگیری در این هزینه متصور است. در حال حاضر، برق تولیدی از سوخت های فسیلی، ارزان تر از برق تولیدی از توربین های بادی است. که هزینه بهره برداری از انرژی باد حدود ۸۵ درصد در طول ۲۰ سال گذشته کاهش نشان می دهد.

 

انرژی زمین گرمایی (ژئوترمال)

انرژی زمین گرمایی، از حرارت حاصل از تجزیه مواد رادیواکتیو، هسته مذاب کره زمین، کوه زایی و واکنش های درون زمین سرچشمه می گیرد. تقریباً در همه جا، در قسمت های کم عمق زمین و یا در ۱۰ فوت بالاتر از سطح زمین درجه حرارت تقریباً یکنواخت باقی می ماند و بین ۵۰ تا ۶۰ درجه فارنهایت (۱۰ تا ۱۶ درجه سانتیگراد) می باشد. چشمه های آب گرم، نمونه هایی از انرژی زمین گرمایی هستند، آب توسط سنگ های زیر زمین گرم می شوند و سپس در سطح زمین جریان می یابند. حدود بیست کشور از این انرژی برای گرم کردن خانه ها، آب و یا برای تولید الکتریسیته استفاده می کنند در حال حاضر بازده کلی این سیستم کمتراز یک درصد از انرژی مورد نیاز جهان است.
درسال ۲۰۰۰ حجم تولید برق و حرارت از انرژی زمین گرمایی در جهان ۶۵/۴۹۲۶۱ گیگاوات ساعت برق بوده است.

 

انرژی زیست توده

گونه های مختلفی از انرژی، سوخت های منابع جامد و گازی، حرارت، مواد شیمیایی و دیگر مواد را می توان به وسیله فناوری های بیو انرژی، از منابع گیاهی- جانوری تجدید پذیر به دست آورد. تحقیقات و گسترش فناوری های این نوع سوخت در سه حوزه اصلی صورت می پذیرد: تولید سوخت، پیدا کردن کاربردهای آن، ایجاد کردن زیرساخت های مناسب توزیع زیست توده، چهارمین منبع بزرگ انرژی در جهان بوده و حدود ۱۴ درصد انرژی جهان را فراهم می کند و زیست توده یا بیوماس، اصطلاحی است که برای توصیف یک رشته از محصولاتی که از فرآیند نور ساخت (فتوسنتز) به دست می آید، به کار می رود. کاربرد اقتصادی بسیار رایج انرژی زیست توده، استفاده از مواردی است که برای منظورهای دیگر جمع آوری شده اند، نظیر پس مانده های حاصل از کشاورزی، غذا و ضایعات شهری.

 

انرژی های دریایی

دریاها با فرآیندهای مختلف فیزیکی، انرژی را دریافت و ذخیره نموده و سپس آن را از دست می دهند. این انرژی به صورت موج، جزر و مد، اختلاف درجه حرارت و اختلاف غلظت نمک در اعماق مختلف آب دریا وجود دارد که می توان از هر یک از آنها بهره برداری کرد. انرژی امواج دریا عبارت است از: انرژی مکانیکی منتقل شده از باد که امواجی با پریود کوتاه، آن را به صورت انرژی پتانسیل و جنبشی در خود ذخیره می کنند. انرژی موج حاصله در مناطق ساحلی در حدود ۲ تا ۳ میلیون مگاوات برآورد می شود.
نوع دیگر انرژی جزر و مد که در اثر حرکت دورانی زمین و جاذبه ماه و خورشید به صورت امواج با پریود بلند ذخیره می شوند که با ساخت یک سد در دهانه منطقه جزر و مد می توان از آن استفاده کرد. که بزرگ ترین سایت جزر و مد کنونی در جهان یک ایستگاه تولید نیروی برق در فرانسه است که ۲۴۰ مگا وات انرژی الکتریسته تولید می کند. دیگر انرژی ذخیره شده در آب های گرم سطحی که به خاطر وجود آب های عمیق و سرد اقیانوس ها قابل استفاده است و تحت عنوان انرژی حرارتی دریاها مورد بحث قرار می گیرند سیستم هایOTEC1 این انرژی گرمایی را به انرژی الکتریسیته تبدیل می کنند که گاهی در این فرآیند آب شیرین نیز تولید می شود. این نیروگاه ها برای تولید بار پایه بسیار مناسب هستند. درنهایت، انرژی موجود در اختلاف شوری بین آب های شیرین رود ها و آب شور دریاها، انرژی گرادیان نمک می باشد.

 

هیدروژن و پیل سوختی

هیدروژن عمده ترین گزینه مطرح به عنوان حامل جدید انرژی است. فراوانی، سهولت تولید از آب، مصرف تقریباً منحصر به فرد و سودمندی زیست محیطی ذاتی هیدروژن، از جمله ویژگی هایی است که آن را از دیگر گزینه های مطرح، متمایز می کند.
استفاده از پیل های سوختی (Fuel Cell)، جهت تأمین هم زمان الکتریسیته و حرارت به روش الکتروشیمیایی است. در این روش، که به عبارتی می توان آن را عمل الکترولیز معکوس قلمداد کرد، انرژی شیمیایی ذخیره شده در سوخت های فسیلی، بدون احتراق استخراج می شوند. این سیستم ها در مقایسه با سایر روش ها، از کارآیی زیادی برخوردار هستند و آلودگی کمی تولید می کنند. پیل های سوختی، راه حل مناسبی برای مشکلات مختلف مربوط به انرژی هستند. هیدروژن را می توان با استفاده از انواع منابع انرژی اولیه تولید کرد و درتمام موارد و کاربردهای سوخت های فسیلی مورد استفاده قرار داد. هیدروژن، به ویژه، منابع تجدیدپذیر انرژی را تکمیل می کند و آنها را در هر محل و هر زمان به صورتی مناسب در دسترس قرار داده و در اختیار مصرف کننده می گذارد. هیدروژن در مقایسه با سوخت های دیگر می تواند با راندمان بالاتر و احتراق بسیار نیز، به سایر اشکال انرژی تبدیل شود.

سیستم انرژی هیدروژنی به دلیل استقلال از منابع اولیه انرژی، سیستمی دایمی و پایدار، فنا ناپذیر، فراگیر و تجدید پذیر است. از این رو، پیش بینی می شود که در آینده ای نه چندان دور، تولید و مصرف هیدروژن به عنوان حامل انرژی، بر سراسر اقتصاد جهان سرایت کرده و «اقتصاد هیدروژن‌‌» تثبیت شود.

 

نتیجه گیری

آمارها، گویای آن است که بزرگ ترین عامل انهدام و آلودگی محیط زیست در میان عوامل انسان ساخت، عبارت است از تولید، تبدیل و مصرف انواع انرژی، این درحالی است که نه تنها مصرف انرژی در جهان در سطح ثابتی باقی نخواهد ماند، بلکه پیش بینی ها، حاکی از افزایش مصرف آن در سال های آتی ناشی از افزایش جمعیت، میل به رفاه و افزایش تولید ناخالص سرانه در جهان که پیش بینی می شود تا سال ۲۰۲۰ به حدود متوسط ۷۰۰۰ دلار یعنی، تقریباً ۷۵ درصد بیش از سال ۱۸۹۰ باشد.
پیامد مصرف این میزان انرژی، افزایش میزان انتشار دی اکسید کربن از ۹/۵ گیگا تن کربن در سال ۱۹۹۰ به ۴/۸ در ۲۰۲۰ خواهد بود. انتشار گازهای آلاینده SOX و NOX را باید به این میزان اضافه کرد. مطالعات و تجربیات نشان می دهد که دو راه حل اصلی برای تعدیل این مشکل وجود دارد:

  • افزایش بازده مصرف انرژی.
  • افزایش سهم انرژی های تجدید پذیر در ترکیب انرژی جهان.

یادآوری این نکته بسیار مهم است که استفاده از انرژی های تجدید پذیر در مقایسه با سوخت های فسیلی، هر چند از هزینه بهره برداری بسیار اندک برخوردار است، لکن هزینه های سرمایه گذاری بسیار بالاتر و حتی چندین برابر خواهد داشت. به عنوان نمونه، هزینه های سرمایه گذاری توربین های بادی حداقل سه برابر، نیروگاه های حرارتی خورشیدی بیش از ۸ برابر و سیستم های فتوولتائیک حدود ۱۰ برابر هزینه سرمایه گذاری توربین های گاز است. در حقیقت، همین موانع سبب شده که سهم انرژی های نو در حال حاضر کمتر از ۲ درصد و در ۲۰۲۰ حدود ۴ درصد از کل انرژی مصرفی جهان پیش بینی شود. استفاده از منابع انرژی جدید، بجای منابع فسیلی الزامی است. سیستم جدید انرژی آینده، باید متکی به تغییرات ساختاری و بنیادی باشد که در آن، منابع انرژی بدون کربن، نظیر انرژی خورشیدی و هسته ای و کربن خنثی مانند بیوماس مورد استفاده قرار می گیرند. که در حال حاضر به دلایل متعدد، نفوذ و توسعه انرژی های نو را بسیار کند و محدود ساخته است.

مقابسه ال ای دی ولامپ کم مصرف

چراغهای LED و مزایای آن

مضرات لامپ کم مصرفاز جمله هشدارهای وزارت بهداشت در خصوص مضرات لامپ های کم مصرف معمولی و لامپ مهتابی می ‌توان به تأثیر مخرب پرتوهای نوری لامپ های مهتابی یا فلورسنت بر پوست بدن به علت وجود اشعه ماوراء بنفش اشاره کرد. پرتوهای فرابنفش لامپ های کم مصرف معمولی و فلورسنتها موجب تسریع ابتلا به بیماری های پوستی و از جمله سرطان پوست و همچنین سرگیجه و میگرن درافراد مبتلا به صرع می شوند.
لامپ های کم مصرفپرتوهای ماوراء بنفش موجب ایجاد کک و مک در پوست صورت و بدن افراد می شود و از سوی دیگر کسانی که در منزل و محل کار خود روزانه بیش از ۸ ساعت در معرض نور لامپ های فلورسنت قرار گرفته اند ۵ برابر بیشتر از افرد دیگر دچار بیماری آب مروارید می شوند.لامپ های کم مصرف حاوی مقدار اندکی عنصر جیوه هستند که این میزان معمولاً در حدود ۵ میلی گرم است. از سوی دیگر قابلیت نور افشانی لامپ های فلورسنت مبتنی بر خواص جیوه موجود در آن است و در این مورد هیچ عنصر دیگری به اندازه جیوه کارایی ندارد. علاوه بر تاثیر زیانبار جیوه موجود در این نوع لامپ ها بر روی بدن انسان اما مشکل اصلی زمانی پدید می‌آید که لامپی از این نوع می شکند و بخشی از جیوه موجود در لامپ به شکل بخار قابل استنشاق آزاد می شود و بخشی دیگر نیز به صورت پودر سفید رنگ بسیار نرمی در می‌آید که لمس کردن آن خطرناک است.

مطالعات پزشکی نشان می دهد که استفاده طولانی از اینگونه لامپ ها علاوه بر عوارض جسمی ذکر شده باعث عوارض روانی نیز میشود که از آنجمله می توان به خستگی زودرس، افسردگی، ضعف و بی حالی، از دست دادن تمرکز، کاهش بازده کاری و افزایش تنش های روحی اشاره کرد.

چراغهای LED و مزایای آنLED که مخفف Light Emitted Diode است، به معنای دیود ساطع كننده نور است. دیودهای ساطع كننده نور در واقع جزء خانواده دیودها هستند كه دیودها نیز زیرگروه نیمه هادی ها به شمار می‌آیند. خاصیتی كه LEDها را از سایر نیمه هادیها متمایز می‌سازد این است كه با گذر جریان از آنها مقداری انرژی به صورت نور از آنها ساطع می شود.
نسل جدید LED هااولین LED که ساخته شد ظاهر زیبایی نداشت اما نوری مانند لامپهای معمولی منتشر می کرد كه شدت آن ۲ برابر و دوام آن ۵۰ برابر یك لامپ معمولی ۶۰ وات بود. LED ها تا اواخر دهه گذشته فقط می توانستند سه نور زرد، سبز و قرمز تولید كنند كه به همین علت كاربردشان محدود بود.
اما یك تغییر بسیار عظیم در این صنعت در دهه ۹۰ میلادی باعث شد كه LED سفید رنگ (یا همان روشن و بدون رنگ) تولید شود. پیشرفتهای سریع صنعت الکترونیک در سالهای اخیر و استفاده از دستگاههای تولید دقیق با تغییر در ساختار فیزیكی و مواد تشكیل‌دهنده LED های نسل جدید را به بازار عرضه کرد.در LED های نسل جدید می توان نور را با طول موج مشخص با رنگ كاملاً خالص و فاقد هر گونه پرتوهای مضر مادون قرمز یا فرابنفش تولید كرد درحالیکه این امکان درمنابع قدیمیتر روشنائی وحتی LED های قدیمی وجود ندارد. و همواره با مشکل تولید محصول جانبی پرتوهای مادون قرمز و فرابنفش روبرو هستیم که علاوه بر اینکه تاثیری در تامین روشنایی محیط ندارند اثرات مخربی نیز بر سلامت انسان می گذارند.LEDهای سفید (نسل جدید) قابلیت تولید همه رنگها را دارند و در مقایسه با سایر لامپهای کم مصرف معمولی و LEDهای قدیمی انرژی بسیار کمتری مصرف می کنند و استفاده از آنها روز بروز منطقی تر به نظر می رسد.
بسیاری از شركتهای بزرگ سازنده لوازم روشنایی بویژه شركتهای فعال در زمینه روشنایی منازل بسیاری از فعالیت های خود را بر روی LEDها متمركز كرده‌اند و قصد دارند روشنایی لازمه برای منازل را از LEDها تهیه كنند كه به نظر می‌رسد این روند تا كمتر از ۵ سال آینده، باعث تغییر بسیار عمده در نوع محصولات روشنایی شود.
كاربردهای دیگر LEDLED قهرمان ناشناخته جهان الكترونیك است. آنها دو جین كار متفاوت را انجام می‌دهند و در همه وسایل الكترونیكی یافت می شوند اساساً LEDها لامپهای كم نوری هستند كه به آسانی در مدارهای الكترونیكی قرار می‌گیرند اما برخلاف لامپهای معمولی در آنها فیلامانی كه بسوزد وجود ندارند و به ویژه اینكه گرم نمی شوند و فقط با حركت الكترونها در یك ماده نیمه هادی نور می‌دهند. بطور خلاصه موارد مصرف LEDها بشرح زیر است:

روشنایی معابر و منازل

چراغهای راهنمایی رانندگی

چراغهای خودروها

نسل جدید مانیتورها و تلویزیون های LED

تأسیسات روشنایی

تزیینات

و بطور کلی هر مصرفی که سابق بر این بعهده چراغهای معمولی بوده است و مصارف جدیدی که از عهده چراغهای قدیمی خارج است.

قیمت واقعی LEDاگر چه در ابتدا قیمت یک عدد چراغ LED از یک چراغ معادل رشته ای یا فلورسنت بالاتر به نظر میرسد اما با توجه به هزینه بسیار کمتر مصرف برق، طول عمر بسیار بالا و هزینه های کابل کشی بمراتب ارزانتر آن در واقع از این دو رقیب به صرفه تر است.

همچنین سایز کوچک LEDها به نسبت تولید نور آن در مقایسه با دیگر وسایل تولید روشنایی انعطاف پذیری بالایی را در اختیار طراحان و معماران می گزارد بطوریکه با قرارگیری چند عدد از آنها بر روی برد الكترونیك، نور كافی را تولید می‌كنند و مانند لامپهای در فرورفتگی های سقف ساختمان، با اندازه دلخواه قرار می گیرد و به این ترتیب مهندسین طراح می‌توانند طراحی منازل و روشنایی آن را به صورت دلخواه انجام دهند، در حالیكه سایز بزرگ لامپهای تابان و به ویژه لامپهای فلورسنت و غیر قابل انعطاف بودن آنها فضای زیاد و همواری را برای نصب طلب می کند.

اما بزرگترین برتری LED عمر مفید آن است. LEDها ۵۰۰۰۰ ساعت عمر مفید دارند در حالیكه عمر مفید لامپهای تابان تنها هزار ساعت و در نهایت عمر مفید فلورسنت‌ها، ۱۰۰۰۰ ساعت است. این برتری LED باعث می شود كه بسیاری از افراد آینده نگر استفاده از آن را در دستور كار خود قرار دهند.

عدم احتیاج به تعویض در كوتاه مدت (حداقل ۵ برابر بیش از فلورسنت‌ها) باعث صرفه جویی بسیار در وقت مصرف کنندگان نیز می شود. به علت مصرف بسیار پایین انرژی و همچنین بازده نوری بالای LEDها گرمای آزاد شده در محیط بسیار کم می باشد كه با توجه به دامنه كاربرد دمایی از -۴۰ تا ۸۵ درجه سلسیوس صنایع برودتی و به ویژه کارخانه های یخچال سازی یكی از مصرف کنندگان LED هستند و از آن در داخل دستگاههای خود استفاده می کنند، زیرا گرمای كم تولیدی آن، سرمای داخل دستگاه را از بین نمی برد. همچنین LEDها بر خلاف لامپهای تابان و فلورسنت ها زهر سمی و كشنده جیوه تولید نمی کنند.

با توجه به موارد گفته شده بسیاری از مصرف کنندگان می‌توانند با پرداخت یك هزینه اولیه نسبتاً بالاتر، تا مدتها از نور LED استفاده كرده و زمانی را صرف تعویض یا تعمیر آن نكنند. تولیدكنندگان لوازم روشنایی درجه یك در جهان نیز در حال حاضر تولیدات زیادی را در این زمینه ارائه داده‌اند كه از جمله آنها شركت آلمانی اسرام است.

بر اساس آمارهای وزارت نیرو سهم روشنایی از كل مصرف الكتریسیته خصوصاً در زمان اوج مصرف چشمگیر است به نحوی كه در كشور حدود ۳۰ درصد از كل انرژی مصرفی و حدود ۴۵ تا ۵۰ درصد از مصرف پیك صرف تامین روشنایی می شود.

میزان فروش انرژی الكتریكی در سال ۸۵ برابر با ۱۴۴۵۹۸ میلیون كیلووات ساعت بود كه با درنظر گرفتن حداقل ۳۰ درصد سهم روشنائی و با جایگزینی ۲۰ درصد از مصارف روشنایی با لامپ های LED و صرفه جویی به طور متوسط ۸۰ درصد (۷۰ تا ۹۰ درصدی)، میزان صرفه جویی به عمل آمده برابر با ۶۹۴۱ میلیون كیلووات ساعت در یك سال است در حالی كه مجموع تولید نیروگاه اصفهان در یك سال برابر با ۵۲۴۸ میلیون كیلووات ساعت است.

با توجه به مزیتهای بسیار زیاد LEDها، پیش بینی می شود در آینده نه چندان دور این منابع روشنایی جایگزین لامپهای معمولی ‌شود و چراغ‌های حبابدار به موزه ها خواهند پیوست.

مفاهيم مهندسي روشنايي

جهت مقابله با آلودگی نوری لازم است اطلاعاتی درباره نورپردازی و مکانیزم تولید نور (فیزیک نور) بدانیم. به همین دلیل به چند مفهوم مهندسی نور دراینجا اشاره می کنیم…

هر منبع نور به مقدار مساوی نور را به تمام جهات منتشر نمی کند بلکه درهر جهت مشخص فاکتور Candela power ، مقدار نور را در آن جهت تعريف می کند. در حقيقت می توان گفت مقدار نور در يک جهت خاص يا شدت درخشندگی با کندلا مشخص می شود.

 Candlepower شدت نور با کندلا Candela))اندازه گيری می شود. Candlepower معمولاً برای مشخص کردن شدت نور در جهات مختلف يک منبع نور به کار برده می شود.

• Candlepower Distribution Curve يک منحنی (معمولا قطبی) ، که معرف تغييرات شدت درخشندگی يک لامپ يا دستگاه نور افکن از مرکز منبع نور است.

• روشنايی(Brightness) روشنايی(ياLuminance ) در واقع شدت نوری است که به طور مستقيم از منبع به چشم ما می رسد.

• تشعشع(Glare) وقتی جسمی درخشان در ميدان ديد ما قرارمی گيرد، تصويرايجاد شده در چشم ما  معمولاً روشنتر از بعد از تطبيق چشم به نظر می رسد.

• شدت روشنايى (Illuminance) 1- در واقع چگالی شار درخشندگی بر روی سطح است، که بوسيله واحدFootcandle يا لوکس (Lux در واحدمتريک) اندازه گيری می شود. فرم معمول اين خاصيتIlluminance  است. ۲-Illuminance  در واقع برای اندازه گيری مقدار خاصيت شار درخشندگی که در سطح ظاهر می شود، است.   Illuminance متاثر از شدت ثبوت نور در جهت سطح و فاصله منبع نور با سطح و زاويه تلاقی نور رسيده به سطح است. به هرحال شدت روشنايى فاکتوری است که با چشم اندازه گيری نمی شود ولی معمول ترين ملاک در طراحی های نوری است.

• لومن Lumen)) واحد پايه ربای اندازه گيری نور است. يک شمع سر ميز شام حدود ۱۲ لومن و يک حباب ۶۰ واتی سفيد با قدرت بيشتری در حدود ۸۵۵ لومن، نور صاتع می کند. اگر ما يک منبع نقطه ای نور يک کندلا در مرکز کره ای به شعاع يک فوت باشد که در حدود يک فوت مربع گشودگی در سطح آن دارد، مشابه چراغی است که يک لومن نور صاتع ميکند. شدت نور: لومن

شار نوری عبوری از واحد زاویه فضایی (استرادیان) شدت نور نام دارد که بر حسب کاندلا سنجیده می شود. زاویه فضایی، زاویه ای است که از مرکز یک کره دیده می شود و سطح آن را در بر می گیرد. اندازه زاویه فضایی برابر است با نسبت اندازه سطح به مجذور شعاع کره. شدت نور در هر نقطه از فضا مستقل از دوری و نزدیکی به منبع نور به یک میزان است اما در جهت های مختلف نسبت به آن مقادیر متفاوتی دارد. لومن : مقدار نور مرئي كه از يك منبع روشنائي دريافت ميشود يا ميزان شار نوري كه از هر استارديان زاويه فضائي خارج ميشود.

• تشعشع (Luminance) شدت درخشندگی(روشنايی فوتومتريک) هر سطح در يک جهت مشخص به ازای يک واحد مشخص از آن سطح که در همان جهت مشاهده می شود، که با واحد Candela/m^2  اندازه گيری می شود. شار درخشندگی (Luminous flux) اندازه تمام نوری است که بوسيله منبع نور توليد می شود. در واقع مقدار نوری است که سطح جسم را بدون در نظر گرفتن جهت آن ترک می کند. يک لامپ ۱۰۰واتی معمولی نئون، در حدود ۱۷۰۰لومن و يک لامپ ۴۰۰ وات بخار سدیمی پر فشار درحدود ۵۰۰۰۰ لومن نور ساطع می کند. نرخ شار درخشندگی هر لامپ بوسيله شرکت های سازنده آن عرضه شده است و ليست مقدار لومن های لامپ های معمولی را می توان در    Lamp Matrix يافت.

• شدت درخشندگی(Candelas) شدت درخشندگی در واقع شدت امتداد نوری است که در يک جهت مشخص ساطع می شود. در واقع شدت درخشانی يک سيستم نوری در نمودارهای گرافيکی خاصی که منحنی های تغييراتی کندلا يا  Candela  power ناميده ميشوند مشخص می شوند. هم نمودارها قطبی وهم کارتزين در صنايع نوری برای اين هدف به کار می روند. اين اطلاعات معمولا در جدولهای رقومی مورد دسترس است.

• Lux شدت روشنایی واحد اندازه گيری Illuminanceدر دستگاه متريک است. و در واقع مقدار نور واقع در صفحه ای متر مربعی است که در آن به طور يک نواخت شار نوری يک لومن بر آن بتابد. در واقع ۷۶/۱۰ لوکس مساوی با يک Foot candle است. يک لوکس مساوی با ۰۹/۰ Foot candle است. و يک دلوکس مساوی ده لوکس است  ۱-۷۶/۱۰ لوکس= ۱ Foot candle 2- 1 لوکس= ۰۹/۰ Foot candle 3- 1 دلوکس= ۱۰ لوکس

چگالی سطحی شار نوری تابیده به یک سطح را شدت روشنایی می نامند که بر حسب لوکس سنجیده می شود. میزان شدت روشنایی لازم برای کاربردهای مختلف، در مراجع پیشنهاد می شود. این پیشنهادات بر اساس دقت پیچیدگی کارهایی که باید انجام شود، ارائه می گردد. به عنوان مثال برای کارهای ساده ای مانند راه رفتن در راهرو شدن روشنایی مورد نیاز ۱۲۰ لوکس و در مورد کارهایی مانند مونتاژ ماشین ها و ابزار بسیار ریز که میزان دید انسان اهمیت زیادی دارد، شدت روشنایی بالا در حدود ۱۰۰۰ لوکس مورد نیاز است. لوكس : واحد شدت روشنائي را به لوكس نشان ميدهند و يك لوكس واحد روشنائي تولید شده از فلوي نور يكنواخت يك شمع در سطح يك متر مربع است . شدت روشنائي در بعضي از محلهاي آشنا سطح خيابان                           ۳۰ لوكس اطاق نشيمن                           ۱۰۰ لوكس اطاق كار                                ۳۰۰ لوكس سطح زمين در خورشيد زمستان    ۱۰۰۰۰ لوكس سطح زمين در خورشيد تابستان    ۱۰۰۰۰۰ لوكس

•     شار نوری شار نوری بیان کننده آهنگ تابش نور از یک منبع نوری است و بر حسب لومن اندازه گیری می شود. یعنی اگر یک منبع نقطه ای نور، با شدت یک کاندلا، درمرکز کره ای به شعاع یک متر قرار بگیرد، سطحی با مساحت یک متر مربع در داخل این کره، شار نوری ای برابر یک لومن دریافت خواهد کرد. هرچه لومن تولید شده توسط یک منبع نور به ازای هر وات توان ورودی بیشتر باشد منبع نور بازدهی بیشتری دارد.

• توزیع شدت نور: منحنی پخش نور در مختصات قطبی، میزان شدت نور یک لامپ یا چراغ را در صفحه ای نشان می دهد که دقیقاً از مرکز لامپ یا چراغ می گذرد. شدت نور در زوایای مختلف اطراف یک لامپ در جدولی نشان داده می شود. از آن جا که در بسیاری از حالات، توزیع شدت نوردر اطراف یک چراغ متقارن نیست، منحنی شدت نور را برای صفحات مختلف رسم می کنند. سه صفحه معمول عبارتند از: صفحه عمود بر محور لامپ, صفحه موازی با محور لامپ و صفحه با زاویه ۴۵ درجه نسبت به محور لامپ. پس از انتخاب صفحات، منحنی شدت نور هر صفحه را می توان تهیه کرد. لامپ و ترکیب لامپ و چراغ هر کدام منحنی منحصر به فرد و مخصوص خود را دارد. منحنی شدت نور به طراحی چراغ، جنس پوشش چراغ و نوع بالاست بستگی دارد.

• درخشندگی: عبارت است از نسبت شدت نور منبع (یا شی بازتابنده نور) به مساحت بخش تابنده منبع (یا مساحت آن بخش از شی که نور را باز می تاباند) هر چه مساحت سطح درخشان کوچک تر باشد، درخشندگی آن بیشتر است. درخشندگی بر حسب کاندلا بر متر مربع (استیلب) یا کاندلا بر سانتیمتر مربع (نیت) سنجیده می شود. درخشندگی مناسب برای چشم انسان در محدوده ۶۵ تا ۶۵۰۰ نیت است. درخشندگي يا تراكم نور : اگر دو منبع نوراني كه شدت نور برابر ولي اندازه فیزيكي مختلف داشته باشند، اگر به طور پشت سر هم رويت شود منبعي كه كوچك تر است درخشنده تر به نظر ميرسد. واحد درخشندگي كانديلا بر متر مربع است (نيت) . يك كانديلا ۶۰ برابر كوچك تر از شدت نور ساطع شده از يك سانتيمتر مربع سطح جسم سياه در درجه حرارت ۲۰۴۵ كلوين در جهت عمود بر سطح است .

• بهره وري: رابطه نور خروجي را با توان ورودي توصيف مي كند. بهره وري به صورت لومن بر وات بيان ميشود. حداكثر مقدار بهره وري برابر ۶۸۰ لومن بر وات است كه از يك لامپ فرضي كه هيچ گونه تلفات ندارد و همه تشعشع آن در طول موج ۵۵۵/۰ ميكرون صورت مي گيرد به دست مي آيد. در مورد لامپهاي التهابي ۸ تا ۲۰ لومن بر وات است كه پايين ترين بهره وري را در ميان لامپها دارند، براي لامپهاي فلورسنت تا حدود ۹۰ لومن بر وات، براي لامپهاي جيوه اي تا حدود ۵۰ لومن بر وات و براي لامپهاي سديمی تا بيشتر از ۱۰۰ لومن بر وات است كه بالاتري بهره وري را در ميان لامپها دارند.

• چگالي توان ورودي: مقدار توان بكار رفته براي مقاصد روشنائي در محدوده اي مشخص يا در كل ساختمان را تعريف مي كنند و بر حسب وات بر واحد سطح w/m2 بيان مي شود.

• دماي رنگ(کلوین): دماي رنگ بر اساس رنگ تابيده شده از جسمي سياه در دماي معيين تعريف شده است و بر حسب درجه كلوين بيان ميشود. دماي رنگ بيشتر از ۴۰۰۰ درجه كلوين به عنوان نور سرد و دماي رنگ پايين تر از ۳۰۰۰ درجه كلوين به عنوان نور گرم در نظر گرفته مي شود .

گردآوري:سيد حامد ميرزاخليل

منابع: مهندسي روشنايي/ مهندس كلهر

مهندسي روشنايي/ گل محمدي

مزایای استفاده از پنل خورشیدی شارپ

با توجه به اینكه اكنون شارپ به عنوان سلطان صنعت برق خورشیدی با سیستمی كارآمد و مقرون به صرفه در دنیا شهرت دارد،پانل‌های خورشیدی شارپ با ۲۵ سال گارانتی می‌توانند برای كاربران،ضریب اطمینان بالایی حاصل كنند.   به گزارش پایگاه اطلاع رسانی sharpusa ،نظر به اینكه استفاده از انرژی خورشیدی در دنیا به عنوان یك انرژی پاك رو به افزایش است،با استفاده از توان قابل اطمینان و بازدهی بسیار مطلوب پانلهای خورشیدی شارپ می‌توان مصرف انرژی برق را در محیط‌های مسكونی و صنعتی كاهش داد و در نهایت منجر به پس انداز نقدینگی در هر ماه شد.

حفاظت از محیط زیست،مورد مهم دیگری است كه در استفاده از این پانل‌ها به عنوان یك منبع پاك و تجدیدپذیر انرژی در نظر گرفته شده است.

شركت شارپ با بهره بردن از تكنولوژی منحصر به فرد و ارایه كالاهایی با بهترین كیفیت،منافع و رفاه مردم سراسر جهان را مد نظر دارد.