انرژی خورشیدی (solar energy) شامل نور و حرارت تابش شده از خورشید میباشد که از دوران باستان توسط انسان مورد استفاده قرار میگرفت.
تکنولوژیهای مختلفی برای استفاده از انرژی خورشیدی وجود دارند که شامل موارد زیر میشوند:
- فتوولتاییک خورشیدی (solar photovoltaics)
- الکتریسیته گرمایی خورشیدی (solar thermal electricity)
- گرمایش خورشیدی (solar heating)
- معماری خورشیدی (solar architecture)
دو تکنولوژی اول، مربوط به تولید الکتریسیته از خورشید میشوند؛ در حالی که مورد سوم و چهارم از نور و گرمای خورشید به صورت مستقیم استفاده میکنند.
انرژی دریافت شده از خورشید
اتمسفر بالای زمین، از خورشید 174 پتاوات (10[SUP]15[/SUP] وات) انرژی تابشی دریافت میکند. حدود 30 درصد از آن به فضا بازتاب میشود و بقیه به وسیله ابرها، اقیانوسها و زمین جذب و باعث افزایش دمای آنها میشود.
وضعیت مناسب دریافت انرژی خورشیدی در ایران
کاربردهای انرژی خورشیدی
تکنولوژیهای خورشیدی به صورت کلی بر اساس نوع استفاده، تبدیل و توزیع انرژی خورشیدی به دو گروه
- خورشیدی خنثی (passive solar)
- خورشیدی اکتیو (active solar)
معماری و برنامهریزی شهری
ویژگیهای اصلی معماری خورشیدی خنثی شامل چرخش نسبت به خورشید، نسبت فشرده (نسبت کم سطح به حجم)، سایهاندازی انتخابی (سایهبانها) و جرم گرمایی (thermal mass) میشود. در تازهترین روشهای طراحی خورشیدی، از مدلسازی کامپیوتری برای روشنایی خورشیدی، گرمایش و تهویه مطبوع در پکیجهای یکپارچه استفاده میشود. تجهیزات خورشیدی اکتیو همانند پمپها، فنها و پنجرههای اتوماتیک نیز میتوانند با طراحی خنثی همراه شوند و کارایی سیستم را بهبود بخشند.
میتوان از پنلهای خورشیدی برای به حرکت در آوردن خودروها، هواپیماها، قایقها، بالونها و دیگر وسایل نقلیه استفاده کرد. از انرژی خورشیدی میتوان به عنوان منبع انرژی اصلی و یا کمکی در این سیستمها استفاده نمود.
سیستمهای استفاده از نور روز، برای روشن کردن فضای داخلی، نور خورشید را جمعآوری و توزیع میکنند. این تکنولوژی خنثی، استفاده از انرژی را با جایگزین کردن روشنایی مصنوعی به صورت مستقیم و با کاهش نیاز به تهویه مطبوع، به صورت غیر مستقیم کاهش میدهد. همچنین نورپردازی طبیعی مزایای فیزیولوژیکی و روانشناسی نیز نسبت به نورپردازی مصنوعی دارد.
گرمایش خورشیدی
تکنولوژیهای گرمایش خورشیدی برای گرم کردن آب، گرمایش محیطی، سرمایش محیطی و تولید حرارت فرآیندی به کار میروند.
گرمایش آب
سیستمهای آب گرمکن خورشیدی از نور خورشید برای گرم کردن آب استفاده میکنند. در عرضهای جغرافیایی پایین (زیر 40 درجه) 60 تا 70 درصد از آب گرم خانگی با دماهای تا 60 درجه سانتیگراد را میتوان با سیستمهای گرمایش سولار به دست آورد. پر کاربردترین انواع هیترهای خورشیدی آب از نوع کلکتورهای تیوب خلاء (evacuated tube collectors) با 44 درصد و کلکتورهای صفحه تخت شیشهای (glazed flat plate collectors) با 34 درصد هستند که معمولا برای آب گرم خانگی به کار میروند و کلکتورهای بدون شیشه پلاستیکی با 21 درصد برای گرمایش استخرهای آب به کار میروند.
جرم گرمایی (thermal mass) مادهای است که میتواند برای ذخیره حرارت مورد استفاده قرار گیرد. مواد جرم گرمایی معمول شامل سنگ، سیمان و آب میشوند. در گذشته در مناطق خشک یا گرم، از این مواد برای خنک نگاه داشتن ساختمانها با جذب انرژی حرارتی خورشید در روز و تابش حرارت ذخیره شده در هوای سرد شب استفاده میشد. البته از این مواد میتوان در مناطق سرد نیز برای گرم نگه داشتن محیط استفاده کرد. در صورت استفاده درست، جرم گرمایی میتواند دمای محیط را در بازه آسایش قرار دهد و نیاز به گرمایش و سرمایش کمکی را کاهش دهد.
بادگیر یا دودکش خورشیدی (solar chimney) یا دودکش گرمایی (thermal chimney) یک سیستم تهویه مطبوع خورشیدی خنثی است که از یک لوله عمودی تشکیل شده است که داخل و خارج ساختمان را به هم متصل میکند. زمانی که این دودکش گرم شود، هوای داخل آن گرم و باعث میشود که مکش رو به بالا، هوا را از داخل ساختمان بکشد. مشابه عملکرد گلخانهها، میتوان عملکرد آن را با استفاده از شیشه و مواد جرم گرمایی افزایش داد.
تصفیه آب
میتوان با استفاده از آب شیرین کن خورشیدی، آب نمک را به آب آشامیدنی تبدیل کرد که این نوع سیستمها در انواع مختلف طراحی و ساخته شدهاند.
گندزدایی خورشیدی آب (solar water disinfection) یا SODIS شامل قرار دادن بطریهای مخصوص پلیاتیلنی آب در معرض نور خورشید در ساعات طولانی است. بیش از دو میلیون نفر در کشورهای در حال توسعه از این روش برای تامین آب آشامیدنی خود استفاده میکنند.
میتوان از انرژی خورشیدی در استخرهای تثبیت آب برای تصفیه پسابها بدون استفاده از مواد شیمیایی یا الکتریسیته استفاده کرد. یک مزیت زیست محیطی دیگر برای این روش این است که در این استخرها جلبکهایی رشد میکنند که برای فتو سنتز خود از دیاکسید کربن استفاده میکند که البته جلبکها میتوانند مواد سمی تولید و آب را غیر قابل مصرف نمایند.
آخرین ویرایش: