انرژی خورشیدی

کره زمین، انرژی خورشیدی را بصورت تابش خورشیدی در یافت می‌کند و مقدار این تابش بمراتب بیش از نیاز بشریت است. این منبع از تغییرات روزانه شناخته‌شده‌ای، علاوه بر تغییرات فصلی، برخوردار است و بطور قابل ملاحظه‌ای متأثر از وضعیت هوا می‌باشد. شدّت تابش خورشیدی نسبتاً کم و مقدار بیشینه آن در حدود ²KW/m1، در سطح دریا است. تمام کشورها به این منبع به مقادیر مختلف دسترسی دارند. کاربرد انرژی خورشیدی کاملاً متنوع است و شامل گونه حرارت مستقیم، تولید برق از طریق سیکل‌های ترمودینامیکی و تبدیل مستقیم به الکتریسیته به کمک سیستم‌های فتوولتائی می‌شود.

سیستم‌های فتوولتائی که در اصل برای کاربردهای فضایی، ابداع و تکمیل شده بودند، انرژی نور را مستقیما ً به انرژی الکتریکی تبدیل می‌کنند. اصل مقدماتی در این تکنولوژی، اثر فتوالکتریک است که اولین بار توسّط اینشتین، توضیح داده شد. مکانیزم های فتوولتایی، کریستال‌های صافی هستند که از لایه‌های نازکی از جنس نیمه‌هادی ساخته شده‌اند و ویژگی‌های الکترونیکی متفاوتی دارند. همین امر موجب پیدایش میدان‌های الکتریکی قوی درون آنها می‌شود. هنگامی که نور وارد کریستال می‌شود، الکترون‌هایی که بوسیله نور تولید می‌شوند توسّط این میدان‌ها جدا شده و اختلاف پتانسیلی میان وجوه بالایی و پایینی سلول بوجود می‌آید. در صورتیکه این مدار کامل شود، این اختلاف پتانسیل، جریان مستقیمی را تولید می‌کند.

برای حفاظت از سلول‌ها در برابر محیط، سلول‌های فتوولتایی بهم متصل شده و بصورت مدول در آورده می‌شوند. مدول هایی که بر روی یک صفحه نصب شده و زاویه و جهت صحیح برای بیشینه کردن جمع‌آوری فصلی و سالی به آنها داده می‌شود، پنل یا شبکه فتوولتایی نامیده می‌شوند. پنل های تک مدولی یا مجموعه های عظیم شبکه های فتوولتایی، قابل تشکیل هستند و ولتاژهای مستقیم متفاوتی را تولید می کنند.

چندین عامل، موقعیت بازارهای تجاری خورشیدی را تعیین می‌کنند. اما مهم‌ترین عوامل، قابلیت دستیابی نسبی و هزینه آنها در مقایسه با سوخت‌های فسیلی، برای برآوردن نیاز ویژه‌ای در مکان مشخص، هستند. امروزه که قیمت انرژی‌های معمولی فسیلی کم است و افزایش ملایمی برای آن پیش‌بینی می‌شود، بدون شناخت (ایران پروژه)و بها دادن به اثرات خارجی فرآیند تصمیم‌گیری در مورد انرژی، زمان بازپرداخت سیستم‌های خورشیدی بمراتب طولانی‌تر است و بازارهای بالقوه را مشکل‌تر بتوان عنوان نمود.

نیاز به سیستم‌های الکتریکی مستقل، به بهترین وجه توسّط سیستم‌های فتوولتایی برآورده می‌شوند. مشخصات عمده این بازارها عبارت است از کوچک بودن نیاز به انرژی و لذا تأمین انرژی الکتریکی معمولی از طریق گسترش شبکه برق‌رسانی یا بوسیله دیزل ژنراتور محلّی، در این موارد، خیلی گران تمام می‌شود. از طرفی سیستم‌های فتوولتایی کمتر متأثر از میزان نیاز به برق می‌باشند و هزینه پایین نگهداری آنها یک مزیت افزوده است. کاربردهای متفاوت را بنا به مصرف نهایی می‌توان به سه گروه کلّی تقسیم کرد: حرفه ای، مصنوعات مصرفی و روستایی. دو گروه اوّل به موقعیّت کاملاً تجاری در دنیا رسیده‌اند ولی بازارهای بالقوه کوچکی هستند. بازار بالقوه روستایی عظیم است و بیش‌تر از طریق برنامه‌های همکاری صورت می‌گیرد.

سیستم‌های خورشیدی برای اتصّال به شبکه برق هنوز به مرحله اقتصادی دست نیافته‌اند. سیستم‌هایی که ساخته شده‌اند، یا نیاز به پشتیبانی بودجه تحقیق و توسعه داشته‌اند یا از تشویقات دولت استفاده کرده‌اند تا بر هزینه سرمایه‌گذاری بالایی که متحمّل شده‌اند، غلبه کنند. باید تأکید کرد که هزینه سرمایه‌گذاری بالایی که در مورد تمام سیستم های خورشیدی وجود دارد، مشکل بزرگی است که توسعه بازارهای وسیع را محدود می‌کند زیرا در اکثر نقاط دنیا تفکر "هزینه در طول عمر مفید " در تصمیم‌گیری بکار گرفته نمی‌شود. این نوع گرایش در تصمیم‌گیری‌های مربوط به انرژی، هر گونه شانس موفقیت را برای سیستم‌های خورشیدی از بین می‌برد در حالیکه این نوع سیستم‌ها دارای هزینه سرمایه‌گذاری بالا ولی هزینه های بهره برداری سالیانه اندکی هستند.

برای اینکه بتوان سهم بالقوّه انرژی خورشیدی را دریابیم، نیاز است که امکان بالقوّه توسعه تکنولوژی خورشیدی و هزینه آن، تخمین زده شود. وضعیّت فعلی این تکنولوژی‌ها نقطه آغاز خوبی است و هریک از این تکنولوژی‌ها را بایستی با نگرش به فاکتورهای حیاتی نظیر اهداف جاری تحقیقاتی، راندمان تخمینی، بهبود‌بخشی مواد و اثرات هزینه‌ای تولید انبوه، بررسی نمود. البته تمام این بررسی‌ها، تخمینی خواهد بود زیرا پیش‌بینی جهش‌های(ایران پروژه) تکنولوژی و ساختار بازار و وضعیت سیاسی در آینده، دارای عدم قطعیّت است. جدول (2-2)، خلاصه‌ای از پیش‌بینی وضعیّت تکنولوژی سیستم‌های خورشیدی را در سال 2020 نشان می‌دهد.

جدول 2-2: خلاصه‌ای از پیش‌بینی وضعیّت تکنولوژی سیستم‌های خورشیدی را در سال

گروه تکنولوژی خورشیدی	نوع خاص تکنولوژی	راندمان سیستم به:		هزینه سرمایه‌گذاری در سال 1990 (US$)	هزینه سالیانه بهره‌برداری و نگهداری (US$)	هزینه انرژی (بدون ذخیره)
		حرارت (%)	برق AC (%)			حرارتی (KWht/$)	برق AC ($/KWhe)
حرارتی کم‌دما	ورق صاف- فلزی ورق صاف- پلاستیکی تمرکز کم گلخانه/محصول خشک‌کنی	75-55 75-60 60-45 50-30	بی‌مورد بی‌مورد بی‌مورد بی‌مورد	400-200 200-50 1000-500 خیلی متفاوت	(2) (2) (2) (2)	02/0-01/0 025/0-004/0 05/0-02/0 بی‌مورد	بی‌مورد بی‌مورد بی‌مورد بی‌مورد
معماری خورشیدی	شیشه، ذخیره جرمی	بی‌مورد	بی‌مورد	خیلی متفاوت	(2)	بی‌مورد	بی‌مورد
حرارتی - برقی	برکه خورشیدی سهموی خطی بشقابک- موتور استرلینگ دریافت کننده مرکزی	20-15 45 75 50	5 14 28 17	2500-1500 2000-1400 2000-1300 1500-1200	15 40 60 35	015/0-001/0 03/0-02/0 بی‌مورد 02/0-015/0	14/0-09/0 11/0-08/0 12/0-09/0 09/0-07/0
PV تمرکزی	عدسی فرنل	بی مورد	25-18	2000-1700	35	بی مورد	01/0-08/0
PV  غیر تمرکزی	نسل دوم- شمش نسل دوم- بلوک نسل دوم- نوار نسل سوم- تک لایه نسل سوم- چندلایه	بی مورد بی مورد بی مورد بی مورد بی مرود	20-18 18-16 18-16 10-8 20-15	2100-1500 1800-1300 1600-1200 2000-1400 1500-1000	5 5 5 10 5	بی مورد بی مورد بی مورد بی مورد بی مورد	09/0-06/0 08/0-05/0 07/0-05/0 08/0-06/0 06/0-04/0

بحثی که در این بخش در مورد منبع خورشیدی داشتیم شامل این واقعیت بود که این منبع انرژی بمراتب بزرگتر از کل نیاز بشر به انرژی است، در عین حال این انرژی دارای ویژگی‌هایی است که شاید سودمندی آن را برای جایگزینی مستقیم با انرژی معمولی که بازارهای فعلی انرژی را تحت سلطه دارد، محدود می‌کند. اکثر مطالعاتی که در مورد آینده درازمدت این انرژی انجام گرفته است، بیانگر این امر هستند که انرژی خورشیدی نقش قابل توجّهی را خواهد داشت ولی این سوال مطرح است که چه موقع این نقش را ایفا خواهد کرد.

عوامل محدودکننده در استفاده گسترده از انرژی خورشیدی به(ایران پروژه) گروه‌های اصلی فنّی، بنیادی، اقتصادی، فرهنگی و اجتماعی تقسیم می‌شوند. در گروه فنّی، منبع بطور قابل توجّهی متأثر از هوا و تغییرات چرخه‌ای آن می‌باشد و در نواحی با عرض جغرافیایی زیاد که منبع انرژی خورشیدی خوبی در دست نیست، خود بوجود آورنده تقاضای بیشتر انرژی جهت انجام فعّالیّت‌های انسانی است. در بین محدودیت های گروه بنیادی، حالت نارس صنعت تأمین انرژی خورشیدی، عدم وجود استاندارد و عدم توانایی ساختار انرژی ما در پذیرش یک منبع انرژی متغیّر، همگی عوامل عمده هستند.

 محدودیت‌های اقتصادی شامل نیاز به سرمایه‌گذاری بالا، نیاز به ذخیره‌سازی انرژی یا سیستم پشتیبانی با سوخت فسیلی برای کسب قابلیت اطمینان بیشتر، می‌شوند. محدودیت‌های دیگر شامل آگاهی محدود مردم از امکان بالقوّه و واقعی انرژی خورشیدی و تغییراتی که در نحوه زندگی بایستی بوجود آید، می‌شود. (ایران پروژه)بررسی این محدودیت‌ها به پیچیدگی بازارها و بنگاه‌هایی اشاره دارند که تصمیم‌گیری در مورد سیستم‌های تأمین انرژی را کنترل می‌نمایند. اگرچه انرژی خورشیدی در بسیاری از وضعیّت‌ها بعنوان یک انتخاب مطلوب، قلمداد می‌شود، ولی در تمام مصارف انرژی، بکار نخواهد رفت.

 

بخشی از سمینار های انجام شده...جهت درخواست با ایدی ادمین ارتباط برقرار کنید...

توجه:  هرگونه شبیه سازی در زمینه نرم افزارهای مهندسی و انجام سمینار و پایان نامه پذیرفته می‎شود.جهت سفارش با ایدی مدیر در تلگرام  ارتباط برقرار کنید:

 

آدرس کانال تلگرامی

telegram.me/iranprojectblog

ایدی ادمین

http://telegram.me/iranprocro

iranprocro@