طبیعت انرژی خورشید
خورشید، گوی غول پیکر درخشانی در وسط منظومه شمسی و تامین کننده نور، گرما و انرژی های دیگر زمین است.
تقریبا تمامی منابع انرژی روی زمین بوسیله خورشید تامین می گردد.
فقط انرژی اتمی، انرژی داخل زمین و آن قسمتی از انرژی جذر و مد که بوسیله نیروی جاذبه ماه می باشد بوسیله خورشید تامین نمی شود.
انرژی خورشید به واسطه واکنش های ترکیبی اتمی در اعماق هسته آن تامین می شود.
در یک واکنش ترکیبی دو هسته اتم با یکدیگر همراه شده و هسته ای جدید را به وجود می آورند.
ترکیب هسته ای در مرکز خورشید به دلیل دما و تراکم فوق العاده زیاد می تواند صورت پذیرد.
از آنجائیکه بار ذرات مثبت است، تمایل به دفع یکدیگر دارند اما دما و تراکم هسته خورشید به قدری زیاد است که می تواند آنها را در کنار یکدیگر نگاه دارد.
رایج ترین ترکیب هسته ای در مرکز خورشید زنجیره پروتون-پروتون نام دارد.
این فرایند زمانی انجام می گیرد که ساده ترین شکل از هسته های هیدروژن (دارای یک پروتون) در یک آن کنار هم قرار می گیرند.
نخست، هسته ای متشکل از دو ذره به وجود می آید، سپس هسته ای با سه ذره و در نهایت هسته ای با چهار ذره شکل می گیرد.
در این فرایند همچنین یک ذره الکتریکی خنثی به نام نوترینو پدیدار می گردد.
هسته نهایی شامل دو پروتون و دو نوترون است که در واقع هسته هلیوم می باشد.
جرم این هسته به مقدار بسیار اندکی کمتر از جرم چهار پروتونیست که هسته از آن تشکیل شده است.
جرم از دست رفته به انرژی تبدیل شده است.
این مقدار از انرژی به کمک فرمول مشهور فیزیکدان آلمانی، آلبرت انیشتین، E=mc۲ قابل محاسبه است.
در این معادله E به معنای انرژی، m به معنای جرم و cبه معنای سرعت نور می باشد.
خورشید کره ای است که به طور کامل از گاز تشکیل شده و بخش بیشتر این گاز از نوعی می باشد که به نیروی مغناطیسی حساس است که دانشمندان به آن پلاسما می گویند.
شعاع خورشید (فاصله بین مرکز تا سطح آن) حدود ۶۹۵,۵۰۰ کیلومتر، تقریبا ۱۰۹ برابر شعاع زمین است.
دمای سطح خورشید ۵۸۰۰ درجه کلوین و دمای هسته خورشید بیش از ۱۵میلیون درجه کلوین می باشد.
جرم خورشید ۹۹,۸ درصد از جرم کل منظومه شمسی و ۳۳۳.۰۰۰ برابر جرم زمین است.
میانگین چگالی آن حدود ۹۰ پوند در هر فوت مکعب و یا ۱,۴ گرم در هر سانتیمتر مکعب می باشد.
این مقدار تقریبا معادل ۱.۴ برابر چگالی آب و کمتر از یک سوم میانگین چگالی زمین است.
بیشتر اتمهای خورشید، مانند اغلب ستارگان، اتمهای عنصر شیمیایی هیدروژن می باشند.
بعد از هیدروژن، عنصر هلیوم در خورشید بسیار یافت می شود و بقیه جرم خورشید از اتمهای هفت عنصر دیگر تشکیل شده است.
به ازای هر ۱ میلیون اتم هیدروژن در کل خورشید، ۹۸,۰۰۰ اتم هلیوم، ۸۵۰ اتم اکسیژن، ۳۶۰ اتم کربن، ۱۲۰ اتم نئون، ۱۱۰ اتم نیتروژن، ۴۰ اتم منیزیوم، ۳۵ اتم آهن و ۳۵ اتم سیلیکون وجود دارد.
بنابراین حدودا ۹۴ درصد از اتمها، هیدروژن و حدود ۰.۱ درصد اتمهایی غیر از هیدروژن و هلیوم می باشند.
و اما از لحاظ جرمی هیدروژن که سبک ترین عنصر است ۷۳,۴۶ درصد، هلیوم ۲۴.۸۵ درصد، اکسیژن ۰.۷۷ درصد، کربن ۰.۲۹ درصد، آهن ۰.۱۶ درصد، گوگرد۰.۱۲ درصد، نئون ۰.۱۲ درصد، نیتروژن ۰.۰۹ درصد، سیلیکون ۰.۰۷ درصد و منیزیوم ۰.۰۵ درصد از کل جرم خورشید را به خود اختصاص داده اند.
طبق برآوردهای علمی در حدود ۴,۵ بیلیون سال از تولد این گوی آتشین می گذرد و تا ۵ میلیارد سال آینده همچنان می توان آن را به عنوان یک منبع عظیم انرژی به حساب آورد.
در هر ثانیه تقریباٌ ۱/۱ در ۱۰ به توان ۲۰ کیلووات ساعت انرژی از خورشید ساطع می شود.
تنها یک دو میلیاردم این انرژی به سطح بیرونی جو زمین برخورد می کند.
این انرژی معادل ۱/۵ در ۱۰ به توان ۱۸ کیلووات ساعت در سال است.
بدلیل بازتاب، تفرق و جذب توسط گازها و ذرات معلق در جو تنها ۴۷% از این انرژی به سطح زمین می رسد.
بدین ترتیب انرژی تابیده شده به سطح زمین سالانه حدوداً معادل ۷ در ۱۰ به توان ۱۷ کیلووات ساعت است.
تاریخچه انرژی خورشیدی:
کاربرد انرژی خورشیدی به قرن هفتم قبل از میلاد مسیح باز می گردد.
از انرژی خورشیدی برای گرمایش، پخت و پز، روشنائی و روشن نمودن آتش استفاده می کردند.
یونانیان و رومیان باستان معماری هایی را برای استفاده از نور و گرمایش انرژی خورشیدی در داخل ساختمان خود داشته اند.
قرن هفتم قبل از میلاد مسیح:
مردمان باستان از ذره بین برای تمرکز نور خورشید جهت روشن نمودن آتش استفاده می کردند.
قرن سوم قبل از میلاد مسیح:
رومیان و یونانیان با استفاده از آینه مشعلهای خود را روشن می نمودند.
قرن دوم پیش از میلاد مسیح:
ارشمیدس دانشمند یونانی با استفاده از بازتابش نور خورشید از سپری برنزی و متمرکز نمودن نور خورشید توانست کشتی های چوبی دشمنان را آتش بزند.
بیست سال بعد از میلاد مسیح:
مردمان چین از آینه برای روشن نمودن مشعلهای خود استفاده کردند.
قرن یک تا چهارم میلادی:
رومیان حمامهای خانه های خود را به گونه ای طراحی نمودند که از نور خورشید برای گرم شدن آب بهره ببرند.
قرن سیزدهم میلادی:
اجداد پوئبلو در آمریکای شمالی خانه های صخره ای خود را رو به جنوب ساختند تا از گرمای خورشید در زمستان بیشتر بهره ببرند.
در سال ۱۷۶۷ میلادی:
دانشمندی سوئیسی اولین کلکتور خورشیدی را ساخت.
در سال ۱۸۱۶ میلادی:
رابرت استرلینگ وزیر اسکاتلندی اختراع خود را برای پیش گرمکن موتور حرارتی به ثبت رساند.
بعدها از این اختراع او در تولید الکتریسیته بوسیله حرارت انرژی خورشیدی بهره گرفتند.
در سال ۱۸۳۹ میلادی:
ادموند بکرل دانشمند فرانسوی اثر فتوولتائیک را کشف نمود.
او هنگام کار با پیل الکترولیز که با دو الکترود فلزی در محلول الکترولیت خود بود به این نتیجه رسید که وقتی در معرض نور خورشید قرار می گیرد میزان تولید برق افزایش می یابد.
در سال ۱۸۶۰ میلادی:
ریاضیدان فرانسوی August Mouchet کار بر روی موتور بخار خورشیدی را آغاز کرد.
بعد از ۲۰ سال او و دستیارش Abel Pifre موتورهایی را ساختند که نمونه های مدرن آن در حال حاضر در کلکتورهای سهموی خطی استفاده می گردد.
سال ۱۸۷۳ میلادی:
Willoughby Smith قابلیت هدایت نور سلنیوم را کشف نمود.
سال ۱۸۷۶ میلادی:
William Grylls Adams و Richard Evans Day کشف کردند که وقتی سلنیوم در مقابل نور خورشید قرار می گیرد برق تولید می کند.
سال ۱۸۸۰ میلادی:
Samuel P. Langley بولومتر را اختراع نمود که نور ستاره های دور دست را به خوبی اشعه های حرارتی خورشید اندازه گیری می نمود.
سال ۱۸۸۳ میلادی:
Charles Fritts آمریکایی به ایده ساخت سلولهای خورشیدی از ویفر سلنیوم فکر کرد.
سال ۱۸۸۷ میلادی:
هاینریش هرتز کشف کرد که اشعه ماورا بنفش کمترین ولتاژ را برای جرقه زدن بین دو الکترود لازم دارد.
سال ۱۸۹۱ میلادی:
اولین آب گرمکن خورشیدی توسط کلارنس آمریکایی ثبت اختراع گردید.
سال ۱۹۰۴ میلادی:
Wilhelm Hallwachs کشف کرد که مس و اکسید مس در کنار یکدیگر حساسیت نسبت به نور نشان می دهند.
سال ۱۹۰۵ میلادی:
آلبرت انیشتین همراه با تئوری نسبیت خود اثر فوتوالکتریک را مطرح نمود.
سال ۱۹۰۸ میلادی:
ویلیام جی بیلی یک کلکتور با سیم پیچ مسی و یک جعبه عایق ساخت.
این طرح تقریبا شبیه همان طرحی است که امروزه برای کلکتورهای خورشیدی استفاده می شود.
سال ۱۹۱۴ میلادی:
دانشمندان متوجه یک بند الکترونی در دستگاههای فتوولتائیک شدند.
سال ۱۹۱۶ میلادی:
دانشمندان اثر فوتوالکتریک را به صورت تجربی اثبات کردند.
سال ۱۹۱۸ میلادی:
دانشمند لهستانی Jan Czochralski کشف نمود که چگونه یک تک کریستال سیلیکون را رشد دهد.
سال ۱۹۲۱ میلادی:
آلبرت انیشتین به خاطر نظریه اثر فوتوالکتریک جایزه نوبل را دریافت کرد.
سال ۱۹۳۲ میلادی:
اثر فتوولتائیک در سولفید کادمیوم کشف شد.
سال ۱۹۴۷ میلادی:
ساختمانهای خورشیدی در طول جنگ جهانی دوم بسیار نادر شدند.
سال ۱۹۵۴ میلادی:
سه دانشمند آمریکایی اولین سلول فتوولتائیک سیلیکونی را توسعه دادند.
اولین سلول خورشیدی توانائی این را داشت که برق کافی را از طریق خورشید برای تجهزات الکترونیکی فراهم نماید.
اواسط دهه ۱۹۵۰ میلادی:
اولین ساختمان اداری تجاری در جهان که با آبگرمکن خورشیدی کار می کرد طراحی شد.
سال ۱۹۵۸ میلادی:
سلولهای فتوولتائیک جدید در مقابل اشعه خورشید مقاوم تر شدند و این ویژگی برای استفاده سلولهای فتوولتائیک در فضا بسیار حائز اهمیت بود.
سال ۱۹۶۳ میلادی:
ژاپن یک پنل ۲۴ واتی را بر روی یک فانوس دریایی نصب نمود.
سال ۱۹۶۴ میلادی:
ناسا اولین ماهواره ای که با سلولهای فتوولتائیک به ظرفیت ۴۷۰ وات تغذیه می گردید توسط سفینه فضایی به فضا پرتاب نمود.
سال ۱۹۶۹ میلادی:
کوره خورشیدی با استفاده از ۸ آینه سهموی در Odeillo فرانسه ساخته شد.
دهه ۱۹۷۰ میلادی:
دکتر الیوت برمن و اکسون کرپ سلول خورشیدی ارزان تری را طراحی نمودند و این عامل باعث استفاده گسترده تر از سلولهای فتوولتائیک گردید.
سال ۱۹۷۲ میلادی:
دانشگاه دلاور موسسه تبدیل انرژی را تاسیس نمود و اولین آزمایشگاه جهان را برای تحقیق و توسعه سلولهای فتوولتائیک اختصاص داد.
در سال بعد این موسسه یک سیستم هیبرید حرارتی فتوولتائیک با نام Solar One را ساخت.
سال ۱۹۷۶ میلادی:
مرکز تحقیقات لوئیس ناسا برای اولین بار شروع به نصب ۸۳ سیستم فتوولتائیک در سرتاسر جهان نمود که برای روشنائی درمانگاهها، پمپاژ آب و تلویزیون کلاس ها و موارد دیگر به کار می رفت.
سال ۱۹۷۷ میلادی:
دولت آمریکا موسسه تحقیقات انرژی خورشیدی را راه اندازی کرد.
سال ۱۹۸۱ میلادی:
اولین هواپیمای خورشیدی از فرانسه تا انگلستان به پرواز درآمد.
سال ۱۹۸۲ میلادی:
یک استرالیایی اولین خودرو خورشیدی که فاصله بین سیدنی تا پرت که بالغ بر ۲۸۰۰ مایل است، پیمود.
سال ۱۹۸۶ میلادی:
بزرگترین نیروگاه حرارتی خورشیدی آن زمان در کالیفرنیا راه اندازی شد.
سال ۱۹۹۴ میلادی:
اولین بشقابک سهموی خورشیدی با استفاده از موتور استرلینگ با پیستون آزاد به شبکه متصل گردید.
سال ۲۰۰۱ میلادی:
تین فیلم فتوولتائیک ساخته شد.
سال ۲۰۰۲ میلادی:
بزرگترین سیستم خورشیدی پشت بامی در کالیفرنیا نصب گردید.
سال ۲۰۰۸ میلادی:
بزرگترین پارک خورشیدی در آلمان بوسیله سیستمهای تین فیلم راه اندازی گردید.
آمار جهانی انرژی خورشیدی
سیستمهای فتوولتائیک:
حدود ۳۰ گیگاوات از ظرفیت فتوولتائیک جدید در سراسر جهان در سال ۲۰۱۱ عملیاتی شده است و با افزایش ۷۴ درصدی در کل دنیا به میزان ۷۰ گیگاوات رسیده است.
نصب و راه اندازی واقعی در طول سال ۲۰۱۱ نزدیک به ۲۵ گیگاوات بوده است چراکه بعضی از ظرفیتهای متصل شده به شبکه در سال ۲۰۱۰ نصب شده بوده اند.
ظرفیت عملیاتی سیستمهای فتوولتائیک در آخر سال ۲۰۱۱ در حدود ۱۰ برابر میزان کل نصب شده جهانی در ۵ سال قبل بوده است و بدین وسیله به طور متوسط نرخ رشد سالانه ۵۸ درصدی را در بازه زمانی ۲۰۰۶ تا ۲۰۱۱ به ارمغان آورده است.
سهم بازار تین فیلم از ۱۶% در سال ۲۰۱۰ به ۱۵% در سال ۲۰۱۱ افت داشته است.
کشورهای پیشرو در بیشترین ظرفیت نصب شده تا انتهای سال ۲۰۱۱ آلمان، ایتالیا، ژاپن، اسپانیا و آمریکا بوده اند.
بار دیگر اتحادیه اروپا به خاطر وجود کشورهای آلمان و ایتالیا بازار سیستمهای فتوولتائیک را در دست خود گرفت.
این دو کشور با هم ۵۷% از ظرفیت عملیاتی جدید را در سال ۲۰۱۱ به خود اختصاص دادند.
اتحادیه اروپا تقریبا ۱۷ گیگاوات ظرفیت نصب شده داشته و نزدیک به ۲۲ گیگاوات ظرفیت را متصل به شبکه نموده است.
مجموع ظرفیت نصب شده سیستمهای فتوولتائیک تا انتهای سال ۲۰۱۱ در اتحادیه اروپا ۵۱ گیگاوات بوده که این میزان در حدود سه چهارم از کل ظرفیت نصب شده جهانی می باشد.
این میزان تقاضای برق بیش از ۱۵ میلیون خانوار اروپائی را پاسخ گو خواهد بود.
در کشور آلمان کل ظرفیت نصب شده به میزان ۲۴,۸ گیگاوات رسیده که میزان ۳.۱% از برق تولیدی کشور آلمان را به خود اختصاص می دهد(در سال ۲۰۱۰ این میزان ۱.۹% بوده است).
ایتالیا رکورد جدیدی را ثبت نموده است، ۹,۳ گیگاوات سیستم فتوولتائیک وارد شبکه نمود که تا آخر سال به میزان ۱۲.۸ گیگاوات رسید.
از دیگر بازارهای برتر در اروپا می توان به بلژیک(نزدیک ۱ گیگاوات)، انگلستان(۰,۹ گیگاوات)، یونان(بیشتر از ۰.۴ گیگاوات)، اسپانیا(نزدیک به ۰.۴ گیگاوات که از مقام دوم جهانی به مقام چهارمی نزول کرد)، اسلوواکی(۰.۳ گیگاوات) اشاره نمود.
در زمینه سیستمهای BIPV جذابیتها رو به افزایش می باشد.
در حدود ۱,۲ گیگاوات در طول سال ۲۰۱۰ ظرفیت اضافه شده است به گونه ای که بازار جهانی در حال تجربه یک رشد متوسط سالانه ۵۶ درصدی می باشد.
امروزه اکثریت قریب به اتفاق ظرفیت نصب شده سیستمهای فتوولتائیک، متصل به شبکه می باشند به طوری که بخش مستقل از شبکه در حدود ۲% از ظرفیت جهانی را به خود اختصاص داده است.
با این وجود جذابیتها در سیستمها مستقل از شبکه و سیستمهای مقیاس کوچک در کشورهای در حال توسعه به چشم می خورد(در بخش برقرسانی روستائی).
سیستمهای فتوولتائیک متمرکز هنوز بازار بسیار کوچکی را به خود اختصاص داده است.
بیشتر پروژه های CPV در مرحله پایلوت یا نمونه اولیه می باشند.
اما اولین پروژه جهانی چند مگاواتی در سال ۲۰۱۱ نصب شده است و در حدود ۳۳ مگاوات در اوایل سال ۲۰۱۲ تخمین زده شده که به بهره برداری برسد.
اسپانیا و آمریکا (که در آنها ۱۰ پروژه جدید به ظرفیت کل ۱۲ مگاوات در سال ۲۰۱۱۱ وارد شبکه شده اند) بزرگترین بازارهای بروز شده را به خود اختصاص داده اند.
هر چند پروژه های CPV در حداقل ۲۰ کشور از استرالیا گرفته تا عربستان صعودی، عملیاتی شده اند.
سیستمهای CSP
رشد سیستمهای CSP در سال ۲۰۱۱ مانند چند ساله گذشته، همچنان ادامه داشته است.
بیش از ۴۵۰ مگاوات از ظرفیت CSP در این سال نصب شده که ظرفیت کل جهانی را نزدیک به ۳۵% افزایش داده و میزان آن را به ۱۷۶۰ مگاوات رسانده است.
در بازه زمانی سالهای ۲۰۱۱-۲۰۰۶ کل ظرفیت جهانی سالانه به طور متوسط نرخ رشدی معادل ۳۷% داشته است.
سیستمهای سهموی خطی همچنان تسلط بازار را در دست داشته و در حدود ۹۰% از نیروگاههای جدید و عملیاتی شده از این نوع می باشند.
ولی رشد سرمایه گذاری بیشتر بر روی انواع دیگری از تکنولوژیهای حرارتی خورشیدی بوده است.
در آمریکا و اسپانیا نیروگاههای دریافت کننده مرکزی و فرنل جدیدی دایر گردیده و انواع دیگر نیروگاههای حرارتی خورشیدی نیز در دست ساخت می باشند.
بیشتر ظرفیت سیستمهای CSP در کشور اسپانیا می باشد که این کشور بازار جهانی سال ۲۰۱۱ را در دست خود داشته است.
این کشور در سال ۲۰۱۱ در حدود ۴۲۰ مگاوات به ظرفیت خود افزوده و تا انتهای این سال کل ظرفیت عملیاتی خود را به میزان ۱۱۵۰ مگاوات رسانیده است.
طبق آمارهای جهانی، کشور اسپانیا نقش حاکمیت سیستمهای سهموی خطی را در جهان بر عهده داشته است.
در حال حاضر تا به امروز کشور اسپانیا تنها کشوری است که بازار تکنولوژی دریافت کننده مرکزی در مقیاس نیروگاهی را عملیاتی نموده است.
نیروگاه Gemasolar به ظرفیت ۱۹,۹ مگاوات در سال ۲۰۱۱ به بهره برداری رسید که آخرین نیروگاه از مجموع سه نیروگاه دریافت کننده مرکزی به شبکه وارد شده می باشد.
همچنین این نیروگاه، اولین نیروگاه CSP است که قابلیت تولید ۲۴ ساعته را در شرایط خاص داشته و قابلیت ذخیره سازی تا ۱۵ ساعت را دارا می باشد.
در اسپانیا ۱,۱ گیگاوات از ظرفیت اضافه شده CSP تا آخر سال در مرحله ساخت بوده که پیش بینی می گردد که بیشتر آن در سال ۲۰۱۲ وارد شبکه گردد.
آمریکا با ۵۰۷ مگاوات ظرفیت عملیاتی تا پایان سال ۲۰۱۱ در مقام دوم بیشترین ظرفیت نصب شده قرار گرفته است.
با وجود اینکه ظرفیت نصب شده جدیدی در این سال نداشته ولی در حدود ۱,۳ گیگاوات تا انتهای سال در دست ساخت داشته است.
در سراسر دنیا حداقل ۱۰۰ مگاوات تا انتهای سال ۲۰۱۱ به بهره برداری رسیدند.
مصر مانند کشور مراکش در حدود ۲۰ مگاوات تا انتهای سال ۲۰۱۰ وارد شبکه نموده است.
الجزایر در حدود ۲۵ مگاوات، تایلند ۹,۸ مگاوات و هند ۲.۵ مگاوات که همه آنها برای اولین بار نیروگاه CSP را در سال ۲۰۱۱۱ راه اندازی کرده اند.
تمامی برنامه ها در منطقه خاورمیانه و شمال آفریقا(MENA) روی سیستمهای سیکل ترکیبی با خورشیدی(ISCC) و یا ادغام شده خورشیدی با نیروگاههای فسیلی می باشد.
کشور هند اولین نیروگاه دریافت کننده مرکزی را در راجستان به ظرفیت نهایت ۱۰ مگاوات در دستور ساخت دارد که انتظار می رود تا اوایل سال ۲۰۱۳ به بهره برداری برسد.
بقیه کشورها از جمله ایتالیا، ایران و استرالیا در زمینه CSP در طول سال ۲۰۱۱ ظرفیتی اضافه ننموده اند.
انتظار می رود رشد CSP با پروژه های در دست ساخت یا توسعه پروژه ها در چندین کشور از جمله استرالیا(۲۵۰ مگاوات)، چین(۵۰ مگاوات)، هند(۴۷۰ مگاوات) و ترکیه و حداقل ۱۰۰ مگاوات ظرفیت در دست ساخت در منطقه MENA، سرعت بخشی زیادی در سطح بین المللی داشته باشد.
نیروگاههای حرارتی خورشیدی به ۵ دسته تقسیم بندی می گردند:
-
نیروگاههای سهموی خطی (Parabolic Trough)
-
نیروگاههای دریافت کننده مرکزی (CRS)
-
نیروگاههای بشقابک سهموی (Parabolic Dish)
-
نیروگاههای دودکش خورشیدی(Solar Chimney)
-
نیروگاه کلکتورهای فرنل Fresnel Collector))
-
نیروگاههای سهموی خطی (Parabolic Trough)
نیروگاههای حرارتی خورشیدی از نوع سیستم کلکتور سهموی خطی شامل ردیفهای موازی و طولانی از متمرکز کنندهها می باشند.
بخش متمرکز کننده شامل سطوح انعکاسی سهموی است که از جنس آینه های شیشه ای تشکیل شده و روی یک مادۀ سازه نگهدارنده قرار میگیرند.
دریافت کننده از لوله های جاذب با پوشش مخصوص تشکیل شده که بوسیله شیشه پیرکس پوشانده می شوند و در طول خط کانونی قرار می گیرند.
بخش دریافت کننده در قسمتهای انتهایی روی دو تکیه‌گاه، قرار گرفته‌اند که این مجموعه روی تیرکهای اصلی سازه سوار است.
سیستم ردیابی خورشید در این دستگاهها تک محوره بوده و ردیابی خورشید از شرق به غرب انجام می گیرد.
بگونه ای که پرتورهای خورشید در تمام مدت ردیابی بر روی لوله های جاذب منعکس شوند.
یک سیال انتقال حرارت روغن با دمای حدود ۴۰۰ درجه سانتیگراد از میان لوله های جاذب در جریان می باشد و روغن داغ در مبدلهای حرارتی آب را به بخار تبدیل و بخار سوپرهیت طی عبور از توربین ژنراتور، انرژی الکتریکی تولید می کند.
این نوع نیروگاهها با ذخیره حرارت قابلیت تولید برق را حتی در مواقعی که خورشید غروب نموده است را دارا هستند.
اجزاء اصلی نیروگاههای سهموی خطی
-
منعکس‌کننده از نوع آینه‌های سهموی
-
دریافت‌کننده تابش خورشیدی که پرتوهای منعکس شده را جذب کرده و موجب گرمایش سیال انتقال دهنده گرما می شود
-
مکانیزم حرکت دهنده (تک محوری) کلکتورهای سهموی به منظور ردیابی خورشید و کنترل کننده ها
-
اسکلت فلزی نگهدارنده و فونداسیون
-
سیستمهای مربوط به تولید قدرت الکتریکی
-
تجهیزات مربوط به انتقال گرما
-
تجهیزات مربوط به تولید الکتریسیته و دفع گرمای تلف شده به محیط خارج
نیروگاههای دریافت کننده مرکزی (CRS)
این سیستم شامل مجموعه ای از آینه هایی است(هلیوستات) که هر یک بطور جداگانه انرژی خورشید را متمرکز و به برج دریافت کننده مرکزی منتقل می کنند. انرژی توسط یک مبدل حرارتی که در روی یک برج نصب شده است و گیرنده نامیده می شود جذب میشود. در آن جا آب به بخار سوپر هیت تبدیل شده و این بخار توربین ژنراتور را که در پائین برج نصب شده به حرکت در آورده و تولید برق می نماید.
اجزاء اصلی نیروگاههای دریافت کننده مرکزی
هلیوستات:
سیستم گردآورنده پرتوهای خورشیدی شامل مزرعه ای از هلیوستات ها از نوع شیشه ای یا غشایی
دریافت‌کننده مرکزی:
که گرمای پرتوهای خورشیدی را جذب و قابل استفاده می نماید.
سیستم انتقال انرژی گرمائی:
که گرمای وارده به گیرنده را جذب نموده و به گردش وا می‌دارد.
در طرحهای اولیه از آب و بخار بعنوان سیال جذب کننده وانتقال دهنده انرژی گرمائی استفاده می گردید و در طرحهای توسعه یافته تر از سیالاتی چون نمکهای سدیم و پتاسیم مذاب استفاده میگردد.
سیستم تبدیل قدرت
سیستم ذخیره انرژی
نیروگاههای بشقابک سهموی (Parabolic Dish)
پرتوهای خورشید تابیده شده بر روی سطح متمرکز کننده سهموی در کانون آن جمع می شود.
برای اینکه چنین سیستمی پر بازده باشد لازم است که این گردآورنده همواره بطرف خورشید ردیابی شود و در نتیجه به یک مکانیسم ردیابی دو محوره نیاز دارد.
در این سیستم، نور خورشید در یک نقطه کانونی متمرکز میشود و یک موتور استرلینگ انرژی حرارتی این تشعشع تمرکز یافته را به انرژی مکانیکی تبدیل میکند و به کمک یک آلترناتور از این انرژی مکانیکی، الکتریسیته تولید میگردد.
اجزاء اصلی نیروگاههای بشقابک سهموی
سطح متمرکزکننده :
وظیفه آن متمرکز کردن شعاعهای نور خورشید در نقطه کانونی است.
موتور استرلینگ:
انرژی گرمایی تمرکز یافته نور را به انرژی مکانیکی تبدیل کرده که توسط یک آلترناتور از آن الکتریسیته تولید میگردد.
این موتورها با سیستمهای دما بالا و پرفشار با انتقال حرارت خارجی هستند که گاز هلیوم یا هیدروژن بعنوان سیال عامل آنها عمل میکند.
بهترین عملکرد انواع این موتورها در دماهای بالای ۷۰۰ درجه سانتیگراد و فشارهایی تا ۲۰ مگاپاسکال انجام میشود.
ردیاب و سیستم کنترل :
سیستم ردیاب همواره سطح متمرکز کننده را در مقابل خورشید قرار می دهد تا نور دقیقاٌ در دریافت کننده موتور استرلینگ تمرکز یابد. بعلاوه سیستم کنترل با دریافت اطلاعات از سنسورهای مختلف و همچنین موتور استرلینگ، در هر وضعیت فرمان مناسبی برای کنترل سیستم ارسال می نماید.
سازه و فونداسیون:
برای نگه داشتن سطح متمرکزکننده، موتور استرلینگ و سایر اجزاء سیستم و تحمل بارهای اینرسی، باد و زلزله وجود یک فونداسیون و سازه ای سبک و با استحکام ضروریست.
نیروگاههای دودکش خورشیدی (Solar Chimney)
نیروگاه دودکش خورشیدی، یک نیروگاه خورشیدی است که از ترکیب کلکتورهای هوای خورشیدی و برج هدایت کننده هوا برای تولید جریان هادی القائی هوا استفاده میکند و این جریان هوا موجب چرخش توربین‌های پله‌ای فشار و در نهایت تولید برق توسط ژنراتور میشود.
نحوه عملکرد نیروگاههای حرارتی دودکش خورشیدی
تابش خورشید موجب گرم شدن هوا در زیر سقف هادی نور (شفاف) که برج مرکزی را احاطه کرده است، می شود.
در مرکز این سقف یک برج عمودی با دهانه ورودی عریض واقع شده است.
محل اتصال این برج با سقف شیشه‌ای باید به نحوی ساخته شود که در مقابل نفوذ هوا مقاوم باشد.
هوای گرم سبک‌تر از هوای سرد است لذا از برج بالا خواهد رفت.
با مکش هوای گرم به بالای برج، هوای سرد مجدداً از فضای خارجی سقف وارد آن خواهد شد.
این جریان مداوم هوا را با استفاده از توربین‌های پله‌ای فشار تبدیل به انرژی مکانیکی و سپس توسط ژنراتورهای مرسوم برق تولید میکند.
شکل ۱ نمایی از شماتیک عملکرد این نوع نیروگاههای خورشیدی را نشان می‌دهد.
برای تولید ۲۴ ساعته برق در این نیروگاه می‌توان از لوله‌های حاوی آب و یا محفظه‌های آب در زیر سقف استفاده نمود.
این لوله‌ها یا محفظه‌ها تنها یک بار از آب پر می‌شوند و هیچ نیازی به آب‌گیری مجدد ندارند.
اجزاء اصلی یک دودکش خورشیدی
• سقف نیمه شفاف (مثلاً شیشه‌ای) که در ارتفاع چندمتری زمین نصب میگردد.
• دودکش مرتفع که درمرکز سقف شیشه‌ای قرار میگیرد.
• توربین های بادی که در پایه دودکش قرار میگیرند.
• زمین که با روکش مناسبی پوشانده میشود.
نیروگاه کلکتورهای فرنل Fresnel Collector))
در این گونه نیروگاهها از کلکتور فرنل برای متمرکز کردن نور خورشید روی لوله گیرنده استفاده می شود.
در این نیروگاه همانند نیروگاههای سهموی خطی، کلکتورها به صورت خطی و در جهت شمال جنوب نصب می شوند.
کلکتورهای آن تعداد زیادی آینه تخت با پهنای کم و طول زیاد هستند که کنار هم دیگر قرار می گیرند.
زاویه قرار گیری هر کدام از آینه ها بصورتی است که بازتاب نور خورشید را روی بخش دریافت کننده متمرکز کنند.
در بخش دریافت کننده یک بازتاب دهنده ثانویه از نوع جفت سهموی قرار دارد که بازتاب آینه ها را جمع آوری کرده و روی لوله گیرنده می تاباند با گرم شدن لوله گیرنده سیال داخل آن گرم می شود.
برای نیروگاههای خورشیدی از این دست عملکرد ممکن است به دو صورت باشد در سیستم های متدوال سیال عامل داخل لوله گیرنده روغن است که پس از داغ شدن به مبدلهای حرارتی منتقل شده و سپس موجب تولید بخار می شود اما در نوع دیگر که نوع بخار مستقیم (direct steam) نامیده می شود طول کلکتورها بیش از یکصد متر می باشد.
از یک طرف لوله دریافت کننده آب وارد شده و از طرف دیگر بخار خارج می شود و نیازی به سیستم های جانبی اضافی نیست.
۱. آب گرمکن خورشیدی(Solar Water Heater)
آبگرمکن ها اصلی ترین سیستم مورد استفاده در کاربردهای غیرنیروگاهی خورشیدی می باشند.
همانطور که از نام آن پیداست برای گرم کردن آب مورد استفاده قرار می گیرد.
طرز کار یک آبگرمکن خورشیدی :
آبگرمکنها از سه بخش اصلی تشکیل می شوند که شامل:
کلکتور،
مدار لوله کشی،
مخزن ذخیره حرارتی می باشند.
در اغلب آبگرمکنهای امروزی سیال عامل که محلول آب و ضد یخ است در یک سیکل بسته بین مخزن و کلکتور توسط مدار لوله کشی در جریان است.
کلکتور انرژی حرارتی خورشید را جذب کرده و به سیال عامل منتقل می کند.
سیال گرم شده به سمت منبع ذخیره حرکت کرده و در آنجا پس از عبور از یک مبدل حرارتی، گرمای خود را به آب داخل مخزن منتقل می کند و پس از سرد شدن به کلکتور باز می گردد و بدین ترتیب بدون اینکه با آب مصرفی مخلوط شود، دائماً در یک سیکل بسته در حال حرکت است.
آبگرمکنهای خورشیدی به دو دسته، آبگرمکنهای مدار باز و مدار بسته طبقه بندی می شوند که هر یک به دو صورت ترموسیفونی(جریان طبیعی) یا پمپی(اجباری) می توانند کار نمایند.
بخش اصلی یک آبگرمکن خورشیدی کلکتور آن است که خود شامل ورقی است که به‌وسیله تابش کلی خورشید حرارت یافته و حرارت خود را به یک سیال جذب کننده که داخل لوله در حال جریان است، منتقل میکند.
رنگ این ورق همیشه تیره انتخاب میشود و دارای پوشش خاصی است که بتواند ضریب جذب انرژی را به حداکثر و ضریب پخش را به حداقل برساند.
برای رسیدن به دمای بالا مجموعه ورق و لوله‌ها را در داخل یک جعبه عایق با روکش شیشه قرار می‌دهند تا از اثر گلخانه‌ای بتوان استفاده کرد.
۲. گرمایش و سرمایش ساختمان (Solar Heating & Cooling)
از آنجا که روزانه انرژی بسیاری صرف گرمایش و سرمایش ساختمان ها می شود، طراحی و اجرای ساختمانهایی که بتواند از انرژی خورشیدی حداکثر استفاده را ببرد بسیار حائز اهمیت و مفید است.
تامین نیاز حرارتی ساختمانها با استفاده از خورشید به ۲ طریق پسیو(Passive) و فعال (Active) قابل دسترسی است.
کیفیت و چگونگی معماری ساختمان به دریافت و ذخیره انرژی خورشیدی در حالت پسیو بستگی کامل دارد در صورتیکه گرمایش خورشید بصورت فعال، مستلزم استفاده از گردآورنده های خورشیدی و یک منبع انرژی دیگر جهت انتقال سیال گرم شده به داخل ساختمان می باشد.
-
سیستم گرمایش خورشیدی پسیو
در این سیستم گرم کردن ساختمان بطور طبیعی و با استفاده از عوامل طبیعی مثل خورشید انجام می گیرد.
بدین معنی که چنین سیستمی این امکان را فراهم می سازد که ساختمان بدون نیاز به انرژی فسیلی و در نهایت با مصرف انرژی بسیار کمی کار کند.
در مورد سیستم های گرمایش پسیو ساختمان ها روشهای مختلفی وجود دارد:
۱. ورود مستقیم نور خورشید به داخل اطاق از طریق پنجره ها(Direct Gain Method)
۲. استفاده از دیوار ذخیره کننده انرژی خورشیدی(دیوار ترومب) و دیوار آبی(Drum Wall)
۳. استفاده از گیرنده مسطح قائم با جریان طبیعی هوا(Solar Chimney Design)
۴. استفاده از گلخانه مجاور(Attached Green House)
۵. استخر یا حوضچه روی بام
- سیستم گرمایش خورشیدی فعال(Active Solar Heating)
در سیستم های فعال بر خلاف سیستم های پسیو از المانهای متفاوتی برای گرمایش ساختمان استفاده می شود.
اجزائی که در این سیستم ها به کار می روند عبارتند از:
گردآورنده ها(کلکتورها)،
سیستم ذخیره انرژی گرمائی،
کانالهای عبور سیال،
پمپها،
لوله کشی،
شیرآلات،
دمپرها،
سیستم های کنترل دستی یا اتوماتیک،
سیستم سوخت کمکی
و مبدل های حرارتی.
- سیستم سرمایش خورشیدی(Solar Cooling System)
برخلاف گرمایش خورشیدی که عملی نسبتا آسان و ارزان است، تولید سرما با استفاده از انرژی خورشیدی کاری نسبتا مشکل و گران می باشد.
بطور کلی دو راه حل برای سرمایش خورشیدی وجود دارد:
o تبدیل انرژی خورشیدی به انرژی مکانیکی و یا الکتریکی و استفاده از آنها در بکار انداختن دستگاههای تبرید تراکمی
o تبدیل انرژی خورشیدی به انرژی حرارتی و استفاده از آن در بکار انداختن دستگاههای تبرید جذبی.
۳. آب شیرین کن خورشیدی(Solar desalinization)
اصول کار دستگاه تصفیه آب خورشیدی ساده بوده و سرپوش پلاستیکی یا شیشه ای در سطح فوقانی دستگاه نقش عمده و کلیدی را در عملکرد سیستم ایفا می کند.
با عبور اشعه خورشید کف حوضچه آب شور که معمولا برای جذب بالاتر گرما سیاه رنگ می باشد، آب دریا یا آب شور داخل خود را گرم و درجه حرارت بالا می رود، سپس بخار آب ایجاد شده و پس از برخورد به سطح داخلی سرپوش شیشه ای که دمای آن پائین تر از دمای داخل آب شیرین کن است، شروع به تقطیر می کند که با جمع آوری این آب مقطر، آب شیرین به دست می آید.
سیستم آب شیرین کن از نظر نحوه عملکرد به دو روش مستقیم و غیر مستقیم تقسیم می شود.
در روش مستقیم فقط از انرژی حرارتی خورشیدی استفاده می شود در حالی که در روش غیر مستقیم از انرژی برق به عنوان انرژی کمکی استفاده می شود.
طراحی آب شیرین کن های خورشیدی با توجه به شرایط اقلیمی و جوی در منطقه مورد نظر بایستی صورت پذیرد.
۴.خشک کن خورشیدی(Solar dryer)
عملکرد خشک کن های خورشیدی بدین ترتیب است که مواد خشک شدنی بطور مستقیم و یا غیر مستقیم از انرژی حرارتی خورشید استفاده کرده و هوا نیز بطور طبیعی و یا اجباری جریان یافته و باعث خشک شدن محصول می گردد.
خشک کن مستقیم:
کاربرد آن آسان و ارزان است ولی در این سیستم راهی برای کنترل درجه حرارت وجود ندارد، در این روش اگر سبزی ها و میوه ها زیاد در معرض تابش خورشید باشند تغییر رنگ داده و مقدار زیادی از ویتامین های خود را از دست می دهند.
خشک کن غیر مستقیم: در این روش درجه حرارت قابل کنترل است و مواد غذایی به طور مستقیم با اشعه خورشید در تماس نیستند در نتیجه رنگ آنها ثابت می ماند.
این وسیله متناسب با نیاز روستاها در امر خشک کردن میوه و سبزیجات و همچنین در صنعت خشک کردن برنج و تولید سبزی خشک بوسیله انرژی خورشیدی طراحی شده است.
۵. اجاق خورشیدی(Solar cooker)
اجاقهای خورشیدی در ۳ نوع رایج شلجمی، لوله های حرارتی و جعبه ای ساخته شده است.
نوع شلجمی آن به صورت یک بشقاب سهموی می باشد که برای پختن غذا بوسیله آن باید ماده غذایی مورد نظر را در کانون این بشقاب قرار داده و با تنظیم و متوجه نگاه داشتن(focusing) سهموی می توان غذا را پخت.
چون در این نوع متمرکز کننده ها می توان دماهای بالاتر از ۱۰۰ درجه سانتیگراد بدست آورد بنابراین سرخ کردن سبزی و گوشت و… در آنها کاملا امکان پذیر است.
در پخت غذا با استفاده از لوله های حرارتی می توان در گیرنده های مسطح مخصوص تولید بخار نموده و این بخار را با استفاده از مکانیسم لوله های حرارتی با برگشت طبیعی به داخل آشپزخانه( که بالاتر از گیرنده قرار دارد) منتقل نمود.
بخار به محفظه ای که در آن ظرف حاوی غذا قرار دارد وارد شده و دور ظرف غذا تقطیر شده و حرارت تبخیر خود را به مواد غذایی جهت پخت غذا می دهد.
بخار تقطیر شده با استفاده از نیروی ثقل به گیرنده خورشیدی بر می گردد.
از این نوع سیستم نمی توان جهت سرخ کردن سبزی و گوشت استفاده نمود.
در اجاق خورشیدی از نوع جعبه ای( آرام پز خورشیدی ) که اولین بار توسط شخصی به نام نیکلاس ساخته شد.
اجاق او شامل یک جعبه عایق بندی شده با صفحه ای سیاه رنگ و در پوش شیشه ای بود.
اشعه خورشید با عبور از میان در پوش شیشه ای وارد جعبه شده و بوسیله سطح سیاه جذب می شد سپس درجه حرارت داخل جعبه را به ۸۸ درجه افزایش می داد.
اصول کار اجاق خورشیدی جمع آوری پرتوهای مستقیم خورشید در یک نقطه کانونی و افزایش دما در آن نقطه می باشد.
۶.کوره خورشیدی(Solar Furnace)
کوره خورشیدی با استفاده از انرژی خورشید گرم می شود (در کوره‌های دیگر ، نوعی سوخت را می‌سوزانند تا گرمایش به کوره منتقل شود.) معمولا با استفاده از تعداد زیادی آینه ، پرتوهای نور خورشید را جمع آوری و پرقدرت می‌کنند و مجموعه آنها را بر روی کوره می‌تابانند تا دمایش خیلی بالا رود .
ذره بین وسیله‌ای است که همین کار را انجام می‌دهد. شاید دیده باشید که وقتی ذره بین را مقابل خورشید می‌گیریم و مجموعه پرتوهای آنرا به صورت یک نقطه مثلا روی پوست یا کاغذ می‌تابانیم، آن قدر حرارت ایجاد میشود که پوست می‌سوزد و یا کاغذ آتش میگیرد.
متداولترین سیستم یک کوره خورشیدی متشکل از ۲ آئینه یکی تخت و دیگری کروی می باشد.
نور خورشید به آینه تخت رسیده و توسط این آئینه به آئینه کروی بازتابیده می شود.
طبق قوانین اپتیک هرگاه دسته پرتوی موازی با محور آئینه برخورد نماید در محل کانون متمرکز می شود، به این ترتیب انرژی حرارتی خورشید در این نقطه جمع شده و این نقطه به دمای بالائی می رسد.
کاربردها و چگونگی بکارگیری سیستم های فتوولتاییک
سیستمهای فتوولتائیک جهت مصارف عمومی و کشاورزی، بصورت نیروگاههای مستقل از شبکه سراسری یا سیستمهای متصل به شبکه سراسری با ساختار نصب ثابت و یا متحرک در واحدهای کوچک باتوان پائین جهت تامین انرژی الکتریکی مورد نیاز ماشین حساب‌های کوچک تا سیستمهای بزرگ نیروگاهی، به کار می رود.
در خصوص سیستم های متحرک می بایست متذکر شد که، مزیت آن امکان ردیابی خورشید و افزایش انرژی الکتریکی حاصل از تابش خورشید درطی روز می باشد.
باوجود این مطلب، بدلیل افزایش احتمال خرابی درسیستم مکانیکی، نیاز به انرژی الکتریکی جهت به حرکت درآوردن سازه درکاربردهای کوچک و پراکنده توصیه نمی گردند.
تنها درتعدادی از نیروگاه های برق خورشیدی(فتوولتائیک) در جهان از این نوع سازه استفاده شده است.
روش های بکارگیری سیستم های فتوولتائیک
۱- متصل به شبکه سراسری برق ( Grid Connected )
در این روش، انرژی الکتریکی حاصل از سیستم فتوولتائیک (با استفاده از تجهیزات الکتریکی مبدل جریان مستقیم به جریان متناوب، همچون اینورترهای متصل به شبکه و …) ضمن تغییر شکل و تطبیق سطح ولتاژ و فرکانس انرژی الکتریکی حاصل ازسیستم فتوولتائیک، با مشخصات سطح ولتاژ، اختلاف فاز، فرکانس و… شبکه سراسری به شبکه سراسری برق تزریق می گردد. با استفاده از نیروگاههای فتوولتائیک متصل به شبکه سراسری بصورت متمرکز و یا غیرمتمرکز (ضمن تقویت انرژی جاری در شبکه توزیع)، بدلیل تزریق ولتاژ و جریان مانع افت ولتاژ شبکه توزیع گردیده و در نتیجه از فشار بر روی نیروگاه ها در طی روز جلوگیری نمود. این امر به مثابه این است که هر مشترک شبکه سراسری برق، با نصب سیستم متصل به شبکه، خود بعنوان یک تولید کننده پراکنده کوچک (DG)، بصورت نیروگاهی کوچک عمل نماید. دراین روش علاوه بر تامین بخشی از انرژی الکتریکی مورد نیاز مصرف کننده، انرژی الکتریکی (مازاد بر مصرف) به شبکه سراسری برق تزریق می شود.
۲- مستقل از شبکه سراسری برق سیستمهای مستقل از شبکه ( Stand Alone )
تأمین انرژی الکتریکی ایستگاه های مخابراتی و تلویزیونی، خانه های مسکونی، چادرهای عشایری، کلبه های روستایی و بصورت کلی رفع نیاز انرژی الکتریکی مناطقی که فاقد شبکه سراسری برق می باشند. این بخش سهم بالایی از سیستم های مستقل ازشبکه را در جهان به خود اختصاص داده است. در بسیاری از کشورهای جهان (بویژه درحال توسعه جهت تامین انرژی الکتریکی مورد نیاز روستاهای فاقد برق ازاین سیستم استفاده می گردد، بطور مثال در سال ۲۰۰۷ کشور اندونزی برق رسانی به ۱۵۰۰۰ خانوارروستایی را از این طریق آغاز نموده است). عدم نیاز به سوخت و مشکلات سوخت رسانی بویژه در مناطق صعب العبوروعدم نیاز به تعمیر ونگهداری مداوم وطول عمر مناسب از جمله عمده مزایایی است که در رشد و توسعه این سیستمها بویژه در نقاط محروم کشور نقش عمده و بسزایی دارد.
اهم کاربردهای سیستم های فتوولتائیک
۱. سیستم های تأمین برق مستقل از شبکه (تأمین برق خانه های مسکونی، چادرهای عشایری، کلبه های روستایی و بصورت کلی رفع نیاز الکتریکی مناطق فاقد شبکه سراسری برق می باشند)
۲. پمپاژخورشیدی (آب شرب، آبیاری، دامپروری، پرورش ماهی، جنگلها، مراتع، آبشخورحیوانات، آبنماها و…) یکی از کاربردهای موفق سیستم های فتوولتائیک، پمپاژ آب خورشیدی می باشد. افزایش تقاضا در این بخش نشان گر توانمندی و قابلیت کارکرد این سیستم میباشد. بطورمثال درسال ۲۰۰۶ در کشور مکزیک بیش از ۸۰۰ عدد پمپ با توان تجمعی ۳۳ کیلووات و در بنگلادش بیش از ۵۰۰۰ عدد پمپ در سال ۲۰۰۵ و ۲۰۰۶ با مبلغ تجمعی ۲۱ میلیون دلار نصب و راه اندازی گردید و یا ۶/۶% از سیستم های فتوولتائیک نصب شده در کشور هند را سیستم های پمپ فتوولتائیک تشکیل می دهد.
۳. روشنایی خورشیدی (منازل مسکونی و مدارس، ایستگاههای بین راهی، تونلها، فانوسهای دریایی، چراغ های پارکی و …) میزان روشنایی درشب یک امتیاز برای شهرهای بزرگ و صنعتی می باشد و بدون دسترسی به برق، تامین روشنایی به لامپ های دینامی و یا چراغ های نفتی محدود می گردد. یکی از راه حل های مناسب جهت تامین روشنایی مناسب جهت مناطق فاقددسترسی به برق، استفاده از چراغ های خورشیدی می باشد که سالانه ده ها هزار نمونه ازاین سیستم در سراسر جهان نصب و راه اندازی می گردد. این سیستم در تامین روشنایی منازل مسکونی و مدارس، ایستگاههای بین راهی، چراغ های راهنمایی و رانندگی، فانوس های دریایی و … موثر واقع شده است. بگونه ای که تعداد بسیارزیادی از آن ها در کشور ما نیز درشهرها (بویژه تهران) و جاده های کشور نصب گردیده است.
۴. سیستم تغذیه کننده پرتابل (قابل حمل و نقل) همچون خودروهای خورشیدی، مصارف الکتریکی غیرصنعتی در ابزارهایی مانند، اسباب بازی ها، ماشین حساب های خورشیدی و… .قابلیت حمل و نقل سهولت در نصب و راه اندازی از جمله مزایای این سیستمها می باشد که در رشد و توسعه آن نقش بسزایی دارد.
حفاظت کاتدیک
بمنظورجلوگیری از پوسیدگی لوله های انتقال مواد اولیه، شیمیایی، نفت و گاز، نشت مواد مذکور از لوله‌ها و جلوگیری از آلودگی محیط زیست استفاده از حفاظت کاتدیک فتوولتائیک یک راه حل مناسب و ساده جهت جلوگیری از این مسئله می باشد.
پتانسیل تابش و نقشه تابش خورشید در ایران
انرژی خورشیدی یکی از منابع انرژیهای تجدیدپذیر و از مهمترین آنها می باشد. میزان تابش انری خورشیدی در نقاط مختلف جهان متغیر بوده و در کمربند خورشیدی زمین بیشترین مقدار را داراست. کشور ایران نیز در نواحی پرتابش واقع است و مطالعات نشان می دهد که استفاده از تجهیزات خورشیدی در ایران مناسب بوده و میتواند بخشی از انرژی مورد نیاز کشور را تأمین نماید.
ایران کشوری است که به گفته متخصصان این فن با وجود ۳۰۰ روز آفتابی در بیش از دو سوم آن و متوسط تابش ۵,۵ – ۴,۵ کیلووات ساعت بر متر مربع در روز یکی از کشورهای با پتانسیل بالا در زمینه انرژی خورشیدی معرفی شده است. برخی از کارشناسان انرژی خورشیدی گام را فراتر نهاده و در حالتی آرمانی ادعا می‌کنند که ایران در صورت تجهیز مساحت بیابانی خود به سامانههای دریافت انرژی تابشی میتواند انرژی مورد نیاز بخشهای گسترده‌ای از منطقه را نیز تأمین و در زمینه صدور انرژی برق فعال شود.
با مطالعات انجام شده توسط DLR آلمان، در مساحتی بیش از ۲۰۰۰ کیلومترمربع، امکان نصب بیش از MW ۶۰۰۰۰ نیروگاه حرارتی خورشیدی وجود دارد.
اگر مساحتی معادل ۱۰۰×۱۰۰ کیلومترمربع زمین را به ساخت نیروگاه خورشیدی فتوولتائیک اختصاص دهیم، برق تولیدی آن معادل کل تولید برق کشور در سال ۱۳۸۹ خواهد بود.
فعالیتها در حوزه انرژی خورشیدی:
۱- احداث نیروگاه حرارتی خورشیدی سهموی خطی شیراز به ظرفیت ۲۵۰ کیلووات تا مرحله تولید بخار و انجام تحقیقات در زمینه فناوری ساخت و تست قالب مربوط به آینه کلکتور نیروگاه شیراز، خمکاری شیشه و تولید آینه های سهمی، ایجاد پتانسیل علمی، فنی و تربیت کارشناسان ماهر برای طراحی و ساخت و راه اندازی نیروگاههای بزرگ خورشیدی در آینده و ساخت سیستم های کنترلی و نرم افزارهای کنترل کلکتورهای خورشیدی در نیروگاههای حرارتی خورشیدی در خصوص نیروگاه های حرارتی خورشیدی
شروع این پروژه در سال ۱۳۷۹ بوده و در سال ۱۳۸۷ نیز فاز بخار آن تکمیل شده است. نیروگاه خورشیدی شیراز از ۴۸ عدد کلکتور سهموی در ۸ ردیف ۶ تایی تشکیل شده است که در راستای شمال- جنوب نصب گردیده است. طول هر کلکتور ۲۵ متر و دهانه آن ۴/۳ متر میباشد بر روی هر کلکتور ۶ عدد لوله جاذب استوانه ای شکل با پوشش کرم سیاه یا سرمت میباشد که بوسیله شیشه های پیرکس پوشانده شده است. این لوله ها در طول خط کانونی کلکتور قرار میگیرد.کل مجموعه بر روی سازه های نگهدارنده نصب شده است و توسط سیستم های ردیابی با سیستم کنترلی خورشید را در طول روز تعقیب میکند.
انرژی حرارتی پرتو های خورشید توسط لوله های گیرنده جذب شده و به سیال انتقال حرارت که روغن میباشد منتقل میشود . سیال تا ۲۶۵ درجه سانتیگراد گرم میشود و سپس روغن داغ وارد مبدلهای حرارتی شده و پس از عبوراز مبدل، آب را به بخار سوپر هیت تبدیل میکند و بخار حاصل وارد ماشین بخار شده و توسط ژنراتور برق تولید میشود .نیروگاه خورشیدی شیراز شامل ۴۸ عدد کلکتور ، ۴۹۹۲ عدد آینه نصب شده بر روی کلکتور ها ، ۲۸۸ عدد لوله گیرنده میباشد.همچنین هر آینه تعداد ۴ عدد پایه سرامیکی و هر کلکتور ۴۱۶ عدد پایه سرامیکی دارد. مجموع تعداد پایه سرامیکی کل نیروگاه ۱۹۹۶۸ عدد می باشد .
از عمده دستاوردهای این پروژه می توان به موارد ذیل اشاره نمود:
تحقیق و پژوهش برای توسعه کاربرد انرژیهای نو و پاکیزه از جمله انرژی خورشیدی برای تولید بخار و تولید برق در مقیاس نیمه صنعتی
مشارکت دانشگاه و صنعت پیرامون اجرای یک پروژه ملی با استفاده از نیروها، امکانات و تواناییهای داخلی
انجام تحقیقات کاربردی و علمی با تکیه بر دانشجویان دوره‌های کارشناسی و کارشناسی ارشد
تولید فناوری جدید در بخشهای مختلف کلکتورهای سهموی خطی از نظر سخت افزاری و سیستمهای مدلسازی فرآیندی و بهینه سازی از طریق نرم افزار
۲- برقرسانی فتوولتائیک به روستاها (برقرسانی به ۳۵۸ خانوار روستایی) جمعاً به ظرفیت۳۸۶ کیلووات
طرح برقرسانی روستایی در سال ۱۳۸۵ ابتدا از استان قزوین آغاز و سپس دراستانهای گیلان ، زنجان ، بوشهر ، یزد و کردستان اجراءگردید .در این پروژه مجموعاً نصب ۵۸ سیستم فتوولتائیک جهت برق رسانی به روستاهای فاقد برق و به صورت پایلوت با موفقیت انجام شده است . تنوع توانهای ۷۰۰ وات و ۵/۱ کیلووات به جهت تست شرایط مختلف در سیستم های پایلوت ، تجربه های مفیدی را برای سازمان در بر داشته است که از جمله مهمترین آنها استفاده بهینه از این سیستمها میباشد بطوریکه مشاهده میگردد این سیستمها قابلیت استفاده در سراسر ایران را دارد ، چنانچه فرهنگ مدیریت بر مصرف و نگهداری این سیستمها وجود داشته باشد. در همین راستا پروژه برقرسانی به ۶۳۴ خانوار روستایی نیز در سال ۱۳۸۷ تعریف گردیده و تاکنون در دست اجرا می باشد.
از عمده دستاوردهای این پروژه می توان به موارد ذیل اشاره نمود:
برقراری عدالت اجتماعی و امکان استفاده از تسهیلات انرژی و یارانه های دولتی برای تمامی اقشار جامعه
تامین انرژی الکتریکی خانوارهای روستایی توسط سیستمهای فتوولتائیک
تأمین بخشی از نیاز روز افزون به مصرف انرژی الکتریکی در کشور
حفظ و صیانت از ذخایر سوخت فسیلی برای نسل های آینده
جلوگیری از اتلاف انرژی در شبکه های توزیع و فوق توزیع
ایجاد صنایع برق خورشیدی و صادرات خدمات مهندسی
۳- طراحی ،نصب و راه اندازی نیروگاه فتوولتائیک با ظرفیت اسمی ۹۷ کیلووات در منطقه سرکویر سمنان
این پروژه در سال ۱۳۷۳ آغاز و در سال ۱۳۷۴ توسط سازمان انرژی اتمی ایران به پایان رسید . و در سال ۱۳۸۳ بعد از مصوبه تجمیع به وزارت نیرو منتقل گردید. نیروگاه فتوولتائیک سمنان شامل: ۲ باب ساختمان ( هر کدام حدود ۹۰ متر مربع زیر بنا که یک دستگاه آن اداری و دستگاه دیگر سالن تولید نیروگاه می باشد)، یک ساختمان منبع آب به همراه چاه آبیاری کشاورزی، حدود ۴۵۰ پانل ۵۳ وات ژاپنی و ۱۵۵۰ پانل ایرانی۴۵ وات، ۲۲۰ عدد باطری ۲ ولت ۴۹۰ آمپر ساعت ، ۶ دستگاه اینورتر ایرانی و ۶ دستگاه اینورتر خارجی ساخت شرکت SMA آلمان. این نیروگاه از طریق تابلوی تولید اصلی نیروگاه و خط زمینی به یک دستگاه ترانس و خط هوایی ۲۰ کیلوولت متصل شده است. دستاورد اصلی این پروژه تأمین بخشی از نیاز انرژی الکتریکی کشور از طریق سیستم های PV و تزریق برق تولیدی این سیستم ها به شبکه می باشد.
۴- طراحی، نصب و راه اندازی نیروگاه فتوولتائیک با ظرفیت اسمی ۳۰ کیلووات متصل به شبکه در طالقان
سیستم فتولتائیک ۳۰ کیلووات متصل به شبکه در سایت طالقان در دامنه البرز جنوبی واقع می باشد. طول جغرافیایی محل نیروگاه ۵۰ درجه و ۳۴ دقیقه و عرض جغرافیایی ۳۶ درجه و ۱۱ دقیقه می باشد، ظرفیت نصب شده ۴۰ کیلووات و قابلیت افزایش تا ۱۰۰ کیلووات را دارا می باشد این نیروگاه در سال ۱۳۸۱ به بهره برداری رسیده و عمر مفید آن ۲۵ سال تخمین زده می شود. هدف از اجرای این پروژه تولید انرژی الکتریکی و تزریق آن به شبکه سراسری و تأمین بخشی از نیاز کشور می باشد
۵- طراحی ، نصب و راه اندازی نیروگاه فتوولتائیک با ظرفیت اسمی ۵ کیلووات در منطقه دربید یزد
این پروژه توسط سازمان انرژی اتمی ایران اجراء گردیده و در سال ۱۳۸۳ به وزارت نیرومنتقل گردیده است. این نیروگاه شامل: ۲ باب ساختمان( هر کدام حدود ۹۰ متر مربع که یک دستگاه آن اداری و دستگاه دیگر سالن تولید نیروگاه می باشد)، یک ساختمان منبع آب به همراه چاه آبیاری کشاورزی، حدود ۴۵۰ پانل ۵۳ وات ژاپنی و ۱۵۵۰ پانل ایرانی۴۵ وات، ۲۲۰ عدد باطری ۲ ولت ۴۹۰ آمپر ساعت ، ۶ دستگاه اینورتر ایرانی و ۶ دستگاه اینورتر خارجی ساخت شرکت SMA آلمان. این نیروگاه از طریق تابلوی تولید اصلی نیروگاه و خط زمینی به یک دستگاه ترانس و خط هوایی ۲۰ کیلوولت متصل شده است. این نیروگاه در ۱۲۰ کیلوومتری جنوب دامغان مجاور دو روستای حسینان و معلمان واقع شده است. ظرفیت نصب شده آن ۹۷ کیلووات می باشد و به منظور تزریق برق تولیدی به شبکه فشار ضعیف روستا برای جبران کاهش ولتاژ و توان شبکه و تأمین بخشی از نیاز انرژی الکتریکی کشور از طریق سیستم های PV . تزریق برق تولیدی این سیستم ها به شبکه احداث گردیده است.
۶- مطالعه و پژوهش برای تسلط بر فناوری طراحی و ساخت دیش استرلینگ خورشیدی(در حال انجام)
با توجه به محدودیت منابع فسیلی و افزایش تقاضا در بازار انرژی و نهایتاً ملاحظات زیست محیطی، بهره برداری از منابع تجدیدپذیر انرژی اجتناب ناپذیر است. نظر به موفقیت بسیار مناسب ایران در زمینه برخورداری از منابع انرژی خورشیدی، ضرورت استفاده از حداکثر پتانسیل این منبع پایان ناپذیر بر کسی پوشیده نیست. توسعه ساختارهای متمرکز کننده خورشیدی نقطه ای با موتور استرلینگ و تولید انرژی الکتریکی از انرژی خورشیدی برای تزریق به شبکه برق سراسری در همین راستا می باشد. ساختار کلی پروژه که در سال ۱۳۸۸ آغاز گردید شامل چهار فاز اصلی است :
بررسی و تحلیل نظری موتور استرلینگ موجود
انجام آزمایشات موتور استرلینگ و داده برداری
ارزیابی عملکرد موتور استرلینگ
بهینه سازی، مستند سازی و تهیه گزارش
از دستاوردهای اصلی این پروژه می توان به تدوین دانش فنی طراحی و ساخت موتور استرلینگ خورشیدی – فاز اول آزمایش داده برداری و آنالیز عملکرد موتور استرلینگ خورشیدی ۱۰ کیلووات اشاره نمود.
۷- انجام پتانسیل سنجی و تهیه اطلس خورشیدی کشور و زمینه سازی جهت تهیه نقشه های پتانسیل تابش خورشیدی ایران با سازمان فضایی آلمان (DLR)
پروژه زیر بنایی پتانسیل سنجی تابش خورشیدی ایران به منظور دستیابی به مقادیر انرژی دریافتی مناطق مختلف کشور (داده های تابش خورشید) و مکانیابی و تعیین ظرفیت نیروگاههای حرارتی خورشیدی و سایر سیستمهای خورشیدی تعریف گردیده است. در این پروژه ابتدا با استفاده از تصاویر ماهواره ای تابش کل کشور بدست می آید، سپس با حذف مناطقی از کشور مانند: شهر ها، جنگلها و مراتع، مناطق حفاظت شده و نظامی، دریا ها و دریاچه ها، مناطق کوهستانی و دارای شیب زیاد، و همچنین لحاظ نمودن اطلاعات تکمیلی مانند: منابع آب، خطوط فشار قوی، خطوط گاز و …، موقعیت و ظرفیت نیروگاه های خورشیدی کشور تعیین گردیده سپس طبقه بندی اقتصادی سایتها بر اساس تابش، مساحت زمین، آب مورد نیاز، فاصله از خطوط انتقال نیرو و سایر عوامل انجام خواهد شد.
۸- طراحی، ساخت و نصب انواع سیستمهای برق خورشیدی نظیر چراغهای خیابانی فتوولتائیک ، پمپ آب کش برای مصارف کشاورزی ، تجهیز یک منطقه مرزی، روشنایی تونل به کمک سیستمهای فتوولتائیک
این دسته از پروژه ها به منظور آگاهسازی و ترویج استفاده از سیستم های خورشیدی فتوولتائیک، نمایش کارکرد انواع سیستمهای خورشیدی، انجام آزمایش ، تست و آزمون نمونه های ساخته شده و مقایسه کارایی آنها، ایجاد توانمندی برای طراحی و ساخت سیستمی خورشیدی در کشور و همچنین توسعه تحقیقات کاربردی در خصوص سیستمهای خورشیدی در کشور اجرا و به بهره برداری رسیدند.
۹- مطالعه و ساخت اتصالات اهمیک برای سلولهای خورشیدی سیلیسیم لایه نازک
این پروژه در اواخر سال ۱۳۸۴ آغاز و در سال ۱۳۸۶ پایان یافت. با توجه به کاهش ضخامت سلول های خورشیدی روش های موجود فعلی اتصال هادی بر روی نیمه هادی امکانپذیر نخواهد بود. لذا با توجه به وجود خط تولید پنل خورشیدی در کشور، به منظور تدوین و کسب دانش فنی روش های جدید و با تکنولوژی بسیار بالای اتصال هادی به نیمه هادی پروژه تحقیقاتی مذکور تدوین و تصویب گردید تا به منظور بهینه سازی خط تولید کارخانجات داخلی از این روش استفاده شود. از دستاوردهای این پروژه می توان به کسب دانش فنی در اتصال هادی به سلول های خورشیدی با ضخامت ۲۲۰ تا ۲۵۰ میکرون اشاره نمود.
۱۰- طراحی، تدوین دانش فنی و ساخت اینورتر متصل به شبکه با توان ۵ کیلووات و همچنین اینورتر متصل به شبکه بدون ترانس با توان ۱,۵ کیلووات
در سالهای اخیر بیش از ۸۰ درصد از سامانههای فتوولتاییک در دنیا به صورت متصل به شبکه نصب شده اند. هدف از طرح پیشنهادی، کسب دانش فنی و ساخت اینورتر سامانه فتوولتاییک پشتیبان، جهت افزایش قابلیت عملکردی سامانه های فتوولتاییک متصل به شبکه است که درحالت وصل شبکه نیرو انرژی فتوولتاییک را به آن تزریق کند و در حالت قطع شبکه بتواند بارهای حساس و دارای اولویت بالای مصرف کننده را تغذیه نماید. اهداف دیگر عبارتند از:
توجیه پذیرتر نمودن هزینه بالای بکارگیری انرژی فتوولتاییک
بررسی راه‌های امکان تامین انرژی الکتریکی مورد نیاز برای استفاده مصارف استراتژیک در مواقع قطعی برق
امکان بکارگیری بصورت سیستم تولیدپراکنده در زمان‌های پیک مصرف برق
۱۱- مطالعات شناخت، امکان سنجی فنی -اقتصادی کاربرد و طراحی سیستمهای هیبرید انرژیهای تجدید پذیر (باد-دیزل-فتوولتاییک- زیست توده و خورشیدی) در ایران
این پروژه در سال ۱۳۸۶ آغاز و در سال ۱۳۸۸ پایان یافت. از فعالیت های انجام شده در راستای این پروژه می توان به موارد ذیل اشاره نمود:
جمع آوری اطلاعات و تجربیات جهانی و استانداردهای بین المللی در طرح سامانه های هیبریدی تجدیدپذیر
انتخاب ۵ استان جهت انجام مطالعات پتانسیل انرژی های باد، خورشید و زیست توده
ارائه روش و الگوریتم انتخاب بهینه ترین طرح انتخاب سامانه هیبرید تجدیدپذیر با توجه به پتانسیل های موجود و سهم هر یک از منابع و پارامترهای اقتصادی
ارائه دسته بندی سامانه های هیبریدی در هریک از ۵ نقطه انتخاب شده به عنوان نمونه و مقایسه نتایج حاصل از الگوریتم پیشنهادی با نرم افزار محاسباتی سامانه های تجدیدپذیر هامر
۱۲- احداث پارک خورشیدی در سایت انرژیهای نو طالقان
این پروژه در سال ۱۳۸۳ آغاز و در سال ۱۳۸۸ به پایان رسید. با عنایت به اینکه این فناوری ها هنوز به بلوغ کامل نرسیده اند، فعالیت در خصوص تحقیقات کاربردی روی این سیستمها در نقاط مختلف دنیا بطور جدی دنبال می شود لذا با ورود ایران به عرصه استفاده از سیستمهای خورشیدی در بخش نیروگاهی و غیر نیروگاهی ، ایجاد مکانی متمرکز برای انجام فعالیتهای فوق ضروری به نظر می رسد قبل از ساخت هر سیستم بزرگی ، لازم است نمونه هائی از اجزاء اصلی از قبل ساخته شوند و پس از گذراندان مراحل تست و آزمون و رفع مشکلات احتمالی ، جهت ارائه به پیمانکاران و سازندگان آماده می گردد. از طرفی وجود محل متمرکز جهت نمایش کارکرد این سیستمها برای مسئولان محترم کشوری و ایجاد امکان بازدید دانشجویان ، دانش آموزان و سایر علاقمندان از این محلها و از طرف دیگر جهت ایجاد بستر مناسب برای پژوهشگران در راستای اجراء پروژه های تحقیقاتی مرتبط می تواند در توسعه بهره برداری از انرژی خورشیدی در کشور بسیار مؤثر باشد .
اهداف دستیابی به فناوری ساخت اجزاء سیستمهای خورشیدی به شرح ذیل میباشد .
بهبود ارتقاء تکنولوژیهای موجود از طریق بهینه سازی و طراحی اجزاء
نمایش کارکرد انواع سیستمهای خورشیدی در یک مکان
برآورد عملی قیمت تمام شده ساخت اجزاء و تلاش در جهت کاهش هزینه های تجاری
انجام آزمایش ، تست و آزمون نمونه های ساخته شده و مقایسه کارایی آنها
ایجاد توانمندی برای طراحی و ساخت سیستمی خورشیدی در کشور
توسعه تحقیقات کاربردی در خصوص سیستمهای خورشیدی
این مجموعه از بخشهای مختلفی تشکیل شده است که عبارتند از:
کلکتور خورشیدی فرنل، کلکتور سهموی خطی، دیش سهموی، هلیوستات خورشیدی، خشک کن خورشیدی، آبگرمکن لوله گرمایی، اجاق خورشیدی، اتاق کنترل و مانیتورینگ و نرم افزارهای کنترلی
۱۳- طراحی مفهومی نیروگاه هیبریدی خورشیدی شیراز به منظور افزایش ظرفیت ۵۰۰ کیلووات با بهره گیری از کلکتورهای پیشرفته سهموی خطی (در حال انجام)
این پروژه به منظور طراحی مفهومی و تفصیلی یک کلکتور سهموی خطی پیشرفته مورد استفاده در نیروگاههای خورشیدی جهان، بکارگیری و الحاق این کلکتور به مزرعه کلکتورهای نیروگاه خورشیدی شیراز و طراحی مفهومی و تفصیلی توسعه نیروگاه هیبرید خورشیدی شیراز به ظرفیت ۵۰۰ کیلووات، بررسی و ارزیابیهای فنی و اقتصادی مربوط به ساخت کلکتور و توسعه ظرفیت نیروگاه هیبرید خورشیدی شیراز ، تهیه مدارک فنی ساخت واجرای کلکتور پیشرفته و توسعه ظرفیت نیروگاه حاصل اجرای این پروژه تحقیقاتی، تهیه مدارک فنی و آمادگی جهت برگزاری مناقصه و انتخاب پیمانکار ساخت، نصب و اجرای توسعه نیروگاه هیبرید خورشیدی شیراز تعریف شده است. لذا اجرای پروژه جهت توسعه و بروزرسانی تکنولوژی ساخت کلکتورها در کشور جهت بسترسازی و تبادل دانش فنی با سایر کشورهای فعال در این زمینه و توسعه ظرفیت نیروگاه خورشیدی شیراز جهت فراهم نمودن زمینه به منظور هیبریدسازی نیروگاههای خورشیدی با نیروگاههای متداول ضروری می باشد.
۱۴-مطالعه انواع فن اوریهای آب شیرین کن خورشیدی
هدف از اجرای این پروژه تحقیقاتی که در سال ۱۳۸۷ آغاز گردید، بررسی و شناخت استانداردهای مربوط به آب آشامیدنی ، بررسی و شناخت انواع سیستمهای آب شیرین کن ها و بررسی استانداردهای مربوطه از دیدگاه فنی ، اقتصادی و زیست محیطی و بررسی و شناخت انواع آب شیرین کن های خورشیدی و معرفی انواع مناسب آن برای مناطق مختلف اقلیمی کشور میباشد. همچنین ارزیابی اقتصادی نیز در خصوص آب شیرین کن های انتخابی صورت خواهد گرفت.
۱۵-ارزیابی رفتار مصرف کنندگان سیستم های انرژی خورشیدی(آبگرمکن و اجاق) در منطقه جنگلی آرمرده
بررسی تجارب جهانی در زمینه استفاده از سیستم های آبگرمکن و اجاق خورشیدی، تحقیق و مکانیابی جهت انتخاب یک روستای مناسب در کشور، مطالعه وبررسی میزان تابش در منطقه انتخابی و تعیین عوامل موثر بر عملکرد سیستم های خورشیدی(آب گرمکن و اجاق خورشیدی)، بررسی الگوی مصرف انرژی ساکنان روستای انتخابی، راه اندازی و بهره برداری از سیستم های خورشیدی، تدوین دستورالعملهای استفاده از سیستم های خورشیدی و آموزش مصرف کنندگان، ایجاد مکانیزم مناسب جهت پردازش اطلاعات میدانی و جمع آوری اطلاعات از مصرف کنندگان و تحلیل نتایج و مقایسه آن با نتایج مورد انتظار، ارزیابی و تحلیل رفتار مصرف کنندگان از جمله فعالیتهایی است که در این پروژه انجام گردیده است.
۱۶- طراحی و ساخت دستگاه تبرید ۵ تن خورشیدی به روش دسیکنت جامد خورشیدی
انرژی خورشیدی بعنوان مهمترین منبع انرژی های تجدیدپذیر محسوب می شود . با توجه به اینکه ایران بر روی کمربند خورشیدی واقع گردیده و میزان متوسط انرژی دریافتی در سال حدود KWH/M۲ ۲۰۰۰ و تعداد ساعات آفتابی بیش از ۲۸۰۰ ساعت در سال می باشد ، این منبع قابلیت بسیار مناسبی جهت استفاده و رفع نیاز سرمایش و گرمایش ساختمانها را دارا می باشد .
سیستمهای دسیکنت خورشیدی با جذب رطوبت هوا در آب و هوای گرم و مرطوب می توانند بار نهان سرمایش را حذف کنند و در این صورت مصرف برق را در مقایسه با سیستمهای رایج به یک پنجم برسانند و همچنین به منظور صرفه جویی در سوختهای فسیلی می توان از انرژی خورشیدی در این دستگاهها بهره برد.
از اهداف این پروژه می توان به موارد ذیل اشاره نمود:
استفاده از انرژی خورشیدی در ایجاد سرما و صرفه جویی در مصرف برق و انرژی فسیلی
توسعه کاربرد انرژی خورشیدی در بخش ساختمان
کاهش انتشار آلاینده ها و حفظ محیط زیست
اشتغالزایی و توسعه صنعت در بخش ساختمان و انرژی خورشیدی
توانمندی های حاصله در کشور در حوزه انرژی خورشیدی:
با طراحی ، ساخت و اجرای نیروگاه خورشیدی سهموی خطی شیراز توسط نیروهای داخلی، پتانسیل بسیار مناسبی برای ساخت این دسته از نیروگاهها در کشور ایجاد گردیده است.
ساخت و تست اجزای مختلف نیروگاه خورشیدی از قبیل سازه ها، آینه ها، سیستم کنترل و ابزار دقیق و بسیاری از بخشهای دیگر در داخل کشور انجام شده است و تنها لوله گیرنده از خارج از کشور وارد شده است که هم اکنون برنامه ریزی لازم برای تولید داخل نمودن آن در حال انجام است.
با احداث این نیروگاه و تکمیل و بازنگری و بهسازی مراحل اجراء و تست بخشهای مختلف آن در طول دوره کارکرد پیش بینی می شود تولید انبوه قسمتهای مختلف نیروگاه گسترش یافته و انتقال دانش و ساخت و تولید برخی اجزاء خاص مانند لوله های گیرنده نیز ایجاد گردد.
و این در حالی است که تمامی مراحل طراحی، نظارت و اجرا در داخل کشور انجام شده و ایران با انجام پروژه پایلوت مذکور به جمع معدودکشورهای صاحب فن آوری طراحی و احداث چنین نیروگاههایی در جهان پیوسته است.
از جمله فعالیت ها و سرمایه گذاری‌های انجام شده دیگر در حوزه خورشیدی، ایجاد امکانات در بخش ساخت و احداث کارخانه تولید ماژول های خورشیدی (پنل فتوولتائیک) در چند نقطه و ایجاد چنین ظرفیتی در کشور است.
پروژه های اجرا شده در زمینه سیستمهای فتوولتائیک در ایران عمدتاً با استفاده از محصولات کارخانجات مذکور شامل برق رسانی به روستاهای دورافتاده، تأمین انرژی الکتریکی مورد نیاز ایستگاه های مخابراتی، نصب پایه های روشنایی خورشیدی در پارکها و سایر مراکز عمومی و نصب و راه اندازی نیروگاههای متصل به شبکه بمنظور ایجاد زیرساخت ها بستر سازی در زمینه سیستم های فتوولتائیک در کشور و نیز اجرای چندین پروژه دیگر که بصورت پراکنده در سطح کشور اجرا گردیده و مورد استفاده قرار گرفته اند.
در حال حاضر وزارت نیرو با سیاستگذاری انجام شده درصدد تشویق بخش خصوصی جهت تولید داخل نمودن تجهیزات جانبی لازم برای پنلهای فتوولتائیک از قبیل اینورتور، باتری و شارژ کنترل ویژه سیستمهای خورشیدی می باشد
انجام مطالعات پایه و روش شناسی پتانسیل سنجی تابش خورشیدی ایران
عنوان پروژه: انجام مطالعات پایه و روش شناسی پتانسیل سنجی تابش خورشیدی ایران
مشاور: دانشگاه شیراز
معرفی پروژه:
کشـور ایران به لحاظ میزان دریافت انرژی خورشیدی و متوسط ساعت آفتابی سالانه بیش از ۲۹۰۰ ساعت، یکی از کشورهای مناسب جهان می باشد و انرژی خورشیدی در آینده سهم قابل توجهی از انرژی مصرفی کشور را به خود اختصاص خواهد داد.
توسعه کاربرد انرژی خورشید در کشور و مخصوصا توسعه احداث نیروگاه های خورشیدی بدون پتانسیل سنجی تابش خورشیدی و شناسایی دقیق مناطق با پتانسیل تابش مناسب واستخراج داده های معتبری که بتواند میزان و توزیع این انرژی را در استانهای مختلف کشور که بی شک در آینده معادن فرازمینی ثروت برای استانهای برخوردار خواهد بود، امکان پذیر نمی باشد.
از اینرو تهیه نقشه های تابش خورشیدی کشور و شناسایی مناطق با تابش مناسب، اطلاعات مورد نیاز جهت تصمیم سازی بخش دولتی از یک سو و همچنین داد های مورد نیاز مطالعات فنی و اقتصادی سرمایه گذاران را از سوی دیگر و در نتیجه امکان توسعه این صنعت را فراهم می آورد.
در این راستا، می توان با مطالعه و تحقیق در زمینه روشها و تجارب داخلی و خارجی در زمینه پتانسیل سنجی تابش خورشیدی، مناسب ترین روش تابش سنجی را با توجه به نقاط ضعف و قوت کشور و معیارهای ارزیابی برای ایران تعیین نمود.
این پروژه با هدف انجام مطالعات پایه به منظور زمینه سازی و انتخاب روش اجرای پروژه پتانسیل سنجی تابش خورشیدی در سطح کشور در حال اجرا می باشد.
در این پروژه، مشاور نسبت به انجام مطالعات پایه در زمینه دانش فنی و روشهای پتانسیل سنجی تابش خورشیدی و همچنین پروژه های موفق انجام شده در ایران و جهان اقدام خواهد نمود.
سپس با تعین معیار های ارزیابی، روشهای موجود را ارزیابی نموده و بهترین روش را با توجه به شرایط واقعی کشور برای اجرای پروژه پتانسیل سنجی تابش ایران انتخاب می نماید.
سازمان انرژی های تجدید پذیر http://www.suna.org.irمنبع
