شهرآشوب

انرژي خورشيدي هم‌اكنون در بسياري از نقاط دنيا مهار مي‌شود و استعداد توليد چندين برابر انرژي مصرفي جهان را دارد مشروط به اينكه از آن بطور صحيح بهره‌برداري شود. از انرژي خورشيدي براي توليد برق يا براي گرم كردن و حتي براي سردكردن مي‌توان استفاده كرد. پتانسيل بهره‌برداري از نور خورشيد فقط به خواست و اراده ما براي استفاده و مهار كردن آن بستگي دارد. براي بهره‌برداري از انرژي خورشيدي روش‌هاي مختلف وجود دارد. با استفاده از فتوسنتز گياهان نور خورشيد را به انرژي شيميايي تبديل مي‌كنند. ما با خوردن گياهان و سوزاندن چوب درختان از اين انرژي استفاده مي‌كنيم. بهرحال اصطلاح ”نيروي خورشيدي“ به معني تبديل نور خورشيد به انرژي گرمائي يا الكتريكي به منظور استفاده است. دو نوع اصلي نيروي خورشيدي عبارتند از ”نيروي حرارتي خورشيدي“ و ”فتوولتائيك“.
خانه‌هاي خورشيدي يا به عبارت ديگر خانه‌هايي كه نيروي برق و حرارت آنها از طريق خورشيد تأمين مي‌شود در انگلستان وجود دارد.
نيروي حاصل از انرژي خورشيدي را مي‌توان براي مصرف برق و آب گرم خانگي مورد استفاده قرار داد.

فتوولتائيك خورشيدي
اين سيستم خورشيدي از نور خورشيد برق توليد مي‌كند. رمز اجراي اين روش استفاده از نيمه هادي است كه مي‌تواند باعث آزادكردن الكترون‌هائي كه بار منفي دارند شده و در نتيجه برق توليد كند.
معروف‌ترين نيمه هادي كه در سلول‌هاي فتوولتائيك مورد استفاده قرار مي‌گيرد سيليكن (Si) ناميده مي‌شود. اين عنصر معمولاً در ماسه يافت مي‌شود. در كليه سلول‌هاي فتوولتائيك حداقل دو لايه از اين نيمه هادي‌ها وجود دارد. يك لايه اين سلول با بار مثبت و لايه ديگر آن با بار منفي شارژ مي‌شود. وقتي كه نور خورشيد به اين نيمه هادي‌ها مي‌تابد، ميدان الكتريسيته در نقطه اتصال بين اين دو لايه باعث جريان برق و توليد جريان مستقيم DC مي‌شود. هرچقدر نور خورشيد قوي‌تر باشد جريان برق بيشتر خواهد بود.
بنابراين در سيستم فتوولتائيك براي توليد برق نيازي به نور مستقيم خورشيد نيست. اين سيستم در روزهائي كه آسمان ابري است مي تواند برق توليد كند. ميزان برق توليدي در اين روش متناسب با غلظت ابر، كم و زياد خواهد شد. به دليل انعكاس نور خورشيد در ابرها، در روزهائي كه آسمان نيمه ابري است يا لكه‌هاي ابر در آسمان وجود دارد توليد انرژي برق بيشتر از روزهائي است كه آسمان كاملاً صاف و آبي است. استفاده از سلول‌هاي خورشيدي بسيار كوچك در لوازم برقي كوچك مانند ماشين حساب اين روزها بسيار معمول است.

همچنين در نقاطي كه شبكه برق وجود ندارد براي توليد برق از سيستم فتوولتائيك استفاده مي‌شود. ما يخچالي را توليد كرده‌ايم كه به آن يخچال خورشيدي لقب داده‌اند و از انرژي خورشيدي براي خنك كردن استفاده مي‌كند. اين يخچال پس از آزمايش در سازمان‌هاي وابسته به بشردوستي و خيريه براي كمك به تهيه واكسن در مناطق فاقد برق استفاده خواهد شد. اين يخچال همچنين بوسيله هر كسي كه دسترسي به شبكه برق ندارد يا براي خنك نگاهداشتن مواد غذائي خود مايل نيست متكي به شبكه برق باشد مي‌تواند مورد استفاده قرار گيرد. مهندسين آرشتيكت در ساختمان‌ها از سلول‌هاي خورشيدي استفاده مي‌كنند. مثلاً كاشي‌ها يا لوح‌هاي سقفي خورشيدي (پانل‌هاي خورشيدي) مي‌توانند براي پوشش سقف استفاده و جايگزين پوشش‌هاي سنتي شوند. مدول‌هاي نازك و قابل انعطاف خورشيدي حتي به صورت سقف‌هاي برجسته قابل استفاده است در حاليكه اين مدول‌هاي نيمه شفاف تركيب جالبي از سايه و نور غيرمستقيم به داخل ساختمان هدايت مي‌كنند. سلول‌هاي فتوولتائيك همچنين براي تامين حداكثر برق ساختمان‌ها در روزهاي گرم تابستان هنگامي كه سيستم‌هاي تهويه مطبوع به انرژي الكتريكي زياد احتياج دارند مي توانند مورد استفاده قرار گيرند و بنابراين به كاهش بار مصرف حداكثر برق كمك كنند.
سيستم‌هاي فتوولتائيك در دو مقياس بزرگ و كوچك (به صورت طرح‌هاي بزرگ و كوچك) مي‌توانند به شبكه برق متصل شده و به آن برق انتقال دهند.

نيروگاههاي حرارتي خورشيدي
آيينه‌هاي بزرگ نور خورشيد را در يك خط يا يك نقطه متمركز مي‌كنند. حرارت ايجاد شده براي توليد بخار آب استفاده مي‌شود. بخار آب گرم تحت فشار براي به كارانداختن توربين‌هاي برق مورد استفاده قرار مي‌گيرد. در مناطق داراي نور خورشيد زياد به مدت طولاني نيروگاههاي حرارتي خورشيدي مي‌توانند سهم بزرگي از توليد برق را تضمين كنند. طبق برنامه‌ريزي‌هاي انجام شده تا سال 2015 مجموع ظرفيت نصب شده نيروگاههاي حرارتي از ظرفيت كنوني آن يعني 354 مگاوات از مرز 5000 مگاوات خواهد گذشت. تا سال 2020 ظرفيت نصب شده اين نيروگاهها به ميزان 4500 مگاوات در سال خواهد رسيد و مجموع ظرفيت نصب شده نيروگاههاي حرارتي خورشيدي در سراسر جهان به 30000 مگاوات مي تواند برسد كه اين ظرفيت براي تأمين برق بيش از 30 ميليون خانه كافي است.

گرم كردن و سرد كردن بوسيله نور خورشيد
سيستم حرارت خورشيدي از گرماي خورشيد مستقيماً استفاده مي‌كند. يك كلكتور حرارت خورشيدي مي‌تواند براي خانه شما آب گرم فراهم كند و به گرم كردن آن كمك كند. سيستم‌هاي حرارت خورشيدي براساس اصل ساده‌اي كه قرن‌ها شناخته شده است عمل مي‌كند. يعني خورشيد آب موجود در ظرف تيره رنگي را گرم مي‌كند.
فن‌آوري‌هاي حرارت خورشيدي در بازار اكنون از راندمان بالايي برخوردارند و بسيار قابل اطمينان هستند و كاربردهاي مختلف و گسترده از جمله آب گرم خانگي و گرم كردن فضاي داخل ساختمان‌هاي مسكوني و تجاري و استخرهاي شنا، سيستم‌هاي خنك‌كننده و استفاده از گرما در صنعت و شيرين كردن آب آشاميدني دارند. تهيه آبگرم خانگي امروزه از جمله معمول‌ترين كاربرد حرارت خورشيدي است. در بعضي از كشورها اين امر يكي از معمول‌ترين خصوصيت ساختمان‌هاي مسكوني است. تا حدود تقريباً صد درصد نيازهاي آب گرم مي‌تواند از طريق انرژي خورشيدي تأمين شود كه اين حد شرايط و خصوصيات سيستم گرم كننده آب بستگي دارد. سيستم‌هاي بزرگتر مي‌توانند بخش عمده انرژي لازم براي گرم كردن فضاي ساختمان را علاوه بر گرم كردن آب نيز پوشش دهد. دو نوع عمده فن‌آوري وجود دارد:

لوله‌هاي خلاء (واكيوم)
عامل جذب كننده داخل لوله خلاء تشعشع خورشيد را جذب و مايع داخل آنرا گرم مي‌كند. اين عمل مانند عمل پانل خورشيدي است. تشعشعات اضافي از صفحه انعكاس نور واقع در پشت لوله‌ها جذب مي‌شود. زاويه تابش خورشيد در هر جهت باشد شكل مدور لوله خلاء باعث مي‌شود نور خورشيد مستقيماً به عامل جذب كننده برسد. حتي در روزهاي ابري وقتي كه نور خورشيد از زاويه‌هاي مختلف مي‌آيد كلكتور لوله خلاء مي‌تواند بسيار فعال باشد.

كلكتور خورشيدي با پانل تخت
اين كلكتور شامل جعبه‌اي با پوشش شيشه‌اي است كه مانند پنجره سقفي روي سقف نصب مي‌شود. در اين جعبه تعدادي لوله مسي با بال‌هاي مسي متصل به آنها وجود دارد. سطح آن با ماده‌اي سياهرنگ كه براي جذب اشعه خورشيد طراحي شده است پوشش داده مي‌شود. اشعه خورشيد مخلوطي از آب و ضد يخ را گرم مي‌كند كه از كلكتور به آبگرمكن موجود در زيرزمين در گردش است.

خنك كننده (چيلر) خورشيدي
سيستم‌هاي خنك‌كننده خورشيدي براي سردكردن و گرفتن رطوبت هوا با روشي كه يخچال يا تهويه مطبوع سنتي عمل مي‌كنند از انرژي حرارتي خورشيدي استفاده مي‌كنند. اين كاربرد انرژي خورشيدي بسيار متناسب با انرژي حرارتي خورشيدي است چون در مواقعي كه خورشيد بسيار درخشان است و حرارت زياد توليد مي‌كند نياز به سيستم خنك كننده بسيار زياد است. سيستم‌هاي خنك ‌كننده خورشيدي بطور موفق مورد تأئيد و حمايت قرار گرفته‌اند. با كاهش هزينه فن‌آوري مي‌توان انتظار داشت كه در آينده در مقياس وسيع از اين تكنولوژي، مخصوصاً در سيستم‌هاي با مقياس كوچك بهره‌برداري شود.