انـرژی باعث وقوع پدیده های مختلـف در اطـراف ما می شود. در خلال روز ، خورشید روشنایـی و انرژی گرمایی تولید می کند . اما در شب لامپها با استفاده از انرژی الکتریکی مسیر خیابانها را برای ما روشن می سازد. یک ماشین توسط بنزین ، که یک نوع انرژی ذخیره ای است ، حرکت می کند.حتی غذایی که ما می خوریم حاوی انرژی است. از این انرژی برای کار و بازی استفاده می کنیم . بدین ترتیب انرژی را می توان «توانایی انجام کار» تعریف نمود. انرژی به شکلهای مختلفی وجود دارد که از آن میان می توان به انرژی شیمیایی ، انرژی الکتریکی ، گرما (انرژی حرارتی) ، نور ( انرژی تابشی) ، انرژی مکانیکی و انرژی هسته ای اشاره نمود.
خورشید نه تنها خود منبع عظیم انرژی است، بلکه سرآغاز حیات و منشاء تمام انرژیهای 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 می توان به عنوان منبع عظیم انرژی تا ٥ میلیارد سال آینده به حساب آورد . بیش ار ٥٠٠٠ سال قبل، مردم خورشید را پرستش می‌كردند. اولین پادشاه مصر، خدای خورشیدی، به نام را (Ra) بود. در بین النهرین، خدای خورشیدی به نام شاماش (Shamash)، خدای اعظم و برابر با عدالت بود. در یونان دو خدای خورشید به نامهای آپولو و هلیوس وجود داشت. امروزه ما میدانیم كه خورشید نزدیكترین ستاره به سیاره زمین است. بدون خورشید، امكان ادامه زندگی بر روی این سیاره وجود ندارد. هر روز ما از انرژی خورشید به طرق مختلف استفاده می‌كنیم. زمانیكه لباس‌های خیس را روی طناب آویزان می‌كنیم، گرمای خورشید باعث خشك شدن آنها می‌شود. گیاهان برای تولید غذا از نور خورشید استفاده میكنند. سپس حیوانات، گیاهان را به عنوان غذا می‌خورند ، تجزیه گیاهان در صدها میلیون سال قبل باعث تولید ذغال سنگ، نفت و گاز طبیعی گردید كه امروزه ما از آنها استفاده می‌كنیم . بنابراین، سوخت‌های فسیلی در واقع از میلیون‌ها سال قبل نور خورشید را در خود ذخیره نموده‌اند. خورشید و سایر ستارگان بطور غیر مستقیم نقش مهمی را در تولید كلیه انرژی‌ها، بازی میكنند. حتی منشاء تولید انرژی هسته‌ای مربوط به یك ستاره است. زیرا اتم‌های اورانیوم در اثر نووا (انفجار یك ستاره) بوجود آمدند.
آب گرم کن خورشیدی
در سال ١٨٩٠ در سرتاسر آمریكا از آب‌گرم‌كن‌های خورشیدی برای گرم كردن آب استفاده می‌شد. آنها مزیت بیشتری نسبت به كوره‌های زغال سوز و چوب سوز داشتند. در آن زمان از گاز مصنوعی حاصل از ذغال نیز برای گرم نمودن آب استفاده میگردید، اما قیمت آن ١٠ برابر قیمت گاز طبیعی امروز بود. قیمت برق حتی اگر در شهر شما وجود داشت بسیار گران بود. در آن زمان بسیاری از خانه‌هااز آب‌گرم‌كن‌های خورشیدی استفاده می‌كردند . در سال ١٨٩٧، حدود ٣٠ درصد از خانه‌های شهر پاسادانا ، واقع در شرق لس‌آنجلس ، مجهز به آب گرم‌كن‌های خورشیدی بودند. امروزه، مردم مجدداً شروع به استفاده از آب گرم كن‌های خورشیدی كرده‌اند. در حال حاضر تنها در ایالت كالیفرنیا، بیش از نیم میلیون آب گرم كن خورشیدی وجود دارد. این آب گرم‌كن‌ها در مراكز تجاری و منازل استفاده می‌شود. همانطوریكه در تصویر می‌بینید ، از این آب‌گرم‌كن‌ها برای استخرهای شنا نیز استفاده میگردد. صفحاتی كه بر روی سقف ساختمان نصب شده‌اند دارای یك سری لوله‌های آب هستند. زمانیكه اشعه خورشید به این صفحات و لوله‌ها برخورد می‌كند، آب داخل لوله ها گرم شده و از آن میتوان برای پركردن استخر استفاده نمود.
تولید برق از طریق گرمای خورشید
از انرژی خورشیدی نیز میتوان جهت تولید برق استفاده نمود. بعضی از نیروگاههای خورشیدی، مانند نیروگاههایی كه در صحرای مووجاو (Mojava) ، در ایالت كالیفرنیا ، قرار دارد (رجوع به تصویر)، دارای آینه بسیار خمیده ای به نام طشتك سهمی شكل (Parabolic Trough) است كه نور خورشید را بر روی لوله ای ، که به طرف نقطه مركزی در بالای خمیدگی آینه ادامه می‌یابد، متمركز می‌كند. آینه، نور خورشید را به روی لوله متمركز كرده و آنرا آنقدر گرم می‌كند كه می‌تواند باعث جوشش آب بصورت بخار گردد. سپس از این بخار میتوان برای چرخش توربین و در نتیجه تولید برق استفاده نمود. در نیروگاه خورشیدی صحرای مووجاو، درایالت كالیفرنیا، از چند ردیف آینه خورشیدی استفاده شده است. این نوع نیروگاهها را نیروگاههای حرارت خورشیدی می نامند. نیروگاههای صحرای مووجاو برای تولید برق ٣٥٠٠٠٠ خانه طراحی شده‌اند.
مشكل اصلی در استفاده از این نوع نیروگاهها این است كه آنها صرفاً در زمان تابش خورشید كار میكنند. بنابراین در روزهای ابری و شبها، این نیروگاهها نمی‌توانند انرژی تولید كنند. بعضی از نیروگاهها دارای فن آوری دوگانه هستند، بدین ترتیب كه در روز از انرژی خورشیدی و در شب و روزهای ابری از گاز طبیعی برای جوشاندن آب و در نتیجه تولید برق استفاده می كنند.
نوع دیگری از نیروگاههای خورشیدی برای تولید برق، نیروگاه برج مركزی نام دارد (رجوع به تصویر). در بالای برج این نیروگاه، ١٨٠٠ آینه چرخان نصب شده كه نورخورشید را منعكس میكنند. این آینه‌ها را « heliostats » می‌نامند كه در تمام روز در حال چرخش و حركت بوده تا رو به خورشید قرار گیرند. نور انعكاس یافته باعث گرم شدن سیالی در مركز آینه می‌شود. حال ، این سیال گرم می تواند باعث جوشش آب و تولید بخار شده ، و در نتیجه توربین ژنراتور را به گردش در آورد. این نیروگاه آزمایشی ، خورشیدی II نام دارد. شروع كار این نیروگاه به اوایل دهه ١٩٨٠ بر میگردد، اما اكنون با استفاده از فن آوری جدید بازسازی گردیده است.
خورشید نه تنها خود منبع عظیم انرژی است، بلکه سرآغاز حیات و منشاء تمام انرژیهای 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 می توان به عنوان منبع عظیم انرژی تا ٥ میلیارد سال آینده به حساب آورد . بیش ار ٥٠٠٠ سال قبل، مردم خورشید را پرستش می‌كردند. اولین پادشاه مصر، خدای خورشیدی، به نام را (Ra) بود. در بین النهرین، خدای خورشیدی به نام شاماش (Shamash)، خدای اعظم و برابر با عدالت بود. در یونان دو خدای خورشید به نامهای آپولو و هلیوس وجود داشت. امروزه ما میدانیم كه خورشید نزدیكترین ستاره به سیاره زمین است. بدون خورشید، امكان ادامه زندگی بر روی این سیاره وجود ندارد. هر روز ما از انرژی خورشید به طرق مختلف استفاده می‌كنیم. زمانیكه لباس‌های خیس را روی طناب آویزان می‌كنیم، گرمای خورشید باعث خشك شدن آنها می‌شود. گیاهان برای تولید غذا از نور خورشید استفاده میكنند. سپس حیوانات، گیاهان را به عنوان غذا می‌خورند ، تجزیه گیاهان در صدها میلیون سال قبل باعث تولید ذغال سنگ، نفت و گاز طبیعی گردید كه امروزه ما از آنها استفاده می‌كنیم . بنابراین، سوخت‌های فسیلی در واقع از میلیون‌ها سال قبل نور خورشید را در خود ذخیره نموده‌اند. خورشید و سایر ستارگان بطور غیر مستقیم نقش مهمی را در تولید كلیه انرژی‌ها، بازی میكنند. حتی منشاء تولید انرژی هسته‌ای مربوط به یك ستاره است. زیرا اتم‌های اورانیوم در اثر نووا (انفجار یك ستاره) بوجود آمدند.
آب گرم کن خورشیدی
در سال ١٨٩٠ در سرتاسر آمریكا از آب‌گرم‌كن‌های خورشیدی برای گرم كردن آب استفاده می‌شد. آنها مزیت بیشتری نسبت به كوره‌های زغال سوز و چوب سوز داشتند. در آن زمان از گاز مصنوعی حاصل از ذغال نیز برای گرم نمودن آب استفاده میگردید، اما قیمت آن ١٠ برابر قیمت گاز طبیعی امروز بود. قیمت برق حتی اگر در شهر شما وجود داشت بسیار گران بود. در آن زمان بسیاری از خانه‌هااز آب‌گرم‌كن‌های خورشیدی استفاده می‌كردند . در سال ١٨٩٧، حدود ٣٠ درصد از خانه‌های شهر پاسادانا ، واقع در شرق لس‌آنجلس ، مجهز به آب گرم‌كن‌های خورشیدی بودند. امروزه، مردم مجدداً شروع به استفاده از آب گرم كن‌های خورشیدی كرده‌اند. در حال حاضر تنها در ایالت كالیفرنیا، بیش از نیم میلیون آب گرم كن خورشیدی وجود دارد. این آب گرم‌كن‌ها در مراكز تجاری و منازل استفاده می‌شود. همانطوریكه در تصویر می‌بینید ، از این آب‌گرم‌كن‌ها برای استخرهای شنا نیز استفاده میگردد. صفحاتی كه بر روی سقف ساختمان نصب شده‌اند دارای یك سری لوله‌های آب هستند. زمانیكه اشعه خورشید به این صفحات و لوله‌ها برخورد می‌كند، آب داخل لوله ها گرم شده و از آن میتوان برای پركردن استخر استفاده نمود.
تولید برق از طریق گرمای خورشید
از انرژی خورشیدی نیز میتوان جهت تولید برق استفاده نمود. بعضی از نیروگاههای خورشیدی، مانند نیروگاههایی كه در صحرای مووجاو (Mojava) ، در ایالت كالیفرنیا ، قرار دارد (رجوع به تصویر)، دارای آینه بسیار خمیده ای به نام طشتك سهمی شكل (Parabolic Trough) است كه نور خورشید را بر روی لوله ای ، که به طرف نقطه مركزی در بالای خمیدگی آینه ادامه می‌یابد، متمركز می‌كند. آینه، نور خورشید را به روی لوله متمركز كرده و آنرا آنقدر گرم می‌كند كه می‌تواند باعث جوشش آب بصورت بخار گردد. سپس از این بخار میتوان برای چرخش توربین و در نتیجه تولید برق استفاده نمود. در نیروگاه خورشیدی صحرای مووجاو، درایالت كالیفرنیا، از چند ردیف آینه خورشیدی استفاده شده است. این نوع نیروگاهها را نیروگاههای حرارت خورشیدی می نامند. نیروگاههای صحرای مووجاو برای تولید برق ٣٥٠٠٠٠ خانه طراحی شده‌اند.
مشكل اصلی در استفاده از این نوع نیروگاهها این است كه آنها صرفاً در زمان تابش خورشید كار میكنند. بنابراین در روزهای ابری و شبها، این نیروگاهها نمی‌توانند انرژی تولید كنند. بعضی از نیروگاهها دارای فن آوری دوگانه هستند، بدین ترتیب كه در روز از انرژی خورشیدی و در شب و روزهای ابری از گاز طبیعی برای جوشاندن آب و در نتیجه تولید برق استفاده می كنند.
نوع دیگری از نیروگاههای خورشیدی برای تولید برق، نیروگاه برج مركزی نام دارد (رجوع به تصویر). در بالای برج این نیروگاه، ١٨٠٠ آینه چرخان نصب شده كه نورخورشید را منعكس میكنند. این آینه‌ها را « heliostats » می‌نامند كه در تمام روز در حال چرخش و حركت بوده تا رو به خورشید قرار گیرند. نور انعكاس یافته باعث گرم شدن سیالی در مركز آینه می‌شود. حال ، این سیال گرم می تواند باعث جوشش آب و تولید بخار شده ، و در نتیجه توربین ژنراتور را به گردش در آورد. این نیروگاه آزمایشی ، خورشیدی II نام دارد. شروع كار این نیروگاه به اوایل دهه ١٩٨٠ بر میگردد، اما اكنون با استفاده از فن آوری جدید بازسازی گردیده است.
No comments:
Post a Comment