ده کاربرد انرژی خورشیدی

تاریخ انتشار : ۱۳۹۷/۱۲/۰۳

برخی از کاربرد های مهم انرژی خورشیدی عبارتند از:

۱- گرمایش آب خورشیدی ۲-گرمایش ساختمان خورشیدی ۳-تقطیر خورشیدی ۴-پمپاژ خورشیدی ۵-خشک کردن محصولات کشاورزی و حیوانی با انرژی خورشیدی ۶-کوره های خورشیدی ۷-پخت و پر با انرژی خورشیدی ۸-تولید برق خورشیدی ۹-تولید انرژی حرارتی خورشیدی ۱۰-خانه های سبز خورشیدی

گرمایش آب ( آب گرم ) خورشیدی:

یک واحد گرمایش آب خورشیدی شامل جمع کننده فلزی با صفحه ی سیاه و سفید با یک لوله فلزی مرتبط با جهت کلی تابش خورشیدی است.جمع کننده صفحه دارای پوشش شیشه ای شفاف بالا و یک لایه عایق حرارتی زیر آن می باشد.

لوله فلزی جمع کننده توسط یک لوله به یک مخزن عایق که آب گرم برای طول روزهای ابری درآن ذخیره می شود، متصل می گردد. جمع کننده،تابش های خورشیدی را جذب کرده و گرما را به آب در حال گردش در لوله ها از طریق گرانش یا پمپ انتقال می دهد.

این آب گرم به وسیله لوله فلزی متصل به مخزن، در مخزن ذخیره می شود. این سیستم گرمایش معمولا در هتل ها، مهمانسرا ها، خانه های ییلاقی توریستی، بیمارستان ها، و همچنین واحد های خانگی و صنعتی استفاده می شود.

تقطیر خورشیدی:

در مناطق خشک و نیمه ساحلی کمبود آب آشامیدنی وجود دارد. نور خورشید فراوان در این مناطق می تواند برای تبدیل آب شور به آب مقطر خوراکی با روش تقطیر خورشیدی استفاده شود. در این روش، تابش خورشید از طریق یک پوشش شفاف شیشه ای شفاف به یک حوضچه سیاه و سفید که حاوی آب شور است، وارد می شود.

تابش خورشیدی از پوشش ها عبور کرده و جذب می شود و در سطح سیاه و سفید موجب تبخیر آب از اب نمک می گردد. بخار تولید شده به شکل آب خالص در داخل خنک کننده سقف متراکم می شود.

آب مایع شده از سقف شیب دار جریان می یابد و در فواصل قرار داده شده در پایین جمع می شود و از آنجا به مخزن ذخیره سازی آب برای تامین آب مقطر آشامیدنی در مناطق مواجه با کمبود آب، در کالج ها، آزمایشگاه های علمی مدرسه، آزمایشگاه های دفاعی، پمپ بنزین، بیمارستان ها و صنایع دارویی استفاده می شود. هزینه مصرف آب به ازای هر لیتر آب به دست آمده از این سیستم ارزان تر از آب مقطری است که با سایر فرایندهای مبتنی بر انرژی الکتریکی به دست می آید.

پمپاژ خورشیدی:

در پمپاژ خورشیدی، انرژی تولید شده خورشیدی برای پمپاژ آب با هدف آبیاری استفاده می شود. نیاز به پمپاژ آب در ماه های گرم تابستان بیشتر است که با افزایش تابش خورشیدی در طول این دوره همخوانی دارد و بنابراین این روش مناسب ترین روش برای آبیاری است. در طول دوره های آب و هوای نامطبوع زمانی که تابش خورشید کم است، نیاز به پمپاژ آب نیز نسبتا کمتر است زیرا زیان های تعرق از محصولات نیز کم است.

خشک کردن خورشیدی محصولات کشاورزی و دامی:

این یک روش سنتی استفاده از انرژی خورشیدی برای خشک کردن محصولات کشاورزی و دامی است. محصولات کشاورزی در یک کابین خشک کن ساده خشک می شوند که شامل یک جعبه عایق شده در پایه است که سطح داخلی آن سیاه رنگ شده و با ورق شفافی از شیشه پوشیده شده است.
در پایه و بالای دیوار، سوراخ های تهویه برای تسهیل جریان هوا بر روی مواد خشک شده قرار داده شده اند که روی سینی های سوراخ شده داخل کابین قرار داده می شود. این سینی ها یا قفسه های سوراخ شده به دقت طراحی شده اند تا تابش خورشید را تحت کنترل قرار دهند.

خشک کردن خورشیدی، به ویژه برای میوه ها، باعث افزایش کیفیت میوه ها می گردد زیرا غلظت قند با خشک شدن افزایش می یابد. به طور معمول میوه های نرم به خصوص در مقابل حمله به حشرات بسیار آسیب پذیر هستند، زیرا مقدار قند در خشک شدن افزایش می یابد، اما در فرایند خشک کردن با خشک کن، فرایند سریع تر است و بنابراین شانس حمله حشرات کاهش می دهد.

در روش خشک کردن کنونی فلفل ها از طریق پهن کردن آن بر روی کف، نه تنها نیاز به فضای باز و کارگر برای رسیدگی به امور داریم، بلکه برای حفظ کیفیت و طعم آن، شرایط دشوار است. علاوه بر این، محصولاتی که در مقابل خورشید خشک میشوند اغلب به علت بارانهای ناگهانی، طوفانهای گرد و غبار یا پرندگان خراب میشوند؛ و همچنین، گزارش ها نشان می دهد که امکان رطوبت بسیار کم در فلفل خشک شده به وسیله خورشید نیست.

در نتیجه، فلفلها به قارچ ها و باکتری ها مبتلا می شوند. گاهی اوقات برای محصولاتی که در مقابل خورشید خشک می شوند دیده شده که، محصول بیش از حد خشک می شود و یا کیفیت آن از بین میرود. خشک کن های خورشیدی طوری طراحی شده اند که تا بر بسیاری از این معایب غلبه کنند.

سایر محصولات کشاورزی که به وسیله خورشید خشک می شوند عبارتند از چیپس سیب زمینی، berseem، دانه ذرت و برنج، زنجبیل، نخود فرنگی، فلفل، گردو، گردو، چوب و تنباکو. خشک کردن اسپری خشک کردن ماهی و شیر نمونه هایی از محصولات حیوانی خشک شده خشک است.

پخت و پز خورشیدی:

سوخت های مختلف مانند ذغال سنگ، نفت سفید، گاز پخت و پز، هیزم، کیک های تلخ و زباله های کشاورزی برای اهداف آشپزی مفید اند. باتوجه به بحران انرژی، عرضه این سوخت ها یا بدتر می شود (چوب، زغال سنگ، نفت سفید، گازپخت و پز) و یا به دلیل گران بودن برای اهداف آشپزی ممکن است به هدر رود (کود نیتروژن گاو را می توان به عنوان کود برای بهبود باروری خاک بهتر استفاده کرد). به این دلیل استفاده از انرژی خورشیدی برای اهداف آشپزی و توسعه اجاق گازهای خورشیدی نیاز مبرمی است وقابل توجه است که اجاق گازخورشیدی ساده، نوعی اجاق گاز خورشیدی است.

در واقع این اجاق گاز خورشیدی شامل یک جعبه فلزی یا چوبی است که طرف داخلی آن سیاه است و اشعه های خورشیدی که وارد جعبه می شود دارای طول موج کوتاه هستند. از آنجایی که تابش های با طول موج زیاد قادر به عبور از پوشش شیشه ای نیستند، تابش مجدد از محیط سیاه و سفید به خارج ازجعبه از طریق دوپوشش شیشه ای به حداقل می رسد، در نتیجه از دست دادن گرما نیز به حداقل می رسد.

از دست دادن گرما به علت همرفت با ایجاد جعبه هوادهی کمینه می شود. این امر با ارائه یک نوار پلاستیکی بین درب بالایی و جعبه برای به حداقل رساندن هدر رفت حرارت به دلیل رسانش حاصل می شود، همچنین فاصله بین سینی سیاه و پوشش بیرونی جعبه با مواد عایق مانند پشم شیشه، خاک اره و پوشال، پوسته پوسته و غیر پر شده است.هنگامی که جعبه در نور خورشید قرار می گیرد، اشعه های خورشیدی به پوشش شیشه ای نفوذ می کنند و از طریق سطح سیاه شده جذب می شوند و در نتیجه دمای داخل جعبه افزایش می یابد. ظروف آشپزی از خارج سیاه شده و در جعبه خورشیدی قرار می گیرند.

غذای نپخته با انرژی گرمایی تولید شده به علت افزایش دمای جعبه خورشیدی پخته می شود. مساحت جمع کننده ی چنین اجاق خورشیدی می تواند با ارائه یک آینه ی بازتاب افزایش یابد. هنگامی که این بازتابنده برای بازتاب اشعه های خورشید در جعبه تنظیم می شود، حدودا ۱۵ تا ۲۵ درجه سانتیگراد دما افزایش می یابد.

اجاق گازخورشیدی نه نیازمند سوخت و نه توجه به هنگام پخت غذا هستند و هیچ آلودگی، سوختگی و یا سر رفتن مواد غذایی را از آن نمیبینیم و مهمترین مزیت آنها این است که ارزش غذایی پخته شده بسیاربالا است زیرا ویتامین ها و مزه های طبیعی غذا از بین نمیرود.

هزینه نگهداری اجاق خورشیدی ناچیز است.

معایب اصلی پخت و پز خورشیدی این است که غذا را نمی توان در شب،درطول روزهای ابری یا در کوتاه مدت پخت، همینطورپخت و پز طول می کشد زمان نسبتا بیشتری میبرد و chapattis را نمی توان در اجاق های خورشیدی پخت.

تولید برق خورشیدی

انرژی الکتریکی یا الکتریسیته می تواند به طور مستقیم از انرژی خورشیدی بوسیله سلول های فتوولتائیک تولید شود.سلول فتوولتائیک یک ابزار تبدیل انرژی است که برای تبدیل مستقیم فوتون های نورخورشید به برق استفاده می شود. این سلولها از نیمه هادی هایی هستند که فوتن های دریافت شده از خورشید را جذب کرده و الکترون های آزاد با انرژی های بالا را ایجاد می کنند.

این الکترون های آزاد انرژی بالا به وسیله یک میدان الکتریکی القا می شوند و از نیمه هادی برای استفاده های مفید جریان می یابند. این میدان الکتریکی در سلولهای فتوولتائیک معمولا توسط یک اتصال p-n از مواد با خواص الکتریکی متفاوت تامین می شود.برای ساختن این سلول ها برای حداکثر کارایی، تکنیک های مختلف تولید وجود دارد.

ترکیب موازی یا سری این سلولها ماژول های سلولی را تشکیل می دهند. برخی از ویژگی های خاص این ماژول ها قابلیت اطمینان بالا، عدم هزینه های سوختی، حداقل هزینه نگهداری، عمر طولانی، قابلیت حمل، مدولار بودن، عدم آلوده کنندگی محیط و غیره می باشند.

سلول های فتوولتائیک برای پمپ های آبیاری، هشدار های عبور از راه آهن، سیگنال های ناوبری، سیستم های تماس اضطراری بزرگراه ها، ایستگاه های هواشناسی خودکار و غیره در مناطقی که خطوط برق دشوار است، استفاده می شود.

آنها همچنین برای نظارت برآب و هوا و همچنین به عنوان منبع برق قابل حمل برای تلویزیون، ماشین حساب، ساعت، خوانندگان،کارت کامپیوتر، شارژ باتری و در ماهواره ها و غیره مورد استفاده قرار می گیرند.

علاوه بر این، سلول های فتوولتائیک برای تامین انرژِی مجموعه های پمپ برای آبیاری، تامین آب آشامیدنی و برای تامین برق در مناطق روستایی یعنی چراغ خیابان و غیره قابل استفاده اند.

تولید انرژی حرارتی خورشیدی:

تولید انرژی حرارتی خورشیدی به معنی تبدیل انرژِی خورشیدی به برق از طریق انرژِی حرارتی است.دراین روش انرژی خورشیدی برای گرم کردن یک مایع کار، گاز، آب یا هر مایع فرار دیگر مورد استفاده قرار می گیرد. این انرژی گرمایی سپس به انرژی مکانیکی یک توربین تبدیل می شود.در نهایت یک ژنراتور متعارف این انرژی مکانیکی را به انرژی الکتریکی تبدیل می کند.

تولید برق از طریق استخر های خورشیدی:

استخر خورشیدی بخشی / بدنه ای طبیعی یا مصنوعی ازآب است که برای جمع آوری و جذب تابش خورشیدی و ذخیره سازی آن بصورت گرما مورد استفاده قرار می گیرد.این استخر پبسیار کم عمق است ( ۵ الی ۱۰ سانتی متر عمق) و دارای کف جاذب تابش ( پلاستیک سیاه)است. این استخرها دارای پوشش شیشه ای منحنی از جنس فایبر گلاس هستند تا اجازه ورود اشعه خورشیدی را بدهد و باعث جلوگیری ازهدر رفت انرژی به وسیله تابش یا همرفت (حرکت هوا) شود. از دست دادن گرما به زمین با ایجاد یک بستر از مواد عایق بندی شده در زیر آب به حداقل می رسد.

استخرهای خورشیدی از آب برای جمع آوری و ذخیره انرژِی خورشیدی استفاده می کنند که کاربرد های بسیاری دارد ماننده گرمایش فضایی، فرآیند گرمایش صنعتی و.. همچنین تولید برق با چرخش توربینی که از طریق تبخیر یک مایع آلی با نقطه جوش کم می چرخد.

کوره های خورشیدی:

در یک کوره خورشیدی،درجه حرارت بالا با تمرکزتابش خورشید به یک نمونه با استفاده از تعدادی هلیوستات که با زاویه ای بهینه تنظیم می شود،به دست می آید.کوره خورشیدی برای مطالعه خواص سرامیک در دمای بسیار بالا و بالاتر از محدوده قابل اندازه گیری در آزمایشگاه هایی با شعله های آتش و جریان الکتریکی استفاده می شود.

با استفاده از این تکنولوژی می توان بدون هیچ گونه آلودگی به گرمایش رسید و درجه حرارت را با تغییر تمرکزبر موقعیت می توان کنترل کرد.این امر به خصوص برای فعالیت های متالوژی و شیمیایی مفید است و همچنین اندازه گیری های مختلف مواد بروی یک نمونه میتواند باز ( آزاد ) باشد. یک برنامه مهم آینده کوره های خورشیدی تولید اسید نیتریک و کود از هوا است.

خانه های سبز خورشیدی:

یک خانه سبز ساختاری با مواد شفاف ( شیشه ای یا پلاستیکی) است که به عنوان یک جمع کننده خورشیدی عمل می کند و از انرژِی تابشی خورشیدی برای رشد گیاهان استفاده می کند.این خانه ها دستگاه های گرمایش، خنک کننده و تهویه برای کنترل دمای داخل خانه دارا هستند.

تابش خورشیدی می تواند از طریق لایه های شفاف خانه سبز عبور کند، اما تابش های حرارتی که توسط اجسام خانه سبز منتشر می شوند نمی توانند از طریق سطح شفاف فرار کنند. در نتیجه،تابش در داخل خانه سبز به دام افتاده و منجربه افزایش دما می شود.

همانطورکه ساختار خانه سبز دارای مرز های بسته است، هوا داخل گلخانه با CO2 جذب می شود، زیرا هیچ مخلوطی از هوای گلخانه ای با هوای محیط وجود ندارد.علاوه بر این، کاهش هدر رفت رطوبت به علت انتقال حرارت نیز وجود دارد.تمام این ویژگی ها به حفظ رشد گیاه در تمام روز و همچنین در طول شب و در تمام طول سال کمک می کند.

منبع:yourarticlelibrary