موارد استفاده از انرژی خورشیدی در زندگی انسان

انرژی خورشیدی و فواید آن

مصرف منابع تجدید ناپذیر مثل نفت، گاز و زغال سنگ به شدت در حال بالا رفتن است اما بالاخره زمانی می رسد که باید به دنبال منابع انرژی تجدید پذیر مثل انرژی خورشیدی، بادی و یا زمین ‌گرمایی برویم.

شناخت انرژی خورشیدی و استفاده از آن برای منظورهای مختلف به زمان پیش از تاریخ بازمی‌گردد. شاید به دوران سفالگری، در آن هنگام روحانیون معابد به کمک جام‌های بزرگ طلائی صیقل داده شده و پرتو خورشید، آتشدان‌های محراب‌ها را روشن می‌کردند.

ولی مهم‌ترین روایت تاریخی که دربارهٔ استفاده از انرژی خورشیدی بیان شده داستان ارشمیدس دانشمند و مخترع بزرگ یونان باستان است که ناوگان روم را با استفاده از انرژی حرارتی خورشید به آتش کشید.

با وجود آن که انرژی خورشید و مزایای آن در قرون گذشته به خوبی شناخته شده بود ولی بالا بودن هزینه اولیه چنین سیستم‌هایی از یک طرف و عرضه نفت خام و گاز طبیعی ارزان از طرف دیگر سد راه پیشرفت این سیستم‌ها شده بود. با افزایش قیمت نفت در سال ۱۹۷۳ کشورهای صنعتی مجبور شدند به مسألهٔ تولید انرژی از راه‌های دیگری جز استفاده از سوخت‌های فسیلی فکر کنند.

انرژی خورشیدی چیست؟

این انرژی یکی از پاک‌ترین و دردسترس‌ترین منابع تجدیدپذیر در دنیا است و منبع اصلی تمام انرژی‌ها در زمین است. انرژی خورشید به صورت مستقیم و غیر مسقیم به اشکال مختلف تبدیل می‌شود. استفاده از  این انرژی در کشورهایی مانند ایران که میزان تابش پرتوهای سالانه آن بالا است، یکی از بهترین روش‌ها است.

خورشید ما در واقع یک راکتور هسته‌‌ای طبیعی است که بسته‌های کوچک انرژی که فوتون نامیده می‌شوند را به فضا منتشر می‌کند. نور خورشید ۹۳ میلیون مایل (حدود ۱۵۰ میلیون کیلومتر) را در زمان تقریبی ۸/۵ دقیقه، برای رسیدن به زمین طی می‌کند.

انرژی خورشید از تبدیل فوتون‌های نور خورشید که حامل انرژی بسیار زیاد و نامتناهی هستند به دست می‌آید. تا زمانی که خورشید به تابش ادامه ‌می‌دهد، می‌توان از انرژی آن استفاده کرد.

انرژی ستاره خورشید یکی از منابع عمده انرژی در منظومه شمسی است. طبق آخرین برآوردهای رسمی اعلام شده عمر این منبع انرژی بیش از ۱۴ میلیارد سال است. در هر ثانیه ۲/۴ میلیون تن از جرم خورشید به انرژی تبدیل می‌شود. با توجه به جرم خورشید که حدود ۳۳۳ هزار برابر جرم زمین است. این کره نورانی را می‌توان به‌عنوان منبع عظیم انرژی تا ۵ میلیارد سال آینده به حساب آورد.

انرژی خورشید همانند سایر انرژی‌ها به‌طور مستقیم یا غیر مستقیم می‌تواند به دیگر اشکال انرژی همانند گرما و الکتریسیته تبدیل شود. اما موانعی شامل ضعف علمی و تکنیکی در تبدیل به علت کمبود دانش و تجربه میدانی، متغیر و متناوب بودن مقدار انرژی به دلیل تغییرات جوی و فصول سال و جهت تابش و محدوده توزیع بسیار وسیع موجب شده تا استفاده کمی از این انرژی صورت گیرد.

استفاده از منابع عظیم انرژی خورشید برای تولید انرژی الکتریسته، استفادهٔ دینامیکی، ایجاد گرمایش محوطه‌ها و ساختمان‌ها، خشک کردن تولیدات کشاورزی و تغییرات شیمیایی در سال‌های اخیر افزایش یافته‌است.

تولید برق خورشیدی فتوولتاییک

به پدیده ای که در اثر تابش نور بدون استفاه از مکانیسم‌های محرک، الکتریسیته تولید کند، پدیده فتوولتائیک و به هر سیستمی که از این پدیده‌ها استفاده کند سیستم فتوولتائیک گویند.الکتریسیته  می‌تواند به‌طور مستقیم از انرژی خورشید تولید شود.

فتو ولتاییک یا به اختصار PV، یکی از انواع سامانه‌های تولید الکتریسیته از نور خورشید است. در این روش با بکارگیری سلول خورشیدی، تولید مستقیم الکتریسیته از تابش خورشید امکان‌پذیر می‌شود.

سیستم‌های فتوولتائیک یکی از پر مصرف‌ترین کاربردهای انرژی‌های تجدیدپذیر می‌باشند. از سری و موازی کردن سلول‌های آفتابی می‌توان به جریان و ولتاژ قابل قبولی دست یافت. در نتیجه به یک مجموعه از سلول‌های سری و موازی شده پنل (Panel) فتوولتائیک می‌گویند.

پنل های خورشیدی از نظر جنس گونه های مختلفی دارند و از دیدگاه حرکتی ممکن است ثابت یا گردان باشند. نوع گردان روی پایه ای ثابت نصب است و با مجهز بودن به ردیاب خورشیدی می تواند مسیر خورشید در آسمان را دنبال کند.

موارد استفاده از انرژی خورشیدی

۱. انرژی خورشیدی در ساختمان

با پیشرفت علم و آگاهی از میزان انرژی که خورشید به فراوانی در اختیار ما قرار می‌دهد، پنل‌های خورشیدی به عنوان یک فناوری و تکنولوژی برای تولید انرژی مورد نیاز افراد در ساختمان‌ها مورد استفاده قرار گرفت.

پنل‌های خورشیدی که بر روی بعضی از ساختمان‌ها مورد استفاده قرار گرفته شده، از کنار هم قرار گرفتن سلول‌های خورشیدی در کنار هم تشکیل شده است. سلول‌های خورشیدی وسیله‌ای برای تبدیل انرژی خورشید به الکتریسیته که از صفحات هادی ساخته شده است.

پنل‌های خورشیدی فناوری جدیدی است که برای بهینه سازی در ساختمان‌ها مورد استفاده قرار می‌گیرد. استفاده از پنل خورشیدی یکی از مناسب‌ترین روش‌ها برای بهینه‌ سازی مصرف انرژی در ساختما‌های سبز، برای استفاده و نگهداری و استفاده ا نرژی تجدیدپذیر خورشید است.

۲. آبگرمکن‌ها و حمام های خورشیدی (solar water heater)

از انرژی خورشیدی می‌توان برای تولید آب گرم تهیه آب گرم بهداشتی در منازل و اماکن عمومی به خصوص در مکان‌هایی که مشکل سوخت رسانی وجود دارد استفاده کرد.چنانچه ظرفیت این سیستم‌ها افزایش یابد می‌توان از آنها در حمام‌های خورشیدی نیز استفاده نمود.

از انرژی خورشید که به واسطه پنل‌های خورشیدی به دست می‌آید، برای تامین آب گرم سیستم‌های گرمایشی استفاده می‌شود.  لوله‌های آب که بر روی سقف قرار دارد پس از گرم شدن، آب را به داخل ساختمان پمپاژ می‌کند.

همچنین می‌توان برای گرم کردن آب استفاده کرد. استفاده از پنل‌های خورشیدی روشی مقرون بصرفه برای تامین آب گرم ساختمان است.

۳. استفاده از انرژی خورشیدی در سیستم های حفاظتی

یکی از بیشترین کاربردهای انرژی خورشیدی امروزه استفاده از آنها برای تامین انرژی برق سیستم های حفاظتی (دزدگیر اماکن) و سیستم های نظارت تصویری (دوربین مداربسته) برای اماکنی می باشد که امکان دسترسی به انرژی برق شهری را ندارند، از اینرو انرژی خورشیدی دوربین مداربسته، انرژی خورشیدی برای دزدگیرهای اماکن و سایر سیستم های حفاظتی و نظارتی گزینه مناسبی می باشد.

۴. گرمایش، سرمایش، تهویه با انرژی خورشیدی

دودکشی خورشیدی (دودکش گرمایی) یک سیستم تهویه‌ی خورشیدی passive است که از یک محور عمودی تشکیل شده است. این محور بیرون و درون ساختمان را به یکدیگر وصل می‌کند. با گرم شدن دودکش هوای داخل ساختمان هم گرم می‌شود و هوا را به داخل ساختمان می‌کشد. از گیاهان و درختان فصلی می‌توان به‌عنوان واسطه‌ای برای کنترل گرمایش و سرمایش خورشیدی استفاده کرد.

۵. خشک کن خورشیدی (solar dryer)

خشک کردن عبارت است از گرفتن قسمتی از آب موجود در مواد غذایی و سایر محصولات که باعث افزایش عمر انباری محصول و جلوگیری از رشد باکتری‌ها است.

در خشک کن‌های خورشیدی بطور مستقیم یا غیر مستقیم از انرژی خورشیدی جهت خشک نمودن مواد استفاده می‌شود و هوا نیز به صورت طبیعی یا اجباری جریان یافته و باعث تسریع عمل خشک شدن محصول می‌گردد.

خشک‌کن‌های خورشیدی در اندازه‌ها و طرحهای مختلف و برای محصولات و مصارف گوناگون طراحی و ساخته می‌شوند.

۶. آب شیرین کن خورشیدی

هنگامی که حرارت دریافت شده از خورشید با دمای کم‌روی آب شور اثر کند تنها آب تبخیر شده و املاح باقی می‌ماند.

سپس با استفاده از روش‌های مختلف می‌توان آب تبخیر شده را تنظیم کرده و به این ترتیب آب شیرین تهیه کرد. با این روش می‌توان آب بهداشتی مورد نیاز در نقاطی که دسترسی به آب شیرین ندارند مانند جزایر را تأمین کرد.

آب‌شیرین‌کن خورشیدی در دو اندازه خانگی و صنعتی ساخته می‌شوند. در نوع صنعتی با حجم بالا می‌توان برای استفاده شهرها آب شیرین تولید کرد.

۷. توسعه حمل ‌و نقل با استفاده از انرژی خورشیدی

یکی از اهداف مهندسین از دهه‌ی ۱۹۸۰ توسعه‌ی ماشین‌های خورشیدی بوده است. بعضی وسایل نقلیه از پنل‌های خورشیدی برای تأمین نیروی اضطراری از جمله تهویه‌ی هوا برای خنک کردن فضای داخل ماشین استفاده می‌کنند و به این صورت مصرف سوخت را کاهش می‌دهند.

بیشتر بخوانید :

دانستنی های مفید از پنگوئن های امپراطور ساکن قطب جنوب