: کاربردهای انرژی خورشیدی

!مقدمه

وابستگى شدید جوامع صنعتى به منابع انرژى ، بویژه سوختهاى نفتى و بکار گیرى و مصرف بى‌رویه آنها سبب شده ، این منابع که در قرنهاى متمادى در زیر لایه‌هاى زیرین زمین تشکیل شده ، تخلیه شود. ((انرژیهاى فسیلى)) مانند ((نفت)) و ((زغال سنگ)) پایان پذیر و تجدید ناپذیر هستند، اما ((انرژیهاى نو)) یا جانشین از جمله باد ، آب و ((خورشید)) چنین نیستند. خورشید یکى از منابع مهم تجدید ناپذیر انرژى است که به فناوریهاى پیشرفته و پرهزینه نیاز ندارد و مى‌تواند به عنوان یک منبع مفید و تأمین کننده انرژى در بیشتر نقاط جهان بکار گرفته شود.

استفاده از این انرژى برخلاف ((انرژى هسته‌اى)) ، خطرى ندارد و براى کشورهاى فاقد منابع انرژى زیرزمینى ، مناسبترین راه براى دستیابى به نیرو و رشد و توسعه اقتصادى است. هم اکنون از ((انرژى خورشیدى)) بوسیله سیستمهاى مختلف و براى اهداف گوناگون استفاده و بهره گیرى مى‌شود که مهمترین آنها ((سیستمهاى فوتوبیولوژیک))، __شیمى خورشیدى__ (__Helios Chemical__) ، __گرماى خورشیدى__ (__Helios Thermal__) ، __برق خورشیدى__ (__Helios Electrical__) ، سیستمهاى فتوشیمیایى ، ((پدیده فوتوولتاییک|سیستمهاى فوتوولتاییک))، سیستمهاى حرارتى و برودتى هستند.




-	{img src=http://daneshnameh.roshd.ir/mavara/show_image.php?id=18493}	+	{img src=img/daneshnameh_up/8/86/4sun_t.gif}

!انرژى خورشید به کمک آیندگان می‌شتابد.

نیروگاه هاى خورشیدى که انرژى خورشید را به برق تبدیل مى کنند، در آینده با مزیت هایى که در برابر نیروگاه هاى فسیلى دارند، مشکل برق و تا حدودى مشکل کم آبى را بویژه در دوران تمام شدن نفت و گاز حل خواهند کرد و بطور مسلم تأسیس و بکار گیرى برجهاى نیرو ، زمینه لازم را براى خودکفایى و قطع وابستگى کشور فراهم خواهد کرد. تولید برق بدون مصرف سوخت ، نیاز نداشتن به آب فراوان ، آلوده نکردن محیط زیست ، استهلاک کم و عمر زیاد از مزیتهاى بارز برجهاى نیرو و نیروگاههاى خورشیدى نسبت به نیروگاههاى فسیلى و ((نیروگاه اتمى|اتمى)) است.

!لزوم استفاده از انرژى خورشیدى

فناورى ساده ، کاهش ((آلودگى هوا)) و محیط زیست و از همه مهمتر ذخیره شدن سوختهاى فسیلى براى آینده با تبدیل آنها به مواد پردازش با استفاده از تکنیک ((پتروشیمى)) ، از دلایل لزوم استفاده از انرژى خورشیدى در کشور هستند. با افزایش قیمت نفت در سال 1973 کشورهاى پیشرفته صنعتى مجبور شدند، به استفاده از انرژیهاى جانشین جدیتر بیندیشند. کشورهاى صنعتى به این نتیجه رسیده‌اند که با بهینه سازى مصرف انرژى در صنایع و ساختمانها ، مصرف انرژى را مى‌توان 30 تا 40 درصد کاهش داد.

بررسیهاى بانک جهانى حاکى است که اگر کشورهاى در حال توسعه ، سیاستهاى بهینه سازى مصرف انرژى را بکار مى‌گرفتند، تا سال 1990 مى‌توانستند 4 میلیون بشکه در روز صرفه جویى کنند. کارشناسان معتقدند با استفاده از سیاستهاى ((بهینه سازى مصرف انرژى)) ، ضمن کاهش مصرف انرژى منافعى مانند: کاهش آلودگى هوا بویژه در شهرهاى بزرگ ، صرفه جویى در سرمایه گذارى در ساخت نیروگاهها ، پالایشگاهها و سیستم گازرسانى به میزان میلیاردها دلار در سال ، طولانى شدن عمر ((ذخایر نفتى)) ، ایجاد اشتغال در کشور ، کم هزینه بودن و نگهدارى آسان ، عاید کشور خواهد شد.




-	{img src=http://daneshnameh.roshd.ir/mavara/show_image.php?id=18494}	+	{img src=img/daneshnameh_up/0/0c/Khorshid1.jpg}

ناگفته نماند با احتساب مصرف بیش از یک میلیون بشکه معادل نفت در روز ، بیش از یک میلیارد دلار درآمد ارزى در سال نصیب کشور خواهد شد. ایران با عرض جغرافیایى 25 تا 45 شمالى در منطقه مناسبى براى دریافت انرژى خورشیدى قرار دارد. میزان انرژى که زمین در یک ساعت از خورشید دریافت مى‌کند، بیش از انرژى مصرفى جهان در یک سال است. انرژى خورشیدى با بهره گیرى از روشها و وسایل ویژه به تولید برق با استفاده از حرارت خورشید مى‌پردازد که حرارت نیز پس از گذار از یک یا چند مرحله به ((انرژى الکتریکى)) تبدیل مى‌شود.

پاک بودن این سیستم ، توجه بسیارى از کشورها و دولتهاى جهان را به خود معطوف کرده تا آنجا که انگلستان اخیرا با الزامى کردن استفاده از ((صفحات خورشیدى)) در ساختمانهاى در حال ساخت، گامى بلند و موثر در بهینه سازى مصرف انرژى برداشته است. از هنگامى که منابع ((هیدروکربن)) و ((زغال سنگ)) چرخه تولید انرژى را در دست گرفت، بواسطه ارزان و در دسترس بودن آن از توجه به انرژى کاسته شد. در ایران ، ارزانى و فراوانى بیش از حد هیدروکربون سبب شده تا به انرژى خورشیدى توجه کمتر مبذول شود.

!انواع نیروگاههای خورشیدی

نیروگاههاى خورشیدى داراى انواع گوناگون و تفکیک پذیر هستند: نیروگاههایى که مستقیم با دریافت انرژى خورشید آنرا به ((انرژى الکتریکى)) تبدیل مى‌کنند و نیروگاههایى که پس از دریافت انرژى خورشید آنرا به گرما و پس از گذشت یک روند خاص ، به الکتریسیته تبدیل مى‌کند. سیستمهایى که از انرژى خورشید بهره مى‌برند، شامل سیستم فتوولتایى (__PV__) و سیستمهاى گرما شیمیایى ، تولید ((هیدروژن)) از انرژى خورشید است. در سیستم فتوولتایى که در اصل براى کاربردهاى فضایى ابداع و تکمیل شده بودند، انرژى نورى را مستقیم به انرژى الکتریکى تبدیل مى‌کنند.

این فناورى بر اساس این نظریه «((اثر فوتوالکتریک))» ((انیشتین)) شکل گرفته که ((نور)) سبب مى‌شود ((الکترون|الکترونها)) از هم جدا شوند. توسعه __PV__ براى کاربردهاى زمینى در هنگام نخستین بحران نفت در دو زمینه بسیار متفاوت آغاز شد:

یکى در زمینه فناوریهاى تمرکزى است که در آن کاهش هزینه‌ها با استفاده از جانشینى سطح __PV__ بوسیله سطح عدسى صورت مى‌گیرد و دیگرى براى کاهش هزینه‌هاى مدولهاى __PV__ با استفاده از ساخت صنعتى با حجم زیاد است. در سیستمهاى گرما شیمیایى و نورشیمیایى نیز از انرژى خورشید براى القاى واکنشهاى شیمیایى استفاده مى‌کنند تا کیفیت محصولات موجود را افزایش دهند یا محصولات کاملا جدیدى را بسازند. گرما شیمیایى به استفاده از گرما براى رانش واکنشها اطلاق مى شود و نور شیمیایى به استفاده مستقیم ((فوتون|فوتونها)) مانند بخش ((اشعه فرابنفش|ماوراى بنفش)) طیف خورشید اطلاق مى‌شود. تولید هیدروژن از انرژى خورشید نیز به توجه ویژه نیاز دارد، زیرا هیدروژن سوخت تمام نشدنى و سازگار با محیط است.




-	{img src=http://daneshnameh.roshd.ir/mavara/show_image.php?id=18495}	+	{img src=img/daneshnameh_up/4/40/sanfran4.jpg}

!انرژى خورشیدى (نیازها و محدودیتها)

برخى انرژیهاى تجدید پذیر را تنها امید بقاى ((کره زمین)) دانسته‌اند، در حالى که عده‌اى آنرا منبعى حاشیه‌اى با ظرفیت محدود به حساب مى‌آورند. از سویى منابع سوخت فسیلى پایان پذیر و تجدیدناپذیر است و باید از انرژیهاى تجدید پذیر که به رغم منابع فسیلى ، منافع زیست محیطى فراوانى در بر دارد بیشتر بهره جست. انرژى خورشیدى ، نتیجه فرآیند پیوسته ((همجوش هسته‌اى)) در خورشید است و هم اکنون کل منبع انرژى خورشیدى 10 هزار برابر مصرف انرژى کنونى بشر است، اما اندک بودن شدت این توان و تنوع زمانى و جغرافیایى آن ، مشکلات عمده‌اى را فراهم کرده که سهم این انرژى را در برابر کل انرژى محدود مى‌کند.

با این حال ، در کشورهایى که هزینه انرژى معمولى به دلیل مالیات زیاد است و دولت تلاش زیادى براى ترغیب مردم به استفاده از انرژى خورشیدى مى‌کند، بازار براى سیستمهاى حرارتى خورشیدى کم دما رونق دارد. با آنکه کل منبع انرژى خورشیدى این امکان بالقوه را دارد که سهم عمده اى در تأامین انرژى جهانى در آینده داشته باشد، دلایل زیادى وجود دارد که سهم استفاده از آن را در 20 سال آینده بسیار محدود مى‌کند.

اهمیت این محدودیت ، همراه با الگوهاى مصرف و اولویتهاى ملى تغییر مى‌یابد. یکى از محدودیتهاى عمده در استفاده از انرژى خورشیدى ، عدم کارآیى اقتصادى سیستمهاى خورشیدى اولیه در برابر سیستمهاى تکامل یافته با سوخت فسیلى است که با افزایش قیمت سوختهاى معمولى و اقتصادى تر کردن دستگاههاى خورشیدى با حجم تولید بیشتر ، گرایش به استفاده از این گونه انرژى را مى‌توان شتاب بخشید. در کنار محدودیتهاى اقتصادى لازم است انرژى خورشیدى و مزیتهاى استفاده از آنرا با آموزش در محتواى فرهنگى زندگى مردم و به منظور ارتقاى سطح آگاهى آنان وارد ساخت که به سرمایه گذارى و توجه دولت به بخش خصوصى نیاز دارد. محور دیگر معادله اجتماعى انرژى خورشیدى ، توسعه مهارتهاى فنى در میان طراحان ، نصابان و تعمیر کاران بسیارى از دستگاههایى است که بطور وسیع در سراسر جهان توزیع مى‌شوند.

با توجه به دورنماى فراگیرى انرژى خورشیدى و با توجه به کل سرمایه در دسترس براى سرمایه گذارى در انرژى خورشیدى که در 30 سال آینده به 10 درصد کل سهام انرژى جهان محدود خواهد شد، به این نتیجه مى‌توان رسید که انرژى خورشیدى دست کم زودتر از سال 2020 نمى‌تواند جانشین اصلى انرژى سوختهاى فسیلى شود. کشورها نیز در زمینه سرمایه گذارى در این بخش با محدودیت روبرو هستند و روشى که براى کاهش این محدودیتها مى‌توان به آن اشاره کرد.

جذب سرمایه بخش خصوصى و استفاده از آن بخش از بودجه دولتى است که براى سرمایه گذارى در انرژى خورشیدى اختصاص داده شده است که بسیارى از کشورها با کاربست این روش به موفقیتهایى دست یافته‌اند و در کشور ما نیز باید شرایط حضور بخش خصوصى فراهم و اقدامهاى لازم براى جذب بخش خصوصى انجام شود. آلمان که با پیامدهاى افزایش شدید بهاى نفت دست به گریبان بوده و برنامه تولید ((انرژى هسته‌اى)) خود را نیز کنار گذارده است، هم اکنون در صدد گسترش دادن نیروگاههاى بسیار بزرگ است.

اخیرا بزرگترین نیروگاه خورشیدى در این کشور گشایش یافت. این نیروگاه که در جنوب شهر لایپزیک و در شرق این کشور قراردارد با 33هزار و 500 پانل فتوولتاییک حدود 5 مگاوات ساعت برق تولید مى کند. این نیروگاه قادر است برق 1800 خانوار را تامین کند. براساس ارزیابى سازمان انرژى خورشیدى آلمان، مجموع ظرفیت تولید آماده در سال جارى به 300 مگاوات رسیده که دو برابر ظرفیت تولید پیشین در این کشور است.




-	{img src=http://daneshnameh.roshd.ir/mavara/show_image.php?id=18496}	+	{img src=img/daneshnameh_up/f/fe/en_sun.JPG}

هم اکنون نگرانیهاى فراوانى در زمینه توانایى کشورها در یافتن منابع سرمایه‌اى به منظور تأمین نیازهاى مالى توسعه استفاده از این نوع انرژى در دهه‌هاى آینده وجود دارد که این معضل در کشورهاى در حال توسعه شدیدتر است. اما به نظر مى‌رسد با ایجاد سرمایه گذاریهاى کلان و سریع در این زمینه ، مشارکت بخش خصوصى در این گونه طرحها و مهمتر از همه ارتقاى سطح فرهنگى کشور براى استفاده از انرژیهاى جانشین (تجدیدپذیر) تا چند سال آینده ، دستیابى به این هدف مهم چندان دور نباشد.

!مباحث مرتبط با عنوان

*((آلودگى هوا))

*((انرژی))

*((انرژی آب))

*((انرژی الکتریکی))

*((انرژی باد))

*((انرژی خورشیدی))

*((انرژیهاى فسیلى))

*((انرژیهاى نو))

*((انرژی هسته‌ای))

*((باتری خورشیدی))

*((برق هسته‌ای))