لینک پرداخت و دانلود *پایین مطلب*
فرمت فایل:Word (قابل ویرایش و آماده پرینت)
تعداد صفحه: 107
تاریخچه
شناخت انرژی خورشیدی و استفاده از ان برای منظورهای مختلف بزمان ما قبل تاریخ باز می گردد شاید به دوران سفالیگری در ان هنگام روحانیون معابد به کمک جامهای بزرگ طلائی سیقل داده شده و اشعه خورشید جهت روشن کردن اتشدانهای محراب استفاده می کردند و یا در دوران فراعنه مصر در دوره امنوفیس سوم سالهای 1419-1455 قبل از میلاد بر اثر تابش خورشید بر مجسمه های ناطق هوای داخل انها گرم و مجسمه ها بصدا در می امدند همچنین بالای مقبره ممنن پسر امنوفیس پرنده ای نصب کرده بودند که بوسیله تابش خورشید صبحگاهی پرنده بصدا در می امد .
مهمترین روایتی که در رابطه با استفاده از تابش خورشید بیان شده داستان ارشمیدس دانشمند و مخترع بزرگ یونان قدیم سالهای 212-287 ق – م می باشد که ناوگان روم را با استفاده از انرژی حرارتی خورشید به اتش کشید . گفته یم شود که ارشمیدس با نصب تعداد زیادی ائینه های کوچک مربعی شکل در کنار یکدیگر که روی یک پایه متحرک قرار داشته است اشعه خورشید را از راه دور روی کشتیهای رومیان متمرکز ساخته و باین ترتیب انها را به اتش کشیده است . بهمین علت از ارشمیدس بعنوان بنیانگذار استفاده از تابش خورشید نام می برند در حالیکه منابع مصری قدیمیتر از انست .
رومیان در تاریخ می نویسند که انها مغلوب یک نیروی نامرئی شدند و اعتقاد پیدا کرده بودند که با خدایان در حال جنگ هستند . سئوال اینست که ایا ارشمیدس اطلاعات کافی درباره علم اپتیک داشته و یا از روش ساده ای برای متمرکز کردن اشعه خورشید در یک نقطه استفاده کرده است . گویا این دانشمند کتابی بنام ائینه های اتش زا نوشته بود ولی متاسفانه نسخه ای از ان جهت روشن شدن مطلب موجود نیست . شاید این کتاب در حمله ایکه چند سال بعد بوسیله رومیان انجام و باعث فتح یونان گردید نابوده شده باشد زیرا که در این حمله رومیها خود ارشمیدس را هم کشتند .
حدود 1800 سال پس از ارشمیدس شخصی بنام کیرچر (A.kircher سال 1610-1680) شاهکار ارشمیدس را تکرار کرد و با استفاده از تعدادی ائینه یک لنگرگاه چوبی را از فاصله دور اتش زد و ثابت کرد که داستان حقیقت دارد . در سال 1615 سالمون SALAMON DE CAUM اهل فرانسه بیانیه ای راجع به موتور خورشیدی منتشر کرد .
او با استفاده از تعدادی عدسی که در یک قاب نصب شده بودند اشعه خورشید را بر روی یک یک استوانه فلزی سر بسته که قسمتی از ان از آب پر شده بود متمرکز نمود . تابش خورشید باعث گرم شدن هوای داخل استوانه شده و با انبساط هوا فشار داخل محفظه افزایش یافته و اب به بیرون رانده می شد . این وسیله با اینکه جنبه اسباب بازی داشت ولی در واقع برای ایجاد علاقه جهتاستفاده از انرژی خورشید بی تاثیر نبود .
در قرن هیجدهم ناتورا اولین کوره خورشیدی را در فرانسه ساخت . بزرگترین کوره از 360 قطعه آئینه تخت کوچک تشکیل شده بود که هر کدام بطور مستقل اشعه خورشید را به یک نقطه متمرکز می گردند . این محقق کوره کوچکتری را نیز که از 168 قطعه ائینه تشکیل شده بود در سال 1747 طراحی و تولید کرد و بوسیله ان یک تل چوبی را در فاصله 60 متری اتش زد .
دستگاههای خوراک پز خورشیدی اولین بار بوسیله شخصی بنام NICHELAS DE SAUCCER 1740-1799 ساخته شد اجاق او شامل یک جعبه عایق شده با صفحه سیاهرنگی بود که قطعات شیشه ای در پوش انرا تشکیل می دادند اشعه خورشید با عبور از میان شیشه ها وارد جعبه شده و بوسیله سطح جذب و درجه حرارت داخل جعبه را به 88 درجه سانتی گراد افزایش می داد .
آنتونی لاوازیه 1743-1794 خالق شیمی نوین برای کسب بیشترین انرژی از خالص ترین منبع حرارتی تحقیقاتی در کوره های خورشیدی انجام داد و کوره ای ساخت که برای تشکیل یک عدسی محدب این کوره از دو صفحه شیشه ای که بین این دو صفحه با الکل پر شده بود استفاده نمود عدسی مایع بقطر 130 سانتیمتر و بفاصله کانونی 320 سانتیمتر بود .
چون قدرت انکسار این عدسی مایع برای بدست اوردن درجه حرارت زیاد در کانون ان موثر نبود لاوازیه عدسی کوچک دیگری را در کانون ان قرار دادو با کوچکتر کردن فاصله کانوین موثر این دستگاه قادر شد حتی پلاتینیوم را در دمای 1760 درجه سانتیگراد ذوب نماید .
بسمر BESSMER 1813-1898 پدر فولاد جهان حرارت مرود نیاز کروه خود را با استفاده از انرژی خورشیدی تامین کرد . در قرن نوزدهم تلاشهائی جهت تبدیل انرژی خورشیدی به دیگر فرمهای انرژی مثل تولید بخار و استفاده در موتورهای بخار انجام گرفت در این سالها چندین موتور بخار خورشیدی ساخته شده و مورد ازمایش قرار گرفتند در سال 1878 موشو MOUCHOT اولین کلکتور خورشیدی با متمرکز کننده مخروطی شکل را طراحی کرد . ائینه های داخل مخروط تمام اشعه های خورشیدی را در نقطه ای در وسط مخروط ناقص که جذب کننده ای در انجا نصب شده بود متمرکز می کرد .
این کلکتور را اکسیکون AXICON می نامیدند . اولین اکسیکون بزرگی که ساخته شد شامل یک صفحه از جنس نقره با قطر 540 سانتیمتر و بسطح 2/18 متر مربع بود . وزن ان با کلیه قسمتهای متحرک در جدود 1400 کیلوگرم بود و قدر داشت 78 درصد از انرژی خورشیدی تابیده شده را جذب کند . ولی از انجا که در این طرح تابش خورشید بحای یک نقطه در یک سطح متمرکز می شود دارای شدت کمتری بود . قدرت تولیدی مخروط ناقص موشو برای راه اندازی ماشین بخاری بقدرت 5/1 کیلو وات کافی بود که تقریبا فقط 3 % از انرژی جذب شده را تحویل می داد در صورتیکه ماشینهای بخار ذغال سنگی قادر به تحویل 9 % تا 11 % انرژی دریافتی می باشند . طی سالهای بعد انرژی اخذ شده از خورشید در مواردی نظیر تامین قدرت ماشینهای چاپ و یا تقطیر و شیرین کردن آب استفاده گردید .
اریکسون مبتکر سیکل موتور هوای گرم قدرت مورد نیاز ازمایشات خود را بوسیله یک متمرکز کننده پارابولیک دریافت می کرد این شخص با یک سطح انعکاسی برابر با 3/9 متر مربع در حدود 7/0 کیلو وات انرژی دریافت می کرد .
در سال 1880 اولین کلکتور تخت خورشیدی بوسیله چارلز تلی یر TELIER ساخته شد . در سال 1888 وستر E-WESTER پیشنهاد استفاده از انرژی خورشیدی در ترموکوپلها را ارائه داد . باین ترتیب که با متمرکز کردن انرژی خورشیدی بر روی ترموکوپل و با استفاده از اساس کار انها و با ایجاد منابع گرم و سرد انرژی الکتریکی در دو سر سیمهای نیکل و اهن ایجاد نمود .
در قرن نوزدهم دستگاههای اب شیرین کن خورشیدی رواج پیدا کردند و دستگاههائی ساخته شدند که قادر بودند در روزهای افتابی روزانه حدود 000/20 لیتر اب مقطر تولید نمایند .
در قرن بیستم قرن حاضر استفاده از کلکتورها جهت تولید بخار در نیروگاههای برقی مورد توجه زیاد قرار گرفته است / گرم کردن ساختمانها با استفاده از انرژی خورشید ایده تازه ای بود که در سالهای 1930 مطرح و در یک دهه به پیشرفتهای قابل توجهی نائل امد .
اولین خانه خورشیدی در انستیتو تکنولوژی ماساچوست امریکا MIT در سال 1938 ساخته شد . پیشرفت در طراحی و ساخت خانه های خورشیدی و ابگرم کنها انچنان سریع بود که تصور می شد تا سال 1970 گرمایش میلیونها خانه در کشورهای مختلف بوسیله انرژی خورشید تامین خواهد شد اما نه تنها چنین نشد امار نشان می دهد که گرمایش خورشیدی در سالهای 1970 نسبت به سال 1955 کمتر شده بود .
علت چه بود ؟
بالا بودن هزنیه اولیه چنین سیستمها و در عین حال عرضه نفت و گاز ارزان سد راه پیشرفت این سیستمها شده بود . اما بحران انرژی در سال 1974 و از طرفی پیشرفت تکنیک ساخت کلکتورهای مختلف خورشیدی و احتمال کاهش و یا اتمام بعضی از منابع زیر زمینی بار دیگر توجه جهانیان را به انرژی خورشیدی جلب کرده و تلاشهای زیادی در اکثر کشورهای مختلف جهان در جهت تکامل و پیشرفت این تکنیک صورت می گیرد .
در عصر حاضر از انرژی خورشیدی توسط سیستمهای مختلف و برای مقاصد متفاوت استفاده و بهره گیری می شود که اهم آنها عبارتند از :
- سیستمهای فتویولوژیک : تغییراتی که در حیات و زیست گیاهان و جانداران بوسیله نور خورشید و فتوسنتز ایجاد می رگدد ، فرآیند تجزیه کود حیوانات و استفاده از گاز آن
- سیستمهای فتوشیمیائی « تغییرات شیمیائی در اثر نور خورشید – الکترولیز های نوری – سلولهای فتوولتائیک الکتروشیمی – تاسیسات تهیه هیدروژن
- سیستمهای فتوولتائیک : تبدیل انرژی خورشید به انرژی الکتریکی – سلولهای خورشیدی.
- سیستمهای حرارتی و برودتی : شامل سیستمهای تهیه آبگرم – گرمایش و سرمایش ساختمانها – تیهه اب شیرین – سیستمهیا انتقال و پمپاژ سیستمهای تولدی فضای سبز گلخانه ها خشک کنها و اجاقهای خورشیدی – سیستمهای سرد سازی – برجهای نیرو – خشک کن های خورشیدی – نیروگاههای خورشیدی.
زمین و انرژی خورشیدی
مغز ادمی از روزیکه قدرت تفکر پدیا کرد در این اندیشه بود که زمین تا کجا ادامه دارد چه چیز انرا نگاه می دارد و خورشید و ماه و ستارگان از چه ساخته شده اند و مبدا تمام این پدیده ها چیست
انسان تفکرات خود را بصورت نوشتجات مذهبی در اورده و قرنهاست که این نوشته ها بخشی از فرهنگ انسانها را تشکیل داده اند که اغلب ناشناخته مانده و لذا بسیاری از ما هنوز نمی دانیم که برخی از ملل باستانی در باب زمین و منظومه شمسی نظرات مسلمی داشته اند که امروزه هم کاملا قابل قبول است .
ارسطو نخستین کسی است که گردش زمین و دیگر سیارات را بدور خورشید پیشنهاد کرد ولی منجمان نظر وی را نپذیرفته و انرا مردود شناختند تا اینکه پس از دو هزار سال شخصی بنام هکپرنیک انرا دوباره پیشنهاد کرد . مردم یونان و حتی قبل از انها عیلامیها شکل و اندازه زمین را می داسنتند و بر علت کسوفهای خورشید نیز اگاه بودند .
پس از مدتی منجم دانمارکی تیکو براهه حرکت مریخ را از رصد خانه خود رد جزیره ای در بالتیک زیر نظر قرار داد نتیجه مشاهدات او نشان می داد که مریخ و دیگر سیارات بر روی مدارهای بیضی بدور خورشید می چرخند هنگامیکه نیوتن قانون گرانش عمومی و قوانین حرکت را بیان داشت توصیف صحیحی از منظومه شمسی بدست می امد . همین موضوع افکار بعضی از دانشمندان بزرگ و ریاضی دانان را در قرون بعدی مشغول ساخت
متاسفانه توصیف مبدا منظومه شمسی مسئله ای بسیار مشکلتر از مسائل حرکات ان در اسمانست . موادی که از ساختمان زمین و خورشید می شناسیم با انچه که در اصل در کار بوده است شاید تا حدی متفاوت باشند . فهم و درک روشنی از شرایطی که این مواد و مصالح چگونه با هم مجتمع شده اند مستلزم انست که اطلاعاتی درباره بعضی مباحث علمی جدید از قبیل تئوری گازها ترمودینامیک رادیو اکتیویته و تئوری کوانتم بدست اورده باشیم . بهمین علت تعجبی نیست که تا قرن بیستم پیشرفتهای غیر محسوسی در این زمینه حاصل شده باشد.
با اینکه حدود 70 سال پیش هاروله جفریز احتمال جدا شده ماه از زمین را بیان کرد نظریاتی رد باب مبدا منظومه شمسی پیشنهاد گردید که حاکی از جدا شدن زمین و دیگر سیارات از خورشید بود .
همچنین نظر دادند که ستاره دیگری از نزدیک خورشید گذشته و یا با ان تصادف کرده و از این اتفاق کیهانی مواد مجزا و ازادی بوجود امده که پس از چسبیدن بیکدیگر سیارات را تشکیل داده اند . چنین تصوری درباره منظومه شمسی تا به امروز تقریبا صحیح تلقی شده است .
نظریه دیگر اینست که جرمهای عظیمی از گرد و غبار و گاز باندازه کافی متراکم و فشرده شده اند نیروی جاذبه ای سبب فرو ریختن تمام این جرم متراکم گشته فشار و درجه حرارتی درونی انها بحدی رسیده که فعل و انفعال حرارتی را در هسته اتم برانگیخته است .
احتمال اینکه ستاره ای مثل خورشید بدین کیفیت تشکیل شده باشد منطقی بنظر می رسد و در عین حال ممکن است باندازه کافی مواد بجا مانده باشد که یک منظومه شمسی نیز ساخته شود .
واقعا زمین و خورشید و دیگر سیارات بچه طریق تشکیل یافته اند ؟ چون اطلاعات دقیقی از ان زمانها نداریم پس هر نظری در این مرود بیان شود می تواند صحیح تلقی شود ولی تنها نظریاتی را که با قوانین فیزیکی و حقایق مشهود سازگار باشد می توان محتمل دانست .
کویپر چنین احتمال می دهد که جرم اولیه گرد و غبار بقسمتهای متمایزی تقسیم شده که یک قسمت خورشید و قسمتهای دیگر سایر سیارات را تشکیل داده اند . سیاراتی که نخست تشکیل شده و سیارات زمینی نامیده شده اند عبارتند از : عطارد – زهره – زمین – مریخ که گازهای خود را از دست داده اند . سیارات غول پیکر مشتری و زحل گازها و حتی بیشتر هیدروژن و هلیم خود را نگاه داشته اند . اورانس و نپتون بیشتر هیدروژن و هلیوم و متان خود را از دست داده ولی اب و امونیاک و اندکی مواد فرار را نگاهداشته اند . تمام این کیفیات با چگالی کنونی سیارات نامبرده سازگاری دارند .
چگالی تعیین شده برای سیارات گوناگون عبارتند از : عطارد 5 – زهره 4/4 – زمین 4/4 – مریخ 96/3 – و ماه 31/3 – این اختلاف چگالی ها با اختلاف مقدار اهنی که در این سیارات وجود دارد متناسب است .
در مرود پیدایش خورشید فرضیه ای که بیشتر مورد قبول واقع شده اینست که منشا ایجاد خورشید توده های ابری شکل گازهائی هستند که تشکیل دهنده عمده انها هیدروژن بوده است . در مرحله اول و در نتیجه نیروی جاذبه مرکزی ذرات هیدروژن رویهم متراکم شده و در اثر تراکم تصادم شدیدی بین ذرات هیدروژن بوجود آمده و در نتیجه افزایش بیش از حد فشار و دما تحولات هسته ای پدید امده و حاصل ان ازاد شدن منابع عظیم انرژی بوده است .
گداخته شدن و تحولات هسته ای هیدروژن اتمهای جدید هلیوم را پدید اورده که این گداخته شدنها و واکنشهای هسته ای در توده های ابری شکل گازها تولد خورشید را باعث شده است .
اگر در نظر بگیریم که طبق براوردهای علمی در حدود 6000 میلیون سال از زمان شروع به هیدروژن گدازی خورشید می گذرد در هر ثانیه 2/4 میلیون تن از جرم خورشید در تحولات هسته ای تبدیل به انرژی می شود شاید نگران تحلیل رفتن سریع سوخت این کوره هسته ای عظیم باشیم ولی اگر از میزان جرم خورشید که معادل 26 10 * 2/2 تن می باشد اگاه شویم متوجه خواهیم شد که نگرانی ما حداقل برای هزاران میلوین سال اینده بی مورد است .
تحولات دما هسته ای در مرکز خورشید سبب تولید انرژی می گردد که بصورت تشعشعات الکترومغناطیسی و با فرکانس بسیار زیاد به فضای خارج خورشید تابیده می شود . تشعشعات الکترومغناطیسی را بر اساس فرضیه های علمی می توان به ترکیبی از حوزه های مغناطیسی و امواج الکتریکی تعبیر کرد که این حوزه ها بسرعت در تناوبند و یا بر اساس تعبیر علمی دیگر ذرات انرژی بنام فوتون را می توان ماهیت تشعشعات الکترومغناطیس دانست .
انرژی تشعشعی در مرکز خورید که حرارت آن بین 10 تا 14 میلیون درجه سانتیگراد می باشد تولید شده و از سطح خورشید که حرارت ان تقریبا معادل 5600 درجه سانتیگراد است بصورت امواج در فضا منتشر می شود . طول این امواج از مقادیر زیاد تا اندازه های بسیار کوچک مانند طول موج اشعه ایکس و گاما متفاوت بوده و با بار انرژی انها رابطه معکوس دارد . بعبارت دیگر امواج پر انرژی تر دارای طول موج کوتاهتری هستند . هر چند که دامنه تنوع طول موچهای منتشره از خورشید بسیار وسیع است ولی قسمت اعظم انرژی ان در طول موجهای مشخص و محدودی منتشر می شوند .
نورهای قابل رویت بوسیله چشم اناسن معادل 46 درصد از کل انرژی صادره از خورشید را تشکیل می دهند . این اشعه که دستگاه بینائی انسان نسبت به ان حساس است . در طول موجهائی از 35/0 تا 75/0 میکرون پخش شده و شامل همه رنگهای اشنا به شچم انسان از اشعه بنفش با طول موج 35/0 میکرون تا آبی – سبز – زرد – نارنجی و قرمز با طول موج 75/0 میکرون می باشند . میکرون واحد اندازه گیری طول موج است که برابر 1000/1 میلیومتر می باشد .
در حدود 47 تا 49 درصد از تشعشعات خورشیدی در طول موجهیا مادون قرمز منتشر می شوند . تشعشعاتی که ما از انها احساس گرما می کنیم در طول موجهای بیشتر از طول موج رنگ قرمز بیش از 75/0 میکرون پخش می شوند و بقهی اشعه خورشید در منطقه ماوراء بنفش و با طول موج کمتر از 35/0 میکرون منتشر می شوند . اصطلاحا طول موج زیر 3/0 میکرون را موج کوتاه و بالاتر از انرا طول موج بلند می پیمایند .
تمام امواج الکترومغناطیسی که از سطح خورشید پخش می شوند با سرعت حرکت نور یعنی 300 هزار کیلومتر در ثانیه فضا را می پیمایند . و زمین که رد فاصله 150 میلیون کیلومتر از خورشید قرار گرفته است فقط یک جزء از 2000 میلیون جزء انرژی خورشید را دریافت می کند و همین سهم بسیار کوچک منبع تامین انرژی تمام تحولات جوی و حیاتی بوده و گرداننده چرخهای زندگی در روی کره زمین می باشد .
دهش انرژی خورید که در خارج جو زمین می توان میزان انرا تقریبا ثابت فرض نمود معادل 1353 وات بر متر مربع می باشد . این انرژی تقریبا معادل 94/1 کالری بر سانتیمتر مربع در هر دقیقه می باشد که انرا کمیت ثابت خورشیدی می نامند .
بطوریکه اگر این مقدار ثابت فقط 5 درصد تغییر کند میانگین درجه حرارت سالیانه زمین که حدود 10 درجه سانتیگراد است 3 درجه کاهش و یا افزایش خواهد یافت و تحولات ناشی از این تغییرات یا سرما و یخبندان و محو زندگی در قسمت اعظم کره زمین خواهد شد و یا ذوب شدن کوههای عظیم یخهای قطبی و تبخیر سریع اب اقیانوسها و نزول با رانهای سیل آسا حیات را در کره زمین بدان شکل که می شناسیم مختل و شاید غیر ممکن خواهد ساخت .
از مجموع تشعشعات خورشید که بوسیله زمین و جود آن دریافت می شود در حدود 35 درصد ان مجددا بفضای خارج از جو بازتاب می گردد.
قسمت اعظم این بازتابی در جو زمین و در برخورد اشعه خورشید با ابرها و غبارهای جوی انجام می گیرد و بخش کمتری از ان در سطح زمین در نتیجه انعکاس اشعه بوسیله ابها – برفها و سنگریزه ها حادث می شود . قسمتی از باقمیانده انرژی در حین عبور از جو زمین در اثر برخورد با ذرات هوا و غبار و بخار اب وجود در جو بدفعات زیاد تغییر مسیر داده و پس از این برخوردها بصورت تشعشعات پراکنده به سطح زمین و یا فضای خارج تابیده یم شود . همچنین در حدود 10 الی 15 درصد انرژی تشعشعی دریافت شده از خورید ، بوسیله ذرات بخار آب – اکسید دو کربن و ازون موجود در جو زمین جذب می شود شکل (3)
قابل توجه است که در طبقات فوقانی جو زمین ، گاز ازون تقریبا تمام اشعه ماوراء بنفش را جذب می کند و این تصفیه اشعه از نظر سلامت زندگی انسانها حائز اهمیت فوق العاده ایست زیرا که اشعه ماوراء بنفش در پوست و چشم انسان تاثیرات بسیار نامطلوب دارد . بخار آب و اکسید دو کربن نیز در طبقات تحتانی جو زمین ، اشعه مادون قرمز را جذب می کنند .
یکی از مهمترین عواملی که در تعیین میزان تشعشعات خورشیدی که به پوسته زمین می رسد موثر می باشد طول مسیری است که اشعه خورشید قبل از رسیدن به سطح زمین در جو طی می کند .
در طول روز هنگامی که خورشید در اوج مسیر روزانه خود قرار می گیرد ظهر خورشیدی اشعه کمترین مسیر را در جو زمین طی کرده و بزمین می رسید ولی هر قدر خورشید به افق نزدیک می وشد غروب افتاب مسیری که بوسیله اشعه در جو زمین پیموده می شود طولانی تر می گردد . هر چه این مسیر طولانی تر باشد میزان انرژی جذب شده و پراکنده شده در جو افزایش یافته و در نتیجه از مانده انرژی که بزمین می رسید کاسته می شود . بهمین دلیل در نقاط مرتفع بعلت کاسته شدن از ضخامت جو زمین ، محتوای انرژی تشعشعی خورشدی از نقاط دیگر بیشتر است .
وضعیت انرژی در ایران
انرژی نیروی اصلی و اساس زندگی انسانها است . دوره های مختف تمدن انسان بر اساس کشفیات و اختراعات و بهره گیری ا زمنابع انرژیهای گوناگون شکل گرفته اند . انرژی را می توان بعنوان بنیاد و اساس زندگی اجتماعی معرفی کرد .
پس از افزایش قیمت نفت در سال 1973 کشورهای پیشرفته صنعتی مجبور شدند به مسئله انرژی جدی تر بنگرند و این دید پس از افزایش مجدد قیمت نفت بعد از انقلاب اسلامی ایران وسعت بیشتری یافت .
این مسئله به عنوان بحران انرژی و یا بحران احتراق نام گرفت و سرآغاز تحقیقاتی در زمینه صرفه جوئی و یا بهینه سازی مصرف انرژی گردید . این صرفه جوئی در اولین مرحله تمامی سیاستگزاری های انرژی و جزء برنامه های کوتاه مدت قرار گرفت و در برنامه های میان مدت و بلند مدت مواردی مانند پیدا نمودن منابع جدید انرژی و منابع انرژیهای تجدید پذیر مانند انرژی خورشید و باد و امواج و غیره در دستور کار قرار گرفت .
مهمترین نگته ای که برای مردم عادی در مرود صرفه جوئی در انرژی مطرح می گردد اینست که ایا این صرفه جوئی تاثیری در استاندارد زندگی داشته و باعث پائین امدن سطح اسایش انها خواهد شد یا نه ؟ جواب منفی است زیرا این عمل باعث می شود که ضمن حفظ استاندارد زندگی و سطح تولید ناخالص ملی میازن انرژی مصرفی کاهش یابد . در واقع می توان از این موضوع تحت عنوان هر چه بهتر و با راندمان بیشتر از انرژی مصرق نمودن را نام برد که همان بهینه سازی مصرف انرژی می باشد . کشورهای صنعتی باین نتیجه دست یافته اند که با بهینه سازی مصرف انرژی در صنایع و ساختمانها ، می توان بین 30 تا 40 درصد مصرف انرژی را کاهش داد .
با توجه به اینکه ایران یکی از 15 کشور جهان از لحاظ مصرف بالای مواد نفتی بوده و در بین کشورهای اوپک بیشترین مصرف کننده اینگونه مواد می باشد ، با توجه به امار مربوط به میزان مصرف کشور ، مصرف فرآورده های نفتی در سال 1976 و 1983 به ترتیب معادل 000/430 و 000/871 بشکه نفت در روز بوده است که با در نظر گرفتن مصرف سال 1991 که حدود 000/100/1 بشکه در روز بوده است ، می توان گفت در زمانی که دنیای غرب با اعمال سیاستهای بهینه سازی مصرف انرژی مصرف خود را پائین اورده است ایران در کمتر از دو دهه مصرف فرآورده های نفتی خود را حدودا سه برابر کرده است . درست است که صمرف انرژی باعث بالا رفتن رفاه و استاندارد زند
ی می شود اما باید دقت نمود که ایا می توان همواره این رشد مصرف را حفظ نمود ؟ با عنایت به رشد مصرف بالای 5 درصدی در ایران به راحتی می توان مشاهده کرد که هر 10 سال مصرف انرژی ما دو برابر می شود . با این روند و با توجه به افت فشار چاههای نفت و مشکلات حفاری و استخراج و سرمایه گذار یآیا م یتوان امیدوار بود که بعد از دو دهه می توانیم نیازهای خود را مرتفع نمائیم و ایا تولید ما پاسخگوی نیازهایمان خواهد بود ؟ و اگر هم باشد مازادی برای صدور نفت و بدست اوردن ارز خواهیم داشت ؟
در بررسیهای بعمل امده توسط بانک جهانی در سال 1983 آمده است که چنانچه کشورهای در حال توسعه سیاستهای بهینه سازی مصرف انرژی را معمول می داشتند تا سال 1990 می توانستند معادل 4 میلیون بشکه نفت در روز یعنی حدود 15 درصد انرژی تجاری شان را صرفه جوئی نمایند . متاسفانه در این فاصله از طرف این اقدامی د راین زمینه صورت نپذیرفته است ولیکن چنانچه برای دو بنرامه پنجساله بعدی یعنی برای یک دوران ده ساله با استفاده از سیاستهای بهینه سازی مصرف انرژی و بدون لطمه زدن به تولید و رفاه عمومی حدود 20 درصد کاهش در مصرف بدست آید منافع زیر عاید کشورمان ایران خواهد شد :
- با احتساب مصرف بیش از یک میلیون بشکه معادل نفت در روز ف سود ارزی حاصله بیش از یک میلیارد دلار در سال خواهد شد .
- کاهش آلودگی هوا که در شهرهای برگ مثل تهران به مرز خطرناکی رسیده است .
- صرفه جوئی در سرمایه گذاری در ساخت نیروگاه های ، پالایشگاهها و سیستم گاز رسانی به میازن میلیاردها دلار در سال
- طولانی شدن عمر ذخائر نفتی
- ایجاد اشتغال در کشور
ایران در مجموعه کشوری است بسیار افتابی و از نظر مقدار و دریافت انرژی خورشیدی در شمار بهترین کشورها محسوب می شود . انرژی فراوان و لایزال خورشید بدون نیاز به شبکه های انتقال و توزیع عظیم و پر خرج در سراسر کشور گسترده شده است .
معماری سنتی ایران نشاندهنده توجه خاص ایرانیان در استفاده صحیح و موثر از انرژی خورشید در زمانهای قدیم می باشد . متاسفانه در حال حاضر و با وجود علوم و تکنولوژی جدید در شکرو استفاده از انرژی خورشید بسیار ناچیز است . چنین تصور می شود که وجود منابع عظیم نفت و گاز و پائین بودن سطح علمی و فنی کشور باعث عدم پیشرفت در استفاده از انرژی خورشیدی شده است ولی بایستی توجه شود که :
- ارزش واقعی منابع سیلی خیلی بیشتر از انست که از نفت برای گرم کردن اب و یا گرمایش ساختمانها و اموری از قبیل آنها استفاده شود.
- منابع نفت و گاز روبزوالند و دیر یا زود این منابع تخلیه خواهند شد .
- در مواقع بحرانی مانند زمان جنگ که اختلالاتی در استخراج و تولدی ایجاد می شود و یا در زمستان که بعلت بسته بودن راهها امر توزیع مختل می گردد مصرف کنندگان یا کمبود شدید سوخت روبرو خواهند شد .
از طرفی می توان بصراحت اعلام کرد که سطح کنونی علمی و صنعتی کشورمان برای ایجاد و گسترش تکنیک خورشیدی بحد کافی امادگی دارد .
بنابراین اگر طرحهای خورشیدی معرفی شوند و علوم و فنون مربوطه ترویج یابند ، صنایع خورشیدی کشور می تواند بعنوان یک صنعت خود کفا وارد عمل گردد.
مهمترین نکته اینست که پژوهشگران و مخترعین و صنعتگران ایرانی باید طرحها و دستگاههائی را معرفی کنند که با شرایط جوی و علمی و فنی ایران مطابقت داشته و از نظر اقتصادی نیز مقرون بصرفه باشند .
منابع عمده انرژی که در حال حاضر در ایران مورد استفاده قرار می گیرند عبارتند از : نفت خام ، گاز طبیعی ، ذغال سنگ ، پتانسیل آبی و انرژیهای غیر تجاری، در ایران ذخائر ثابت شده نفتی موجود در حدود 39 بیلیون بشکه برآورد شده و مصرف داخلی حدود 700 هزار بشکه در روز است . از انجائیکه اقتصاد ما وابسته بصدور نفت می باشد لذا میزان صادرات ، نقش عمده ای در مصرف ذخائر نفتی دارد . تا قبل از انقلاب صادرات نفت ایارن به مرز 6 میلیون بشکه در روز هم رسیده بود که با توجه بمیزان ذخائر موجود در رشد مصرف داخلی عمر ذخائر نفتی چیزی در حدود 30 سال پیش بینی می شد .
خوشبختانه ایران از نظر ذخائر گاز طبیعی نیز ثروتمند بوده و میازن ذخائر را تا 299 تریلیون فوت مکعب تخمین زده اند . در صورتیکه ذخائر گازی کشور فقط بمصرف داخلی برسد عمری در جدود 200 سال و یا بیشتر برای ان پیش بینی می شود . ذخائر ذغال سنگ در ایران را حدود 6 میلیون تن تخمین می زنند که فقط 10 درصد آن ذخائر حتمی و اثبات شده می باشد و عمدتا بمصارف صنعتی کشور میرسد .
پتانسیل طبیعی آبی در حدود 13000 مگاوات میباشد که تا کنون 10 درصد ان مورد استفاده قرا رگرفته است . منابع انرژیهای غیر تجاری شامل جنگلها و مراتع و بوته زارها و فضولات حیوانی است که بر اساس اطلاع امار دقیقی در این زمینه تهیه نشده است ولی بهر صورت حدود 50 درصد از مصرف عمده انرژی خانگی بخصوص در روستاها از این منابع تامین می وشد . برای مثال سهم این منابع در تامین مصرف انرژی در سالهای 1341 و 46 و 51 بترتیب 21 درصد 9 درصد و 5/3 دررصد از مصرف کل بوده است .
ایران یک کشور کشاورزی است و حدود 50 درصد از جمعیت در روستاها زندگی می کنند . تامین انرژی مصرفی در روستاها برای ازدیاد تولیدات کشوری و بالا بردن سطح زندگی و ایجاد صنایع محلی نه تنها ضروری بلکه یک امر حیاتی است . در این خصوص انرژیهای نو و از آنجمله انرژی خورشید می تواند نقش اساسی را ایفا کند .
لازمست مصرف انرژی بخشهای مختلف در شهرها و روستاهای کشور از قبیل مصارف خانگی تجاری و صنعت و حمل و نقل مرود تجزیه و تحلیل قرار گیرد و امارهای دقیقی بر اسسا بافت اجتماعی و اقتصادی و سیاسی و اهداف جامعه و توسعه اینده کشور تهیه گردد البته دانشگاهها نیز می توانند در این مورد کمکهای ارزنده ای داشته باشند . امید است در برنامه ریزیهای اتی کشور جهت تامین انرژیهای لازم سهم انرژی خورشیدی نیز تعیین و بر اساس ان اعتبار لازم برای اجرای طرحهای مفید خورشیدی تامین گردد.
کمیت و کیفیت انرژی خورشیدی
ثابت خورشیدی ISc
انرژی خورشیدی بصورت امواج الکترومغناطیس و با طول موج 0.1 mm تا طول موجهای بلند رادیوئی 100mm در فضا پخش می شود و فقط مقدار خیلی محدودی از این انرژی در کاربردهای زمینی مورد استفاده قرار می گیرد زیرا که در حدود 99 درصد از امواج خورشیدی در طول موجهای بین 28/0 تا mm 96/4 قرار دارند .
اگر بخواهیم نسبت بزرگی خورشید به زمین را مطالعه کنیم کافی است که از مرکز زمین دو خط مماس بر خورشید رسم کنیم ( شکل 1-1) زاویه بین این دو خط مماس 32 درجه خواهد بود . با توجه به فاصله زمین و خورشید و زاویه 32 درجه نتیجه این است که انرژی خورشید بصورت یک دسته امواج متمرکز و ثابت و بصورت موازی به سمت زمین تابیده خواهد شد . طبق تعریف مقدار انرژی دریافت شده در واحد زمان در واحد سطح عمود بر راستای تابش در سطح واقع در خارج جو زمین را ثابت خورشیدی نامیده و آنرا با ISc نشان می دهند .
پس از یک قرن مطالعه در انرژی تابشی خورشید که قسمت اعظم آن در دو دهه اخیر بوسیله دانشمندان امریکائی و روسی انجام گرفته است باین نتیجه رسیده اند که بیشترین مقدار اجتمالی ثابت خورشیدی برابر با W/m2 1354 یا معادل cal/Min.cm2 94/1 می باشد که آنرا با Langleys/Min نیز نشان می دهند و یا در حدود Btu/ft2.hr 4/429 می باشد . این مقدار با رقم محاسبه شده در مدت 50 سال توسط C.G-Abbot تنها 5/1 % اختلاف دارد که انهم در مقدار تغییرات اشعه ماوراء بنفش خروجی از خورشید بوجود آمده است .
در تکنولوژی فضایی و همچنین در سیستم SI تابش خورشید با واحد W/m2 ( وات بر متر مربع ) بیان می گردد و در هواشناسی این رقم با واحد (Longleys/Min) پذیرفته شده است در حالیکه در رشته های مهندسی و از جمله تکنولوژی تبرید و تهویه مطبوع واحد مورد قبول (Btu/ft2.hr) می باشد . ( برای تبدیل Ly/Min به W/m2 آنرا به عدد 8/696 ضرب کنید و برای تبدیل آن به به Btu/ft2.hr در عدد 2/221 ضرب شود ).
مهمترین تغییرات در شدت تابش خورید و دمای هوای محیط ناشی از حرکت طبیعی زمین به دور خورشید و مورب بودن محور چرخش کره زمین می باشد که حول این محور دارای حرکت وضعی است .
خورشید در یکی از کانونهای مدار زمین قرار گرفته و فاصله زمین تا خورشید در ماه دسامبر برابر با Km 6 10 * 2/147 و در ماه جولای برابر Km 6 10 * 152 می باشد . ( بطور متوسط فاصله زمین تا خورشید برابر Km 000/000/150 می باشد ) چون شدت تابش خورشید تابع قانون عکس مجذور فاصله می باشد ، باین علت شدت تابش خورشید بر صفحه ای در خارج جو زمین در زمانهای اول ژانویه تا پنجم جولای بین W/m2 1399 تا W/m2 1309 تغییر می کند ( میانگین این تابش برابر با W/m2 1354 و بنام ثابت خورشیدی نامیده می شود )
بنابراین تغییرات شدت تابش خورشید نسبت به کره زمین دارای محدوده % 3± می باشد تغییرات تابش خورشید در خارج از جو زمین و نسبت به ماههای مختلف سال را می توان بوسیله دیاگرام شکل 2-1 نشان داد .
زوایای خورشیدی با جداول ترسیمی آنها
محوری که زمین در حول ان حرکت وضعی خود را انجام م یدهد نسبت به صفحه افقی که از مرکز زمین و خورشید عبور می نماید دارای زاویه می باشد . زاویه ای که اشعه خورشید با صفحه استوا می سازد در ظهر خورشیدی زاویه میل نامیده می شود مقادیر زاویه میل از 45/23- درجه در اول زمستان تا صفر درجه در اول بهار و پائیز و 45/23+ درجه در اول تابستان برای نیمکره شمالی تغییر می کند . تغییرات زاویه میل بر حسب ماههای سال در شکل 3-1 نشان داده شده است .
این فقط قسمتی از متن مقاله است . جهت دریافت کل متن مقاله ، لطفا آن را خریداری نمایید
دانلود تحقیق کامل درمورد انرژی خورشیدی - 107 صفحه