تحقیق
 
 
تحقیق
 

انرژی خورشیدی

امروزه بشر با دو بحران بزرگ روبرو است که بیش از آنچه ما ظاهرا تشخیص می دهیم با یکدیگر ارتباط دارند. از یک طرف جوامع صنعتی و همچنین شهرهای بزرگ با مشکل الودگی محیط زیست مواجهند و از طرف دیگر مشاهده می شود که مواد اولیه و سوخت مورد نیاز همین ماشینها با شتاب روز افزون در حال اتمام است.

اثرات مصرف بالای انرژِی در زمین و آب و هوا آشکارا مشخص می باشدو ما تنها راه حل را در پایین اوردن میزان مصرف انرژی می دانیم ,حال انکه این امر نمی تواند به طور موثر ادامه داشته باشد.توجه و توصل به انرژی اتمی به عنوان جانشینی برای سوختهای فسیلی نیز چندان موفقیت آمیز نبوده است.
صرف هزینه های سنگین و همچنین تشعشعات خطر ناکی که ازنیروگاههای اتمی در فضا پخش شده ,نتیجه مثبتی نداشته است و اگر یکی از این نیروگاهها منفجر شود زیانهای فراوان و جبران ناپذیری به بار خواهد اورد.به علاوه به مشکل اساسی که در مورد مواد سوختی نظیر نفت ,گاز و زغال سنگ داشتیم بر می خوریم بدین معنی که معادن اورانیم که سوخت این نیروگاهها را تامین می کند منابع محدودی هستند و روزی خواهد رسیدکه این ذخایر پایان خواهد یافت و ماده ای که جایگزین ان شود وجود نخواهد داشت.

انرژی خورشیدی:

خورشید به عنوان یک منبع بی پایان انرژی می تواند حلال مشکلات موجود در مورد انرژی و محیط زیست باشد.انرژی بدون خطر… باشد.حتی نور کمی که از پنجره به اتاق می تابد دارای انرژی بیشتری

از سیم برقی است که به داخل اتاق کشیده شده است.از انرژی خورشیدی می توان استفاده های مهم و کاملا مفید, به عنوان یک انرژی تمیز و قابل دسترس در همه جا استفاده کرد. اما از نور خورشید به طور مستقیم نمی توان به جای سوخت های فسیلی بهره برد بلکه باید دستگاههایی ساخته شود که بتوانند انرژی تابشی خورشید را به انرژی قابل استفاده نظیر انرژی مکانیکی, حرارتی الکتریسیته و ...تبدیل کنند.


 

مصارف انرژی خورشیدی

1)گرم کننده ها مثل ابگرمکن خورشیدی که برای گرمای خانه ها و کوره های خوشیدی که برای ذوب فلزات حتی با دمای بالا نظیر اهن استفاده می شود و دمایی تا حدود 6000درجه سانتی گراد تولید می کنند.
2)دستگاههای اب شیرین کن که توسط اینه هایی نور خورشید را روی مخازن اب متمرکز می کنند تا کار تبخیر را انجام دهد.

3)الکتریسیته خورشیدی در این روش که نسبت به سایر روشها ارجحیت دارد.انرژی الکتریکی به سادگی قابل تبدیل به سایر انرژی ها بوده و می توان ان را ذخیره کرد.

طریقه دریافت الکتریسیته از انرژی خورشیدی:

نیروگاه های حرارتی که حرارت لازم توسط اینه هایی که نور خورشید را روی دیگ بخار متمرکز میکنند, تولید میشود.

اثر فتوولتایی:در این روش انرژی تابشی مستقیما به انرژی الکتریکی تبدیل میشود.قطعاتی که اثر فتوولتایی از خود نشان میدهند به سلول خورشیدی معروفند .

و در حال حاظر بیشترین استفاده از انرژی خورشیدی با این روش است.در برخی کشورها نیروگاه های فتوولتائیک ساخته شده که برای تولید برق است.

اما بیشترین استفاده از سلولهای خورشیدی در نیروگاه(( فتو ولتائیک50مگاواتی جزیره کرت یونان))است.

اساس کار سلولهای خورشیدی :

سلول خورشیدی عبارت از قطعات نیمرسانایی هستند که انرژی تابشی خورشید را به انرژی الکتریکی تبدیل میکنند.رسانندگی این مواد به طور کلی به دما ,روشنایی ,میدان مغناطیسی و مقدار دقیق ناخالصی موجود در نیم رسانا بستگی دارد.

از ویژگی های سلولهای خورشیدی میتوان به این موارد اشاره کرد:

جای زیادی اشغال نمی کنند .قسمت متحرک ندارند .بازده انها با تغییرات دمایی محیط تغییرات چندانی نمی کنند.نسبتا به سادگی نصب می شوند.به راحتی با سیستمهای به کار رفته در ساختمان جور می شوند.
همچنین از اشکالات سلولهای خوشیدی می توان به تولید وسایل فتوولتائیک که هزینه زیادی دارد و چگالی انرژی تابشی که بسیار کم است اشاره کرد که در فصول مختلف و ساعات متفاوت شبانه روز تغییر می كند که باید ذخیره شود و همین موضوع بسیار هزینه بر است.

کاربردهای سلولهای خوشیدی :

1)تامین نیروی حرکتی ماهواره ها و سفینه های فضایی

2)تامین انرژی لازم دستگاهایی که نیاز به ولتاژهای کمتری دارند مثل ماشین حساب و ساعت

3)تهیه برق شهر توسط نیروگاههای فتوولتائیک

4)تامین نیروی لازم برای حرکت خودروها و قایقهای کوچک

استفاده از انرژي خورشيدي و فناوري نانو در پالايش فاضلاب ها

محققان دانشگاه UniSA استراليا مشغول توسعه روش منحصر به فردي براي پالايش فاضلاب‌ها  مي‌باشند، كه بدون استفاده از  مواد شيميايي گران قيمت، كيفيت آب را بيشتر از روش‌هاي موجود بهبود مي‌بخشد.

به گفته دكتر جين، مدير آزمايشگاه بيوتكنولوژي دانشگاه UniSA٬ بهبود كيفيت فاضلاب تصفيه‌شده براي استفاده مجدد آن، بيش از هر زمان ديگر در استراليا حائز اهميت است، زيرا منابع آب اين كشور در حال كاهش مي‌باشند.

دكتر جين افزود:كيفيت پايين فاضلاب‌ها ي تصفيه‌شده استفاده آنها را در كشاورزي و كشت آبي كاهش داده است.

آخرين مرحله هر تصفيه آبي، حذف موجودات زنده بسيار ريز[1] است. در حال حاضر از كلر به عنوان ماده ضدعفوني‌كننده استفاده مي‌شود، ولي در اين حالت حتي بعد از تصفيه هم تركيبات ارگانيک زيادي در آب حضور دارند. كلر موجودات زنده ريز را از آب حذف مي‌كند، ولي با آلاينده‌هاي ارگانيک واكنش مي‌دهد و محصولات جانبي ضد‌عفوني‌کننده توليد مي كنند كه از نظر زيست‌شناسي تجزيه‌ناپذير و سمي مي‌باشند و نمي توان آنها را از آب حذف نمود، و وقتي به محيط‌زيست منتقل  شوند و در كشاورزي و صنايع ديگر مورد استفاده قرارگيرند مي توانند مشكلات  بهداشتي جدي ايجاد كنند.

دكتر جين گفت : اين مشكل نگراني ويژة سازمان ملل است، و باعث توجه عميق بين‌المللي به آلاينده‌هاي ارگانيک مي‌شود كه نمي‌توان آنها را به روش‌هاي مقرون به صرفه از بين‌برد، ولي راه حلي براي آن در دست بررسي است.

محققان دانشگاه UniSA در حال تكميل يك روش پالايش تك مرحله اي مي باشند كه مي تواند آلاينده هاي زيستي و شيميايي را درتصفيه­خانه آب از فاضلاب حذف كند.

فرآيند جديد تصفيه فاضلاب نانوكاتاليزوري نوري خورشيدي مي تواند جايگزين سومين مرحله تصفيه يعني ضد عفوني با کلر شود تا موجودات زنده ريز و تركيبات آلي را به طور همزمان حذف كرده و فاضلاب را به يك منبع آب مناسب تبديل كند.

دكتر جين گفت : به طور طبيعي موجودات زنده ريز، تركيبات ارگانيک بزرگ را خرد كرده و كوچك‌تر مي‌كنند، اما از آنجا كه اين تركيبات به طور زيستي تجزيه ناپذيرند،  ما مجبور به استفاده از نوعي انرژي براي تجزيه آنها مي باشيم. اين انرژي از اشعه UV نور خورشيد گرفته مي شود و به همراه كاتاليزورهاي نوري مورد استفاده قرار مي‌گيرد. انرژي توليد شده از واكنش سلول كاتاليزوري نوري مي‌تواند موجودات زنده ريز را كشته و تركيبات تجزيه‌ناپذير را تجزيه كند و در نتيجه آبي تميز كه به محيط‌زيست زيان نمي رساند و قابل استفاده در مصارف كشاورزي و غيره مي باشد،  بدست مي آيد.

وي افزود: خبر خوب ديگر، بسيار مقرون به صرفه بودن اين فرآيند خواهد بود، زيرا مي‌توان از كاتاليزورهاي نوري خورشيدي  مجددا استفاده نمود، تا انرژي ارزان خورشيدي را مورد استفاده قرار دهند.

منبع انرژی خورشیدی

با اندازه گیری شار خورشیدی تابشی در بالای جو زمین می‌توان قدرت دریافتی کل انرژی از خورشید را محاسبه کرد. که حدود 1.8x1011 مگا وات است. البته تمام این انرژی به سطح زمین نمی‌رسد مقداری از آن جذب لایه‌های اتمسفر می‌شود.

ماده در عالم اساساً از هیدروژن و هلیوم تشکیل شده که قسمت اعظم آن بین ستارهها و کهکشانها توزیع شده است. نیروی جاذبه متقابل بین ذرات سبب تراکم گاز و گرد غبار شده و این تراکم احتراما ابر ستاره‌ای را بوجود می آورند.

انرژی پتاسیل گرانشی سبب ازدیاد دمای داخل ستاره شده و آن هم باعث افزایش چگالی ستاره شده در نتیجه دمای داخل آن افزایش می‌یابد تا یک حالت پلاسمای خورشیدی بخود بگیرد.

در یک چنین محیطی شرایط برای همجوشی هسته‌ای مهیا می‌شود. با ترکیب دوترویم و تریتیوم مقداری انرژی آزاد می‌شود (17.6 Mev). بنابراین همانطوری که گفته شد، مقدار انرژیی که از خورشید به زمین می‌رسد، بوسیله جمع کننده‌های خورشیدی کنترل کرده و برای مصارف خانگی و صنعتی مورد استفاده قرار می گیرند.

 

 |+| نوشته شده در  پنجشنبه شانزدهم آبان 1387ساعت 21:22  توسط رضا  | 
 
  بالا