دو نوع انرژی خورشیدی

دو نوع انرژی خورشیدی

فناوری فتوولتائیک مستقیماً نور خورشید را به برق تبدیل می کند. فناوری حرارتی خورشیدی گرمای آن را مهار می کند. این فناوری‌های مختلف هم به صورت محلی و هم در مزارع خورشیدی در مقیاس بزرگ از انرژی خورشید بهره می‌برند.

خورشید مانند آب و هوا یکی از سیستم های پشتیبانی از حیات زمین است که گرما و نور را فراهم می کند. انرژی خورشیدی که تجدیدپذیر، به طور گسترده در دسترس و پاک است، انرژی کافی برای تامین نیازهای مصرف سالانه جهان را هر ۵۰ دقیقه یکبار فراهم می کند. چالش جمع آوری سهمی – هر چند کم – از این گرما و انرژی تابشی است.

دو فناوری اصلی برای مهار آن توسعه یافته است:

• فناوری خورشیدی فتوولتائیک که مستقیماً نور خورشید را با استفاده از پانل های ساخته شده از سلول های نیمه هادی به الکتریسیته تبدیل می کند.
• فناوری حرارتی خورشیدی، که گرمای خورشید را جذب می کند. این گرما مستقیماً مورد استفاده قرار می گیرد یا به انرژی مکانیکی و به نوبه خود الکتریسیته تبدیل می شود که به عنوان نیروی خورشیدی متمرکز شناخته می شود. این گرما مستقیماً استفاده می شود (حرارتی خورشیدی با دمای پایین) و یا به انرژی مکانیکی و به نوبه خود الکتریسیته (نیروی خورشیدی متمرکز – CSP) تبدیل می شود.

از دو نوع نصب مختلف استفاده می شود:

• سیستم های فردی برای خانه ها یا جوامع کوچک. پانل‌های فتوولتائیک می‌توانند دستگاه‌های الکتریکی را تغذیه کنند، در حالی که کلکتورهای حرارتی خورشیدی می‌توانند خانه‌ها یا آب گرم را گرم کنند (نگاه کنید به نمای نزدیک: “خورشیدی، منبع انرژی بی‌کران و قابل دسترسی جهانی”).
• نیروگاه های فتوولتائیک یا متمرکز خورشیدی که صدها هکتار را پوشش می دهند، برق را در مقیاس بزرگ تولید می کنند که می تواند به شبکه های برق تغذیه شود.

انرژی خورشیدی یکی از جذاب‌ترین انرژی‌های تجدیدپذیر به دلیل انعطاف‌پذیری آن است – ظرفیت آن برای تامین انرژی شهرها و صنایع با استفاده از نیروگاه‌های خورشیدی بزرگ و در عین حال قابلیتی مستقل در منزوی‌ترین مناطق روستایی ارائه می‌دهد.

برق خورشیدی فتوولتائیک

اثر فتوولتائیک (یا اثر فوتوالکتریک) نور را به الکتریسیته تبدیل می کند. در سال ۱۸۳۹ توسط فیزیکدان فرانسوی ادموند بکرل کشف شد و اولین بار در سال ۱۹۵۴ در کاربردهای صنعتی مورد استفاده قرار گرفت.

اصل: جریان الکتریکی زمانی رخ می دهد که الکترون ها جابجا شوند. برای اینکه این اتفاق بیفتد، فوتون ها (ذرات نور) بیرونی ترین الکترون های اتم های عناصر نیمه هادی خاص را تحریک می کنند.

در عمل، نوری که به سلول فتوولتائیک برخورد می کند توسط یک نیمه رسانا، معمولاً سیلیکون، به الکتریسیته تبدیل می شود. یک پنل فتوولتائیک از چندین سلول تشکیل شده است که جریان مستقیم تولید می کنند و سپس توسط یک اینورتر به جریان متناوب تبدیل می شود.

پانل ها را می توان در سیستم های کوچک یا کارخانه های بزرگ استفاده کرد.

انرژی حرارتی خورشیدی با دمای پایین

فناوری انرژی حرارتی خورشیدی با دمای پایین گرما را از پرتوهای خورشید تولید می کند و مستقیماً از آن استفاده می کند. این تاسیسات که در دمای کمتر از ۱۰۰ درجه سانتیگراد کار می کنند، کاربردهای مسکونی و تجاری (آب گرم و گرمایش) و همچنین طیف گسترده ای از نیازهای صنعتی را برآورده می کنند. این فناوری سهم بزرگی از انرژی خورشیدی تولید شده در سراسر جهان را به خود اختصاص می دهد.

کلکتورهای حرارتی خورشیدی برای جذب گرمای پرتوهای خورشید و انتقال آن به یک سیال انتقال حرارت مانند هوا، آب یا ضد یخ استفاده می شود که به نوبه خود آن را به مناطقی که قرار است گرم شوند منتقل می کند.

گسترده ترین کلکتورهای صفحه تخت هستند که از سطحی تیره تشکیل شده اند که پرتوهای خورشید را جذب می کند و لایه ای از عایق حرارتی که روی آن یک ورقه شیشه قرار دارد که اثر گلخانه ای ایجاد می کند. کلکتورها تا ۷۰ درجه سانتیگراد بالاتر از دمای محیط کار می کنند.

همچنین کلکتورهای هوای حرارتی خورشیدی وجود دارد که برای خشک کردن محصولات کشاورزی استفاده می‌شود، و سیستم‌های بدون لعاب ساخته شده از لاستیک یا پلاستیک به جای پوشش شیشه‌ای، که عمدتاً برای گرم کردن استخرها استفاده می‌شوند.

کلکتورهای لوله خلاء برای مصارف صنعتی با دمای بالا مانند تمیز کردن کشتارگاه ها یا پاستوریزه کردن کنسروها مناسب هستند. آنها از لوله های خلاء شیشه ای برای عایق حرارتی بهینه ساخته شده اند. در داخل، یک جاذب انرژی خورشیدی را گرفته و به سیال منتقل می کند.

انرژی خورشیدی متمرکز

این نوع دوم از فناوری انرژی خورشیدی حرارتی، گرمای پرتوهای خورشید را با استفاده از کلکتورها برای گرم کردن سیال انتقالی (مثلاً گاز، نفت یا نمک مذاب) به دمای بالا متمرکز می‌کند. این سیال شبکه ای از آب را گرم می کند که بخار تولید می کند و یک توربین (انرژی مکانیکی) را به حرکت در می آورد و در نتیجه برق تولید می کند.

گرمای پرتوهای خورشید در نیروگاه‌های بزرگ جمع‌آوری می‌شود که آینه‌های مسطح یا منحنی در مناطق وسیعی نصب شده‌اند. این فناوری برای کشورهایی که نور خورشید شدید است، به عنوان مثال در مناطق بیابانی، مناسب است.

برای مشاهده منبع مقاله کلیک کنید.