نام فایل : نيروگاههاي خورشيدي

فرمت : .doc

تعداد صفحه/اسلاید : 14

حجم : 55 کیلوبایت

نور خورشيد، بزرگ‌ترين منبع پتانسيل انرژي ما اكنون تلف مي‌شود. احتمالاً چندين سال طول مي‌كشد تا علم بتواند روشي را براي كنترل انرژي قدرتمند اشعه خورشيد پيدا كند. موتورها و دستگاههاي خورشيدي براي ما استفاده از حداقل و بخش كوچكي از نور خورشيد را امكان‌پذير كرده است تا بوسيله اين بخشي كوچك بتوانيم كارخانه‌هاي خود را به حركت درآوريم، روشنائي خيابان‌ها را تأمين كنيم، غذا طبخ و خانه‌هاي خود را گرم كنيم. در آمريكا هر سال از حدود نيم ميليارد تن ذغال سنگ، نيم ميليارد بشكه نفت و پنجاه ميليارد اسب بخار ساعت از نيروي آب براي گرم كردن، روشنائي و برق استفاده مي‌كنيم. در صورتي كه تبديل كليه اين مقدار انرژي خورشيدي به نيروي برق امكان‌پذير بود، اما در حال حاضر امكان‌پذير نيست، چندين تريليون اسب بخار ساعت توليد ‌شود. (هر اسب بخار معادل 746 وات است). در صورتي كه كليه انرژي خورشيدي كه هر سال در آمريكا به شكل درخشش خورشيد مي‌تابد به نيروي برق تبديل مي‌شد ظرفيت آن به هفت تريليون اسب بخار ساعت مي‌رسيد.
البته مقداري از تابش خور خورشيدي كه از فاصله 93 ميليون مايل فضا به ما مي‌رسد براي گرم كردن زمين و رشد گياهان لازم است ولي مازاد بر اين گونه نيازهاي اساسي، نور خورشيد مقدار قابل توجهي انرژي مي‌تواند توليد كند كه با ساير منابع انرژي قابل مقايسه است.
كارشناسان انرژي تابشي خورشيدي برآورد مي‌كنند كه خورشيد 12500 اسب بخار انرژي براي هر فوت مربع از 585 ميليارد مايل مربع سطح كره زمين منتشر مي‌كند. بخش به مراتب بيشتر و غيرقابل تصور اين نيرو در مسير طولاني آن در فضا تلف مي‌شود ولي انرژي تابشي كه به سطح خارجي آتمسفر زمين مي‌رسد معادل 7300 اسب بخار در هر جريب (هر جريب 4047 مترمربع) است، و هنگام ظهر در يك روز صاف آفتابي 5000 اسب بخار در هر جريب از طريق اتمسفر (فضاي اطراف زمين) به سطح زمين منتقل مي‌شود. ارزش تئوري نيروي برقي كه در اثر تابش نور خورشيد به سطح 133 مايل مربع كه به شهر فيلادلفيا مي‌تابد معادل نيروي برق توليد شده توسط صد واحد از نيروگاههاي نصب شده در آبشار نياگارا است. انرژي خورشيدي كه در منطقه صحرا
(Sahara Desert)
در طول مدت يك روز دريافت و معادل مقدار نيروي برقي است كه از طريق سوخت 6 ميليون تن ذغال سننگ توليد مي‌شود. هيچكس فكر نمي‌كند كل ارزش تئوري انرژي حرارتي كه از خورشيد به زمين مي‌رسد قابل تبديل به نيروي مكانيكي باشد. ديگ‌هاي بخار و موتورهاي بخار سال‌هاي متمادي ساخته شده‌اند و هيچگونه ديگ يا موتوري ساخته نشده است كه بتواند همه حرارتي را كه ذغال سنگ توليد مي‌كند به نيروي برق واقعي تبديل كند. ارزش حرارتي يك تن ذغال سنگ 12760 اسب بخار ساعت است ولي بالاترين راندمان از احتراق يك تن ذغال سنگ در يك ديگ يا موتور بخار معادل 1470 اسب بخار ساعت يعني 5/11 درصد ارزش حرارتي اين سوخت است. استفاده از اشعه خورشيد براي توليد برق رؤياي مبهمي نيست و نشانگر اين حقيقت است كه در حال حاضر نيروگاه خورشيدي با راندمان 32/4 درصد يعني بيش از يك سوم راندمان بهترين نيروگاه بخاري- ساخته شده و در حال بهره‌برداري است.
دكتر چارلز گري لي ابت
(Dr. Charles Greeley Abbot)
دبير مؤسسه سميت سونين و مقام برجسته جهان در زمينه تشعشعات خورشيد اعلام مي‌كند: طولي نخواهد كشيد كه ما به توانيم يك روش قابل اجراي تجارتي براي كنترل اشعه خورشيد پيدا كنيم. وي مي‌گويد: احتمالاً‌موفقيت مالي در انتظار شخصي است كه بتواند مسائل مربوط به جمع‌آوري حرارت خورشيدي را براي توليد برق حل كند. به نظر مي‌رسد كه احتمالاً تا زمان نسل بعدي تقاضاي برق به سمت انرژي خورشيدي به عنوان دسترس‌ترين منبع تأمين برق حركت خواهد كرد.
بيش از 2000 سال قبل تعدادي از دانشمندان درمورد اشعه خورشيد به منظور متمركزكردن آن براي بهره‌برداري و منافع خود از اطلاعات كافي برخوردار بودند. يك داستان كلاسيك درمورد دانشمند و فيلسوف مشهور ارشميدس نقل مي‌كند: وقتي كه ناوگان رم در حال حمله به سيركوس
Syracuse
بود ارشميدس با متمركز كردن اشعه خورشيد به وسيله آينه‌هاي نصب شده در ساحل، كشتي‌هاي جنگي را به آتش كشيد. در سال 1747
Buffon
طبيعت شناس فرانسوي اولين آزمايشات علمي مشهور خود را درمورد بهره‌برداري از انرژي خوشيدي انجام داد. وي بيش از 300 آئينه شيشه‌اي كوچك را روي يك چارچوب طوري نصب كرد كه هر يك از آنها بطور جداگانه قابل تنظيم بودند. بنابراين كليه آئينه‌ها مي‌توانستند شعاع‌هاي نور خورشيد را در يك فاصله معين متمركز كنند. با اين وسيله وي قطعه چوبي را كه در فاصله 200 فوتي قرار داشت آتش زد و فلز نقره را در فاصله يك دهم فاصله قبلي ذوب كرد. چند سال بعد
Hoesen
مكانيسين، آيينه‌اي به قطر 10 فوت ساخت كه اشعه متمركز آن سكه را فوراً ذوب مي‌كرد. امروزه يعني دو قرن ديرتر دانشمندان هنوز به شيشه‌هاي سوزاننده علاقمند هستند. دكتر جرج ائي هپل ستاره‌شناس رصدخانه مونت ويلسون در كاليفرنيا اخيراً وسيله پانزده فوتي با 30 عدد لنز اختراع كرده است كه 6000 درجه سانتي‌گراد حرارت توليد مي‌كند. اين وسيله با همان سرعتي كه شعله اجاق گاز كره را ذوب مي‌كند مي‌تواند سيم فولادي را ذوب كند.
حدود بيست سال بعد از آزمايشات بوفن
(Buffon)
، يك دانشمند سوئيسي بنام
H.B.de Saussune
يك جعبه گرم خورشيدي اختراع كرد. وي يك جعبه كوچك چوبي ساخت و با رنگ مشكي داخل آن را سياه كرد و آن را با دو صفحه شيشه‌اي مسطح كه بين آنها هوا وجود داشت پوشاند. ولي مشخص نشد كه وقتي وي آنرا در معرض نور خورشيد قرار داد درجه حرارت آن چقدر بالا رفت. ولي وقتي كه در سال 1837 سرجان هر شل از جعبه‌‌اي مشابه اين جعبه در كيپ‌تان استفاده كرد درجه حرارت توليدي آن به 240 درجه فار نهايت رسيد. سرجان تعجب كرد كه همسايگان او از اين دستگاه براي پختن تخم‌مرغ و گوشت و سبزيجات استفاده مي‌كنند. بنابراين به نظر مي‌رسد كه جعبه داغ و معمولي وي نوعي خوراك‌پز خورشيدي بود كه در سال‌هاي اخير دكتر ابت
Abbot
آنرا با راندمان بيشتر توسعه داد. دي ساژر و هرشل از اينكه ثابت كردند كه جمع‌آوري حرارت خورشيدي امكان‌پذير است راضي بودند. در سال 1874، آگوست موچت مهندس برجسته فرانسوي و بزرگ‌ترين مهاركننده انرژي خورشيدي گام بزرگي در تاريخ انرژي خورشيدي برداشت. او براي توليد بخار آب در بويلر (ديگ بخار) از تشعشعات متمركز و منعكس شده خورشيد استفاده كرد و اين بخار آب را براي راه‌اندازي موتور كوچكي بكار برد.
دستگاه موچت اولين نيروگاه خورشيدي بود كه شامل دو بخش اصلي يعني رفلكتور (منعكس كننده نور) و بويلر (ديگ بخار) است. اين رفلكتور شامل مخروط مسي بي سروته است كه با لايه نازكي از نقره پوشش داده شده است شبيه لامپ و آباژور بزرگ بود. اين دستگاه 32 اينچ عمق داشت و قطر آن در قسمت تحتاني 40 اينچ و در قسمت دهانه 102 اينچ با يك اهرم دست‌ساز جابجا كردن رفلكتور در جهت حركت نور خورشيد امكان‌پذير بود. در قسمت تحتاني آن بويلر نصب شده بود كه از استوانه‌اي به رنگ سياه و از جنس مس و به ضخامت يك دهم اينچ و يازده اينچ قطر و سي دو اينچ طول بود كه توسط استوانه شيشه‌اي به قطر چهار اينچ بزرگ‌تر احاطه شده بود.
فضاي بين بويلر و استوانه شيشه‌اي از لايه‌اي به ضخامت دو اينچ هواي گرم پرشده بود. در داخل بويلر يك استوانه مسي با قطر كمتر وجود داشت كه طول آن بيست اينچ بود و دو لوله تغذيه و بخار در داخل داشت. در فضاي بين دو استوانه مسي 21 پيمانه آب (هر پيمانه تقريباً معادل يك ليتر است) مي‌توانست گرم شود و بخار آب حاصل در محفظه بخار با ظرفيت حدود 10 پيمانه وارد مي‌شد. در يك روز كاملاً آفتابي اشعه خورشيد بوسيله رفلكتور روي بويلر (ديگ بخار) متمركز شد و در مدت چهل دقيقه فشار بخار آبي معادل سي (30) پوند در هر اينچ مربع توليد كرد. اين فشار به 75 پوند در هر اينچ مربع (كه حد ايمني اين بويلر است) به سرعت افزايش يافت. در يك روز بسيار گرم اين ديگ بخار بيش از پنج پيمانه از آب را در مدت يك ساعت تبخير كرد و موتور كوچك و پمپي را به حركت درآورد و نيم اسب بخار انرژي توليد كرد.
موچت
...