انرژی خورشیدی چیست؟ | انواع فناوری های خورشیدی | لوازم مورد نیاز برای استفاده از انرژی خورشیدی | روش های استفاده از انرژی خورشیدی
نور و گرمای تولید شده توسط خورشید سوزان یکی از بهترین، ارزان ترین و در دسترس ترین انرژی های جهان یعنی انرژی خورشیدی (به انگلیسی : Solar Energy) را در اختیار ما قرار داده است که بر خلاف برخی انرژی ها دوستدار محیط زیست می باشد.
از دیرباز تاکنون همه افراد با انرژی خورشیدی آشنا بوده اند و در زمینه های مختلف همچون امور کشاورزی و بهبود محصولات زراعی، ساخت ساختمان های آفتاب گیر و گرم و خشک کردن بسیاری از چیزها از آن بهره می برده اند. امروزه نیز به لطف پیشرفت تکنولوژی، سیستم های مبتنی بر انرژی خورشیدی برای هر چه آسان تر کردن زندگی انسان در امور مختلف به کار گرفته شده اند.
برای آشنایی با کاربردهای انرژی خورشیدی در ادامه با کوکا همراه باشید.
انرژی خورشیدی چیست؟
انرژی خورشیدی یکی از پاک ترین و فراوان ترین منابع انرژی تجدید پذیر در دسترس است که توسط خورشید تولید شده و به صورت انرژی الکتریکی یا گرمایی مورد استفاده قرار می گیرد.
فناوری های خورشیدی این انرژی را در زمینه های مختلف تولید برق، تامین روشنایی، گرم کردن آب برای مصارف خانگی، تجاری، صنعتی و غیره به کار می گیرند.
انواع فناوری های خورشیدی
به طور کلی سه روش یا فناوری اصلی برای مهار انرژی خورشیدی وجود دارد که عبارتند از:
- سیستم های فتوولتاییک
- سیستم های گرمایش و سرمایش خورشیدی
- تمرکز انرژی خورشیدی
در سیستم های فتوولتاییک طی فرایندهای خاص از نور خورشید الکتریسته تولید می شود و از آن برای تامین برق مورد استفاده در لوازم الکتریکی مختلف از جمله چراغ های جاده ها، برق خانه ها و کسب و کارهای بزرگ بهره می برند.
در دو روش دیگر از گرمای تولید شده توسط خورشید برای گرم کردن فضا یا آب در سیستم های SHC یا به حرکت در آوردن توربین های تولید کننده الکتریسته سنتی در نیروگاه های برق CSP استفاده می شود.
لوازم مورد نیاز برای استفاده از انرژی خورشیدی
پنل های فوتو الکتریکی یکی از روش های جذب و به کارگیری انرژی خورشیدی است.
امروزه استفاده از انرژی خورشیدی با کمک این پنل ها یا سایر تکنیک های جمع آوری، فراتر از یک رویای دوستدار محیط زیست یا یک تئوری است که صرفا در دانشگاه ها و مجامع علمی مورد بررسی قرار بگیرد و روش های عملی وجود دارد که با کمک آن ها می توان از این انرژی در خانه خود بهره برد.
همانند هر پیشرفت دیگری در زمینه تکنولوژی، برای استفاده از انرژی خورشیدی نیاز به صرف هزینه و سرمایه گذاری می باشد اما این بدان معنا نیست که همه افراد باید پول زیادی صرف پوشاندن سقف خانه خود با پنل ها بکنند تا بتوانند از آن بهره ببرند.
اگرچه کسانی که در این مورد بسیار جدی هستند می توانند از پنل های خورشیدی نیز استفاده کنند اما انواع مختلف دستگاه های انرژی خورشیدی مستقل همچون کیت های پنل خورشیدی نیز امکان ایجاد سیستم خورشیدی کوچک برای کاربران را فراهم کرده اند.
کاربردهای انرژی خورشیدی
برخی از مهم ترین کاربردهای انرژی خورشیدی عبارتند از:
۱. فن های تهویه خورشیدی
فن های تهویه از هر نوعی که باشند با خارج کردن هوای گرم از فضاهای بسته به کاهش هزینه های سرمایشی محیط کمک می کنند.
در فن های تهویه سنتی از جریان برق استفاده می شود که هزینه های برق را تا حد قابل توجهی افزایش می دهد اما امروزه فن های تهویه مبتنی بر انرژی خورشیدی عرضه شده که از پنل کوچک دارای سلول های فوتو الکتریکی استفاده کرده و موتور فن بدون نیاز به برق خانگی کار می کند.
از این فن ها برای خنک نگه داشتن گاراژها، کلبه ها، لانه سگ یا مرغ دانی در تابستان استفاده می شود و از انواع ایستاده و قابل جابه جایی آن ها می توان در پاسیو یا اتاق بازی کودکان بهره برد.
۲. گرمایش آب خورشیدی
استفاده از انرژی خورشیدی به سیستم های گرمایش آب نیز راه یافته و از آن برای گرم کردن آب داخل خانه ها و استخرها استفاده می شود.
برای بهره بردن از این مزیت، وسایل گرمایشی یا هیترهای آب خورشیدی از سلول های نصب شده روی پشت بام برای جذب گرمای خورشید و انتقال آن به مخزن آب استفاده می کنند.
یکی از کاربردهای مهم انرژی خورشیدی در این زمینه، گرم کردن آب استخرهای شنا است. از آن جا که سردی بیش از حد آب از مشکلات عمده استخرها می باشد برای رفع این مشکل از ابزاری به نام پتوی خورشیدی استفاده می شود، پتوی شناور اصلی یک ابزار گرمایشی پسیو یا غیر فعال است که با جذب گرمای خورشید و انتقال آن به آب کار می کند.
اگر می خواهید کمی پیشرفته تر عمل کنید می توانید یک سیستم گرمایش کامل خورشیدی نصب کنید. به این صورت که با استفاده از پنل های گرمایش خورشیدی روی پشت بام، گرمای خورشید دریافت شده و از طریق یک سری لوله های مخصوص از پنل ها به سوی آب منتقل می شود.
۳. آب گرم کن های خورشیدی
به طور کلی دو نوع سیستم خورشیدی است که می توان جایگزین آب گرم کن های سنتی گازی یا برقی کرد.
نوع اول شامل سیستم های آب گرم کن خورشیدی اکتیو است که از پمپ های گردش مکانیکی برای انتقال آب یا سایر مایعات از پنل های جمع کننده گرما در پشت بام به مخزن ذخیره سازی استفاده می کند.
نوع دوم آب گرم کن های خورشیدی پسیو یا غیر فعال هستند که پمپ مکانیکی ندارند و از خاصیت طبیعی افزایش گرما و بالا رفتن دما استفاده می کنند، نوع پسیو ارزان تر بوده و کارایی کمتری دارد.
۴. برق خورشیدی
یکی از برنامه های کاربردی انرژی خورشیدی که در سال های اخیر سر و صدای زیادی ایجاد کرده برق خورشیدی است.
از آن جا که با استفاده از انرژی خورشیدی، هزینه تولید برق و خطرات زیست محیطی کاهش می یابد این گزینه طرفداران زیادی خواهد داشت.
در حال حاضر درصد کمی از برق تولید شده در ایالات متحده برق خورشیدی است (۱.۹ درصد در سال ۲۰۱۷) و این درصد به سرعت در حال رشد است.
از جمله موارد استفاده از برق خورشیدی می توان به لامپ های خورشیدی اشاره کرد که از آن برای روشن کردن محوطه منازل و چراغ های امنیتی گرفته تا علائم جاده ای و لامپ های خیابان ها استفاده می شود.
۵. گرمایش خورشیدی
یکی دیگر از کاربردهای انرژی خورشیدی گرم کردن خانه ها و فضاهای زندگی است، برای این منظور لازم است طراحی خورشیدی پسیو خانه ها از جمله نحوه قرار گرفتن پنجره و انتخاب مصالح به گونه ای انجام شود که برای گرم شدن خانه در زمستان نیز کارایی داشته باشد.
۶. شارژرهای خورشیدی
در دنیای امروز که تلفن های همراه و تبلت ها به یکی از ابزارهای اصلی در زندگی همه ما تبدیل شده اند شارژ کردن باتری ها از مواردی است که همه افراد به آن نیاز پیدا می کنند و استفاده از شارژرهای قابل حمل خورشیدی می تواند در این زمینه کمک کننده باشد.
۷. حمل و نقل خورشیدی
ممکن است در آینده استفاده از وسایل نقلیه خورشیدی از خودروهای شخصی گرفته تا اتوبوس ها و قطار و هواپیما به اتفاق رایج روزمره تبدیل شود، طرح های این ایده در حال حاضر در برخی نقاط دنیا مورد بررسی قرار می گیرد.
در حال حاضر در برخی وسایل نقلیه از پنل های خورشیدی برای تهویه مطبوع و خنک نگه داشتن فضای داخلی خودرو استفاده می شود که به کاهش مصرف سوخت تا حد خوبی کمک می کند.
همچنین اولین قایق خورشیدی در سال ۱۹۷۵ ساخته شده است، تا سال ۱۹۹۵ قایق های مسافربری دارای پنل های پی وی روی کار آمدند و در حال حاضر به صورت گسترده استفاده می شوند.
۸. آشپزی خورشیدی
از انرژی خورشیدی می توان برای تهیه غذاها نیز استفاده کرد، این کار بسیار ساده تر از آن چیزی است که تصور می کنید!
اساس اجاق گاز خورشیدی استفاده از ظرفی است که با فویل یا ماده براق دیگری پوشانده شده باشد تا اشعه خورشید را به نقطه مورد نظر ما متمرکز کند.
۹. کشاورزی
انرژی خورشیدی در بهینه سازی پرورش گیاهان اهمیت زیادی دارد. نور خورشید یک منبع فراوان است اما در برخی موارد استثنا چندان در دسترس نیست و همین باعث شده کشاورزان به فکر استفاده بهینه از این انرژی باشند.
به عنوان مثال کشاورزان فرانسوی و انگلیسی در طول فصول یخبندان سال از دیوارهای میوه ای برای به حداکثر رساندن جمع آوری انرژی خورشیدی استفاده کردند. این دیوارها به صورت توده های حرارتی عمل می کنند که با گرم نگه داشتن گیاهان سرعت بلوغ آن ها را افزایش می دهند.
در ابتدا این دیوارها به صورت عمود بر زمین و رو به جنوب ساخته می شدند اما با گذشت زمان از دیوارهای شیب دار برای کارایی بیشتر استفاده کردند.
از دیگر کاربردهای انرژی خورشیدی در کشاورزی می توان به پمپاژ آب، خشک کردن محصولات و خشک کردن کود مرغی اشاره کرد.
در گلخانه ها نیز نور خورشید به گرما تبدیل شده و باعث می شود محصولات زراعی و گیاهان در تمام طول سال امکان رشد در محیط های بسته را داشته باشند.
۱۰. معماری
نور خورشید از ابتدای تاریخ معماری در طراحی ساختمان ها تاثیر داشته است. در دوران گذشته معماران خانه ها را به سمت جنوب می ساختند تا نور و گرمای کافی به داخل ساختمان برسد.
برخی ویژگی های رایج معماری خورشیدی پسیو شامل جهت گیری مناسب نسبت به نور خورشید، نسبت یا نرخ مساحت سطح به حجم، جرم حرارتی و غیره می باشد. زمانی که این ویژگی ها با آب و هوا و محیط محلی متناسب باشند می توانند فضاهایی با نور کافی ایجاد کنند که در یک محدوده دمای مناسب باقی بمانند.
معماری خورشیدی اکتیو نیز روی تجهیزات خورشیدی همچون پمپ ها، فن ها و پنجره های قابل تعویض تمرکز دارد که طراحی پسیو را کامل کرده و عملکرد سیستم را بهبود می بخشد.
منابع: thespruce – seia – freedomsolarpower
