انرژی های تجدید پذیر (بخش اول)

انرژی های تجدید پذیر

امروزه انرژی فسیلی مقدار زیادی از سبد سوختی دنیا را تامین می کند. با توجه به اینکه منابع انرژی فسیلی با سرعت فوق العاده مصرف می شوند، در آینده ای نه چندان دور چیزی از آنها باقی نخواهد ماند. نسل فعلی وظیفه دارد به آن دسته از منابع انرژی که عمر و پتانسیل زیادی دارند و اساسا تجدیدپذیر هستند روی آورده و دانش خود را برای بهره برداری از آنها گسترش دهد. انرژی های نو الزاما به معنای انرژی های جدید نیست و از قرن ها پیش بشر از آن ها استفاده می کرده است. پیدایش آتش توسط انسان که مثالی از انرژی زیست توده است و یا گرمایش توسط پرتوی خورشید شاید از نخستین کاربردهای انرژی های نو بوده اند؛ اما مقصود اصلی از کلمه نو به معنی «نو شونده» است. ویژگی مهم از نوع انرژی ها تجدیدپذیر بودن و از بین نرفتن آنها در چرخه طبیعت است. انرژی های نو انواع مختلفی دارد که مهم ترین آنها به شرح زیر است:

• انرژی خورشیدی
• انرژی باد
• انرژی زمین گرمایی
• انرژی زیست توده
• انرژی آبی (برق آبی، جزرومدی، اقیانوسی، امواج و...)

بخش اول: انرژی خورشیدی

انرژی خورشیدی، منبع اصلی تمامی انرژی های موجود در زمین است. این انرژی به صورت مستقیم و غیرمستقیم می تواند به اشکال دیگر انرژی مانند انرژی گرمایی و الکتریسیته تبدیل شود. بدیهی است پس از تبدیل گرمای خورشید به انرژی الکتریکی تبدیل به انواع دیگر انرژی به سادگی امکان پذیر است. به علاوه با بهره گیری از این انرژی، آلودگی محیط زیست به حداقل می رسد.

انرژی خورشید به عنوان یک منبع انرژی از امیدهای آیندگان است.

فناوری های استفاده از انرژی خورشیدی

مستقیم: استفاده از حرارت

غیرمستقیم: تبدیل به الکتریسیته

استفاده مستقیم از انرژی حرارتی خورشید

انرژی حرارتی خورشید در ابعاد غیر نیروگاهی (خانگی و صنعتی) و نیروگاهی به وسیله سامانه های مختلفی بهره برداری می شود.

نیروگاهی:

نیروگاه حرارتی بشقابی، نیروگاه حرارتی سهموی مرکزی، نیروگاه حرارتی سهموی خطی

غیرنیروگاهی:

آب گرم کن خورشیدی، گرمایش و سرمایش ساختمان، اجاق خورشیدی، خشک کن خورشیدی، آب شیرین کن خورشیدی

کاربردهای غیرنیروگاهی سیستم حرارتی خورشیدی آب گرم کن خورشیدی (صفحه خورشیدی):

در کاربردهای غیر نیروگاهی خورشیدی آب گرم کن ها اصلی ترین سیستم مورد استفاده می باشند. بخش اصلی آب گرم کن خورشیدی، صفحات خورشیدی جاذب است که به وسیله تابش خورشید گرم شده و حرارت خود را به یک سیال جذب کننده منتقل می کنند. رنگ این صفحات همیشه تیره انتخاب می شودو دارای پوشش خاصی است که بتواند ضریب جذب انرژی را به حداکثر و ضریب پخش را به حداقل برساند.

آب شیرین کن خورشیدی

اصول کار آب شیرین کن خورشیدی، ساده است. در این دستگاه سرپوش شیشه ای در سطح فوقانی، سهم مهمی در عملکرد دستگاه دارد. آب با اثرگلخانه ای گرم شده و پس از میعان بر روی شیشه، در مخزنی جمع آوری می شود.

درحال حاضر تاسیسات آب شیرین کن با سوخت حرارتی، یکی از پرمصرف ترین تاسیسات حرارتی در دنیا هستند و به دلیل هزینه های بالای آن، جز در مناطق خاص، کمتر کاربرد عمومی پیدا کرده اند.

جهت اخذ دیپلم رسمی می توانید از مهارت های این رشته استفاده کنید.

مشاوره رایگان

خشک کن خورشیدی

عملکرد خشک کن های خورشیدی بدین ترتیب است که مواد خشک شدنی به طور مستقیم و یا غیرمستقیم از انرژی حرارتی خورشید استفاده می کنند.

خشک کن مستقیم:

کاربرد آن آسان و ارزان است ولی در این سیستم راهی برای کنترل درجه حرارت وجود ندارد، در این روش اگر سبزی ها و میوه ها زیاد در معرض تابش خورشید باشند تغییر رنگ داده و مقدار زیادی از ویتامین های خود را از دست می دهند.

خشک کن غیرمستقیم:

در این روش درجه حرارت قابل کنترل است و موادغذایی به طور مستقیم با اشعه خورشید در تماس نیستند. در نتیجه رنگ آنها ثابت می ماند. در این وسیله با عبور هوای گرم شده توسط خورشید از درون محفظه، آب داخل محصولات تبخیر شده و هوای مرطوب از قسمت هواکش خارج می شود.

اجاق خورشیدی:

اصول کار اجاق خورشیدی، جمع آوری پرتوهای مستقیم خورشید در یک نقطه کانونی و افزایش دما در آن نقطه است.

کوره خورشیدی:

کوره خورشیدی معمولا با استفاده از تعداد زیادی آینه، پرتوهای نور خورشید را جمع آوری کرده و مجموعه آنها را بر روی کوره می تاباند.

بزرگ ترین کوره خورشیدی جهان در کشور فرانسه، با دمای کانونی 3800 درجه سانتی گراد مشاهده می شود.

اصول کار یک سلول خورشیدی

سلول های خورشیدی از نوع نیمه رسانا می باشند که از سیلیسیوم یعنی دومین عنصر خورشیدی فراوان پوسته زمین ساخته می شوند. وقتی نور خورشید به یک سلول خورشیدی می تابد، به الکترون های آن انرژی می بخشد. بدین ترتیب بین دو الکترود منفی و مثبت سلول خورشیدی اختلاف پتانسیل بروز کرده و این امر موجب جاری شدن جریان بین آنها می شود.

معایب و عوامل محدودکننده استفاده از انرژی خورشیدی

از معدود اشکالات آنها اشغال فضای زیاد به نسبت انرژی تولیدی آنها است. (تقریبا به ازای هر کیلو وات، 15متر مربع) مسئله دیگر سایه این سلول هاست که ممکن است روی زندگی جانوری و گیاهی تاثیر داشته باشد. تاثیر زیبایی شناختی این سلول ها نیز سلیقه ای است و میتوان با طراحی مناسب از تاثیر نامطلوب آن کاست. دفع باتری های ذخیره کننده انرژی و سلول های کهنه ممکن است به دلیل  وجود مواد سمی، آثار زیست محیطی داشته باشد که باید پیش بینی های مناسب برای بازیافت آن صورت پذیرد.

به طورکلی دلایل فنی، اقتصادی، فرهنگی، اجتماعی و آموزشی بی شماری وجود دارند که سهم انرژی خورشیدی در ربع قرن پیش رو را محدود می سازند. از مهم ترین موانع، یارانه ای است که به خصوص در کشورهای غنی از منابع فسیلی به سوخت های فسیلی تعلق می گیرد و سرمایه گذاری در بخش خورشیدی را با تردید مواجه می کند. به این ترتیب کاهش قیمت تجهیزات استحصال انرژی خورشیدی تنها راه عمومی شدن آنها خواهد بود..

بخش دوم: انرژی باد

دریافت تشعشعات خورشید توسط زمین، موجب گرم شدن هوای اتمسفر شده و به همین دلیل، هوا به سمت بالا حرکت می کند. شدت این گرما در استوا جایی که خورشید عمود می تابد بیشتر از هوای اطراف قطبین جایی که زاویه تابش خورشید تند است و هوای اطراف قطبین نسبت به هوای استوا کمتر گرم می شود. چگالی هوا با افزایش دما کاهش پیدا می کند. بنابراین هوای سبک تر استوا به سمت بالا حرکت کرده و در اطراف پخش می گردد. این عمل موجب افت فشار در ناحیه استوا شده و موجب می گردد هوای سرد از قطبین به سمت استوا جذب شود.

بنابراین باد به علت تابش غیر یکنواخت خورشید به سطح زمین به وجود می آید. در زمان های گذشته دریانوردان از انرژی باد برای به حرکت در آوردن کشتی ها و آسیاب های بادی بهره می گرفتند. با پیشرفت علم در جهان، کاربردهای قدیم انرژی بادی کم رنگ تر شده است و انرژی مورد نیاز کشتی ها و آسیاب ها از برق تامین می شود. امروزه از انرژی باد برای به چرخش درآوردن توربین های بادی استفاده و به وسیله آنها برق تولید می شود.

اجزای توربین بادی با محور افقی

اجزای اصلی توربین بادی با محور افقی شامل روتور، برج، سیستم انتقال قدرت، ژنراتور و سیستم کنترل می باشد.

این مقاله بخش دوم دارد، میتوانید برای مشاهده کلیک کنید.

میتوانید برای دریافت اطلاعات بیشتر جهت اخذ دیپلم کامپیوتر به صفحه دیپلم کامپیوتر مراجعه کنید.