دانلود مقاله نیروگاه خورشیدی

دانلود مقاله نیروگاه خورشیدی

مقدمه
خورشید نه تنها خود منبع عظیم انرژی است، بلکه سرآغاز حیات و منشاء تمام انرژیهای دیگر است. طبق برآوردهای علمی در حدود ۶۰۰۰ میلیون سال از تولد این گوی آتشین می‌گذرد و در هر ثانیه ۲/۴ میلیون تن از جرم خورشید به انرژی تبدیل می‌شود. با توجه به وزن خورشید که حدود ۳۳۳ هزار برابر وزن زمین است. این کره نورانی را می‌توان به‌عنوان منبع عظیم انرژی تا ۵ میلیارد سال آینده به حساب آورد.
قطر خورشید ۶۱۰ × ۳۹/۱ کیلومتر است و از گازهایی نظیر هیدروژن (۸/۸۶ درصد) هلیوم (۳ درصد) و ۶۳ عنصر دیگر که مهم‌ترین آنها اکسیژن – کربن – نئون و نیتروژن است تشکیل شده‌است.
میزان دما در مرکز خورشید حدود ۱۰ تا ۱۴ میلیون درجه سانتیگراد می‌باشد که از سطح آن با حرارتی نزدیک به ۵۶۰۰ درجه و به صورت امواج الکترو مغناطیسی در فضا منتشر می‌شود.
زمین در فاصله ۱۵۰ میلیون کیلومتری خورشید واقع است و ۸ دقیقه و ۱۸ ثانیه طول می‌کشد تا نور خورشید به زمین برسد. بنابراین سهم زمین در دریافت انرژی از خورشید حدود از کل انرژی تابشی آن می‌باشد.
جالب است بدانید که سوختهای فسیلی ذخیره شده در اعماق زمین، انرژیهای باد و آبشار و امواج دریاها و بسیاری موارد دیگر از جمله نتایج همین مقدار انرژی دریافتی زمین از خورشید می‌باشد.
جالب است بدانید که تابش خورشید بزرگترین منبع تجدید پذیر انرژی روی کره زمین می باشد و اگر فقط یک درصد از صحراهای جهان با نیروگاه های حرارتی خورشیدی به کار گرفته شوند، همین مقدار برای تولید برق سالانه مورد تقاضای جهان کافی خواهد بود.
برای سود جستن از انرژی خورشیدی دو راه وجود دارد :
استفاده مستقیم از نور خورشیدو تبدیل آن به الکتریسیته از طریق سلولهای فتوولتائیک
استفاده مستقیم از انرژی خورشیدی و تبدیل آن به انواع انرژی های دیگر و یا استفاده مستقیم از آن (کاربردهای نیروگاهی و غیر نیروگاهی خورشیدی)

تاریخچه
شناخت انرژی خورشیدی و استفاده از آن برای منظورهای مختلف به زمان ماقبل تاریخ باز می‌گردد. شاید به دوران سفالگری، در آن هنگام روحانیون معابد به کمک جامهای بزرگ طلائی صیقل داده شده و اشعه خورشید، آتشدانهای محرابها را روشن می‌کردند. یکی از فراعنه مصر معبدی ساخته بود که با طلوع خورشید درب آن باز و با غروب خورشید درب بسته می‌شد.
ولی مهم‌ترین روایتی که درباره استفاده از خورشید بیان شده داستان ارشمیدس دانشمند و مخترع بزرگ یونان قدیم می‌باشد که ناوگان روم را با استفاده از انرژی حرارتی خورشید به آتش کشید گفته می‌شود که ارشمیدس با نصب تعداد زیادی آئینه‌های کوچک مربعی شکل در کنار یکدیگر که روی یک پایه متحرک قرار داشته‌است اشعه خورشید را از راه دور روی کشتیهای رومیان متمرکز ساخته و به این ترتیب آنها را به آتش کشیده‌است. در ایران نیز معماری سنتی ایرانیان باستان نشان دهنده توجه خاص آنان در استفاده صحیح و مؤثر از انرژی خورشید در زمان‌های قدیم بوده‌است.
با وجود به آنکه انرژی خورشید و مزایای آن در قرون گذشته به خوبی شناخته شده بود ولی بالا بودن هزینه اولیه چنین سیستمهایی از یک طرف و عرضه نفت و گاز ارزان از طرف دیگر سد راه پیشرفت این سیستمها شده بود تا اینکه افزایش قیمت نفت در سال ۱۹۷۳ باعث شد که کشورهای پیشرفته صنعتی مجبور شدند به مسئله تولد انرژی از راههای دیگر (غیر از استفاده سوختهای فسیلی) توجه جدی‌تری نمایند.
نور خورشید، بزرگ‌ترین منبع پتانسیل انرژی ما اکنون تلف می‌شود. احتمالاً چندین سال طول می‌کشد تا علم بتواند روشی را برای کنترل انرژی قدرتمند اشعه خورشید پیدا کند. موتورها و دستگاههای خورشیدی برای ما استفاده از حداقل و بخش کوچکی از نور خورشید را امکان‌پذیر کرده است تا بوسیله این بخشی کوچک بتوانیم کارخانه‌های خود را به حرکت درآوریم، روشنائی خیابان‌ها را تأمین کنیم، غذا طبخ و خانه‌های خود را گرم کنیم. در آمریکا هر سال از حدود نیم میلیارد تن ذغال سنگ، نیم میلیارد بشکه نفت و پنجاه میلیارد اسب بخار ساعت از نیروی آب برای گرم کردن، روشنائی و برق استفاده می‌کنیم. در صورتی که تبدیل کلیه این مقدار انرژی خورشیدی به نیروی برق امکان‌پذیر بود، اما در حال حاضر امکان‌پذیر نیست، چندین تریلیون اسب بخار ساعت تولید ‌شود. (هر اسب بخار معادل ۷۴۶ وات است). در صورتی که کلیه انرژی خورشیدی که هر سال در آمریکا به شکل درخشش خورشید می‌تابد به نیروی برق تبدیل می‌شد ظرفیت آن به هفت تریلیون اسب بخار ساعت می‌رسید.
البته مقداری از تابش خور خورشیدی که از فاصله ۹۳ میلیون مایل فضا به ما می‌رسد برای گرم کردن زمین و رشد گیاهان لازم است ولی مازاد بر این گونه نیازهای اساسی، نور خورشید مقدار قابل توجهی انرژی می‌تواند تولید کند که با سایر منابع انرژی قابل مقایسه است.
کارشناسان انرژی تابشی خورشیدی برآورد می‌کنند که خورشید ۱۲۵۰۰ اسب بخار انرژی برای هر فوت مربع از ۵۸۵ میلیارد مایل مربع سطح کره زمین منتشر می‌کند. بخش به مراتب بیشتر و غیرقابل تصور این نیرو در مسیر طولانی آن در فضا تلف می‌شود ولی انرژی تابشی که به سطح خارجی آتمسفر زمین می‌رسد معادل ۷۳۰۰ اسب بخار در هر جریب (هر جریب ۴۰۴۷ مترمربع) است، و هنگام ظهر در یک روز صاف آفتابی ۵۰۰۰ اسب بخار در هر جریب از طریق اتمسفر (فضای اطراف زمین) به سطح زمین منتقل می‌شود. ارزش تئوری نیروی برقی که در اثر تابش نور خورشید به سطح ۱۳۳ مایل مربع که به شهر فیلادلفیا می‌تابد معادل نیروی برق تولید شده توسط صد واحد از نیروگاههای نصب شده در آبشار نیاگارا است. انرژی خورشیدی که در منطقه صحرا (Sahara Desert)
نور خورشید، بزرگ‌ترین منبع پتانسیل انرژی ما اکنون تلف می‌شود. احتمالاً چندین سال طول می‌کشد تا علم بتواند روشی را برای کنترل انرژی قدرتمند اشعه خورشید پیدا کند. موتورها و دستگاههای خورشیدی برای ما استفاده از حداقل و بخش کوچکی از نور خورشید را امکان‌پذیر کرده است تا بوسیله این بخشی کوچک بتوانیم کارخانه‌های خود را به حرکت درآوریم، روشنائی خیابان‌ها را تأمین کنیم، غذا طبخ و خانه‌های خود را گرم کنیم. در آمریکا هر سال از حدود نیم میلیارد تن ذغال سنگ، نیم میلیارد بشکه نفت و پنجاه میلیارد اسب بخار ساعت از نیروی آب برای گرم کردن، روشنائی و برق استفاده می‌کنیم. در صورتی که تبدیل کلیه این مقدار انرژی خورشیدی به نیروی برق امکان‌پذیر بود، اما در حال حاضر امکان‌پذیر نیست، چندین تریلیون اسب بخار ساعت تولید ‌شود. (هر اسب بخار معادل ۷۴۶ وات است). در صورتی که کلیه انرژی خورشیدی که هر سال در آمریکا به شکل درخشش خورشید می‌تابد به نیروی برق تبدیل می‌شد ظرفیت آن به هفت تریلیون اسب بخار ساعت می‌رسید.  و………..