انرژی خورشیدی (قسمت اول)
یکی از راه های به صرفه و سازگار با محیط زیست برای تامین برق استفاده از انرژی خورشیدی است. انرژی خورشیدی که به عنوان یک انرژی نو شناخته می شود در سال های اخیر با افزایش بازده و کاهش هزینه در حال تبدیل شدن به یکی از روش های رایج تامین برق است.
ما در این نوشته در ۲ موضوع به بررسی این انرژی می پردازیم.
تابش خورشیدی (solar radiation)
تابش خورشید یا Solar Radiation که حامل انرژی متساعد شده از طرف خورشید است را می توان بر اساس طول موج به سه دسته طیف تقسیم بندی کرد: ۱- تابش فرا بنفش یا Ultra Violet با طول موج ۱۰۰ تا ۴۰۰ نانو متر ۲- تابش مریی یا Visible با طول موج ۳۸۰ تا ۷۰۰ نانو ۳- تابش فروسرخ یاInfrared با طول موج ۷۰۰ تا ۱۰۰۰۰۰۰ نانو متر.
همانطور که میدانیم عرض جغرافیایی یک عامل بسیار موثر بر تابش انرژی خورشید در یک ناحیه است و نواحی با عرض جغرافیایی میانی و نزدیک به صفر ( نواحی استوایی) میزان تابش بیشتری دارند. این به دلیل مستقیم بودن تابش این نواحی نسبت به نواحی با عرض جغرافیایی بالاتر است.
نمودار میزان تابش سالانه در نقاط مختلف جهان (yearly sum of global irradiation) در شکل زیر آمده است:
نکات گفته شده در نمودار مشخص است و میزان تابش مناطق مختلف با توجه به رنگ آن نمایان شده است.میزان انرژی هر ناحیه بر مساحت نیز بر حسب kwh /m^2 آمده است.
همچنین می دانیم میزان تابش خورشید در ساعات مختلف روز و ماه های سال متفاوت است و در ساعات و ماه هایی از سال شاهد بیشترین میزان تابش خورشید هستیم.
بهینه سازی(optimization)
میزان انرژی دریافتی از خورشید به زاویه تابش آن نیز بستگی دارد و برای اینکه حداکثر انرژی از تابش خورشید دریافت شود باید پنل در یک زاویه مطلوب قرار گیرد.این زاویه به اصطلاح Optimum Angle نامیده می شود. با توجه به اینکه زاویه تابش در ساعت ها مختلف متفاوت است می توان در هر زمان پنل را روی بهترین زاویه برای دریافت حداکثر انرژی قرار داد.برای این کار می توان از یک دنبال کننده زاویه استفاده کنیم.
در سال های اخیر از نظر قیمت سلول های خورشیدی با شیب نسبتا زیادی ارزان شده اند. و همچنین شیب استفاده از این سلول ها یک شیب نمایی و افزاینده است.
نمودار رشد سلول های خورشیدی مطابق شکل زیر است :
همین طور بازده((Efficiency این سلول ها نیز در طول سال های اخیر افزایش یافته است.
یکی از شیوه های بهره برداری و استفاده از انرژی خورشیدی استفاده از عدسی برای متمرکز کردن تابش خورشید و تاباندن آن به یک سلول خورشیدی است.با عدسی مناسب و فاصله کانونی بهینه می توان به حداکثر راندمان رسید.در شکل زیر نمایی از این سیستم آمده است :
در کشور ما نیز با توجه به مکان جغرافیایی و گستردگی آن ظرفیت وسیعی برای استفاده انرژی خورشیدی وجود دارد. امیدواریم که با استفاده از این انرژی هم به پاک بودن طبیعت کمک کنیم و هم وابستگی خود به سوخت های فسیلی کاهش دهیم.
نویسنده : امین رضا خواجه حیدری