تعریف انرژی خورشیدی با مثال و موارد استفاده

تعریف انرژی خورشیدی با مثال و موارد استفاده
تعریف انرژی خورشیدی انرژی است که از خورشید ناشی می شود و می توانیم به لطف تابش خورشیدی اسیر شویم.مفهوم انرژی خورشیدی اغلب برای اشاره به انرژی الکتریکی یا حرارتی که با استفاده از تابش خورشیدی بدست می آید ، استفاده می شود.

این منبع انرژی نشان دهنده منبع اصلی انرژی روی زمین است.از آنجا که این یک منبع غیرقابل توصیف است ، انرژی تجدید پذیر در نظر گرفته می شود.

از این انرژی ، بسیاری از منابع انرژی دیگر به دست می آیند ، مانند:

انرژی باد ، که قدرت باد را مهار می کند.هنگامی که خورشید حجم زیادی از هوا را گرم می کند ، باد تولید می شود.
سوخت های فسیلی: آنها از یک فرآیند بسیار طولانی تجزیه ذرات آلی ناشی می شوند.تجزیه کننده های ارگانیک عمدتا گیاهان فتوسنتز بودند.
انرژی هیدرولیک ، که از انرژی بالقوه آب استفاده می کند.بدون تابش خورشیدی ، چرخه آب امکان پذیر نخواهد بود.
انرژی حاصل از زیست توده ، بار دیگر ، نتیجه فتوسنتز گیاهان است.
این نوع انرژی تجدید پذیر جایگزینی برای سوخت های فسیلی است که گازهای گلخانه ای مانند دی اکسید کربن را منتشر نمی کنند.

نمونه هایی از انرژی خورشیدی
برخی از نمونه های انرژی خورشیدی شامل موارد زیر است:

پانل های خورشیدی فتوولتائیک برق تولید می کنند.این امکانات در خانه ها ، پناهگاه های کوهستانی و غیره استفاده می شود.
نیروگاه های فتوولتائیک: آنها پسوندهای قابل توجهی از پانل های PV هستند که هدف آنها تولید برق برای تأمین شبکه برق است.
اتومبیل های خورشیدی از سلولهای PV برای تبدیل تابش خورشیدی به برق برای رانندگی موتور الکتریکی استفاده می کنند.
اجاق گازهای خورشیدی: آنها از یک سیستم پارابولیک ساخته شده اند تا نور خورشید را به نقطه ای متمرکز کنند تا دما را بالا ببرد و قادر به پخت و پز باشد.
سیستم های گرمایشی: با انرژی حرارتی خورشیدی ، یک مایع را می توان گرم کرد که می تواند در یک مدار گرمایش استفاده شود.
گرمایش استخر یک مدار سیال ساده است که در آن آب در امتداد مجموعه ای از جمع کننده های حرارتی خورشیدی در معرض خورشید قرار می گیرد.
ماشین حساب: برخی از دستگاه های الکترونیکی دارای یک پنل خورشیدی کوچک برای تأمین برق به مدار الکتریکی هستند.
تهویه خورشیدی نوعی انرژی خورشیدی است که از گرمای خورشید برای تهویه یک فضا استفاده می کند.این ماده اغلب در خانه ها و ساختمانها برای بهبود کیفیت هوا و کاهش هزینه های انرژی استفاده می شود.از تهویه خورشیدی می توان برای تهویه یک اتاق یا یک ساختمان کامل استفاده کرد.
فتوسنتز روشی طبیعی است که گیاهان برای تبدیل انرژی خورشیدی به انرژی شیمیایی از آن استفاده می کنند.
انواع انرژی خورشیدی
سه نوع فناوری انرژی خورشیدی وجود دارد:

انرژی خورشیدی فتوولتائیک: پانل های خورشیدی PV از ماده ای تشکیل شده اند که هنگام اعتصاب تابش خورشیدی ، الکترون ها را آزاد می کند و جریان الکتریکی را تولید می کند.
انرژی خورشیدی حرارتی: این سیستم از ظرفیت گرمای پرتوهای خورشید استفاده می کند.تابش خورشیدی برای گرم کردن مایعی که می تواند برای گرم کردن آب گرم خانگی استفاده شود ، به انرژی حرارتی تبدیل می شود.در نیروگاه های حرارتی خورشیدی ، بخار تولید می شود و متعاقباً برق.
انرژی خورشیدی منفعل منبعی برای استفاده از گرمای خورشیدی بدون استفاده از منابع خارجی است.به عنوان مثال ، معماران می توانند خانه ها را جهت یابی کنند و تصمیم بگیرند که ویندوز را در کجا قرار دهند ، با توجه به اینکه تابش خورشیدی در کجا دریافت می شود.این تکنیک به عنوان معماری بیوکلامی شناخته می شود.
انرژی خورشیدی چگونه تولید می شود؟
از نظر فیزیکی ، انرژی خورشیدی از طریق جانشینی واکنش های هسته ای در خورشید تولید می شود.وقتی این انرژی به ما روی زمین برسد ، می توانیم از بسیاری جهات از آن استفاده کنیم:

پانل های خورشیدی با سلولهای فتوولتائیک.پانل های فتوولتائیک از ماده ای ساخته شده اند که هنگام دریافت نور ، مستقیماً یونیزه می شوند و یک الکترون را آزاد می کنند.به این ترتیب ، تابش خورشیدی به انرژی الکتریکی تبدیل می شود.
با استفاده از کلکسیونرهای خورشیدی که برای تبدیل تابش خورشیدی به انرژی حرارتی طراحی شده اند.هدف آن گرم کردن مایعی است که در داخل آن گردش می کند.در این حالت ، ما برق نداریم ، اما مایع در دمای بالا داریم که می تواند در بسیاری از برنامه ها استفاده شود.
انرژی خورشیدی متمرکز سیستمی است که تمام نورپردازی خورشیدی را به یک نقطه کانونی بازتاب می دهد تا به دمای بالا برسد.این فناوری برای تولید انرژی در گیاهان حرارتی استفاده می شود.
سیستم های انرژی خورشیدی منفعل از انرژی خورشیدی و بدون هیچ گونه ورودی انرژی خارجی استفاده می کنند.به عنوان مثال ، طرح های معماری حداکثر تابش خورشیدی را در زمستان امکان پذیر می کند و از گرمای بیش از حد در تابستان جلوگیری می کند.
انواع پانل های خورشیدی
اصطلاح پانل های خورشیدی برای هر دو روش (فتوولتائیک و حرارتی) استفاده می شود.در هر صورت ، این طرح بسته به نوع فناوری خورشیدی برای استفاده از آن متفاوت است:

پنل حرارتی خورشیدی از پرتوهای خورشیدی برای گرم کردن مایعی که گرما را به یک مایع منتقل می کند ، استفاده می کند و سپس آب را گرم می کند.از آبگرمکن های خورشیدی در خانه ها برای به دست آوردن آب گرم استفاده می شود.
پانل فتوولتائیک از خواص عناصر نیمه هادی خاص که در سلولهای خورشیدی قرار گرفته است سوء استفاده می کند.سلولهای خورشیدی در هنگام تابش خورشیدی انرژی الکتریکی تولید می کنند.به لطف اثر به اصطلاح فتوولتائیک ، قرار گرفتن در معرض خورشید باعث حرکت الکترون ها در یک جزء (معمولاً سیلیکون) می شود و جریان الکتریکی مداوم را ایجاد می کند.
پانل خورشیدی متمرکز همچنین از یک سری آینه های پارابولیک با ساختار خطی استفاده می کند.هدف از این آینه ها تمرکز تابش خورشیدی به یک نقطه کانونی برای رسیدن به دمای به اندازه کافی بالا برای تولید بخار است.
استفاده از انرژی خورشیدی

مهار قدرت خورشید: راهنمای فتوولتائیک
انرژی خورشیدی کاربردهای و کاربردهای بسیاری دارد که می تواند در سه نقطه خلاصه شود:

آب گرم خانگی DHW
از گرمایش آب خورشیدی برای تأمین آب گرم خانگی (DHW) و گرم کردن خانه ها و مجتمع های کوچک ساختمان استفاده می شود.نیروگاه های خورشیدی ساخته شده است که با استفاده از توربین های بخار ، گرمای ذخیره شده را به برق تبدیل می کنند.

با این حال ، این نمونه های اولیه به دلیل عملکرد پایین این نیروگاه ها در مقایسه با هزینه های زیاد و تأمین برق نامنظم به طور گسترده مورد استفاده قرار نگرفته اند.

تولید برق
از پانل های فتوولتائیک در سیستم های خورشیدی جدا شده برای دستگاه های برق به دور از شبکه های برقی (کاوشگرهای فضایی ، تکرار کننده های تلفنی با ارتفاع بالا و غیره) استفاده می شود.آنها همچنین در برنامه هایی با چنین خواسته های کم انرژی مورد استفاده قرار می گیرند که اتصال به شبکه برق اقتصادی نخواهد بود (سیگنال های سبک ، کنتورهای پارکینگ و غیره).

این دستگاه ها باید مجهز به باتری هایی باشند که قادر به جمع آوری برق اضافی تولید شده در طول روز برای تأمین انرژی تجهیزات در شب و در دوره های ابری ، معمولاً باتری های خورشیدی هستند.

آنها همچنین در سیستم های بزرگ متصل به شبکه استفاده می شوند ، اگرچه منبع تغذیه در شرایط روزانه و فصلی متغیر است.بنابراین ، پیش بینی و قابل برنامه ریزی دشوار است.

این ناپیوستگی باعث می شود که در هر زمان ، به جز تولید با حاشیه گسترده ایمنی بالاتر از قله های تقاضای سالانه ، تأمین تقاضای برق در هر زمان چالش برانگیز باشد.با این حال ، به عنوان اوج تولید نیروگاه های خورشیدی در تابستان ، می تواند تقاضای داخلی بیشتری را به دلیل تهویه مطبوع جبران کند.

جوانب مثبت و منفی انرژی خورشیدی چیست؟
استفاده از انرژی خورشیدی شامل جوانب مثبت و منفی است.

انتقادات اصلی یا اشکالاتی عبارتند از:

هزینه سرمایه گذاری بالا در هر کیلووات به دست آمده.
این کارآیی بسیار بالایی را ارائه می دهد.
عملکرد به دست آمده بستگی به برنامه خورشیدی ، آب و هوا و تقویم دارد.به همین دلیل ، دشوار است بدانید که در یک لحظه معین قادر به دستیابی به چه قدرت الکتریکی خواهیم بود.این اشکال با سایر منابع انرژی مانند انرژی هسته ای یا فسیلی ناپدید می شود.

از طرف دیگر ، شما باید مزایای انرژی خورشیدی را در نظر بگیرید:

طرفداران آن از کاهش هزینه و سود کارآیی به دلیل اقتصاد مقیاس و پیشرفت های تکنولوژیکی در سیستم های خورشیدی آینده پشتیبانی می کنند.
با توجه به عدم وجود این منبع انرژی در شب ، آنها همچنین خاطرنشان می کنند که حداکثر اوج مصرف الکتریکی در طول روز ، یعنی در حداکثر تولید انرژی خورشیدی حاصل می شود.
این یک منبع انرژی تجدید پذیر است.به عبارت دیگر ، این غیرقابل توصیف است.
این انرژی بدون آلودگی است: گازهای گلخانه ای تولید نمی کند و بنابراین به تشدید مشکل تغییرات آب و هوا کمک نمی کند.
نویسنده: Oriol Planas - مهندس فنی صنعتی