المپياد جهاني فيزيك
 پيوندهاي المپياد فيزيك
 
 انرژي خورشيدي (زنگ تفريح شماره‌ي 44)
انرژي خورشيدي (زنگ تفريح شماره‌ي 44)زنگ تفريح فيزيك
بررسي انرژي خورشيدي

انرژي خورشيدي







«انرژي خورشيدي» همان‌طور كه از نامش پيداست انرژي است كه به‌صورت «نور» و «گرما» آن را دريافت مي‌كنيم. اين انرژي بر آب و هوا و اقليم زمين بسيار تأثير دارد.

گرما و نور حاصل از خورشيد منبعي است كه 9/99 درصد آن مانند انرژي‌هاي بادي، هيدروالكتريك و زيست گياهي انرژي قابل بازيافت محسوب مي‌شود.


تكنيك‌هاي مختلفي براي استفاده از اين انرژي وجود دارد. پيشينه‌ي اين تكنيك‌ها به‌دوران باستان در ايران، چين، هند و امريكاي لاتين باز‌مي گردد. آن‌ها ساختمان‌هايي مي‌ساختند كه به‌سمت خورشيد بودند. تكنيك‌هاي نوين گرفتن انرژي گرمايي، نور، برق و حتي پرواز است.

«توان خورشيدي» درست مانند: انرژي خورشيدي يا به‌طور خاص تبديل نور خورشيد به‌ برق است. اين‌كار را مي‌توان هم از طريق «اثرهاي نور، ولت» (Photovoltaic Effect) اجرا كرد و هم با استفاده از يك ماده‌ي گرم‌شونده براي توليد بخار براي به‌كار انداختن ژنراتورها اجرا نمود.

گستره‌ي اين تكنيك‌ها از روش‌هاي سنتي مرتبط با غذا تا گرما، نور و دستگاه‌هاي مولد برق را شامل مي‌شود.



كاربردهاي انرژي خورشيدي را مي‌توان در موارد ذيل خلاصه كرد:

زيستي
(چوب و فسيلي)

گرما
(آب گرم، گرمايش و پخت و پز)

برق
(نور، ولتي و موتورهاي گرمايي)

روشنايي
(نور روز، هيبريدسازي نوري، ذخيره‌سازي نور روز)

بخار
(خشك كردن لباس و نمك‌زاديي)

حمل و نقل
(ماشين‌هاي خورشيدي، هواپيماهاي خورشيدي و قايق‌خورشيدي)



زمين حدود 174 پتاوات تابش فرودي خورشيد در لايه‌هاي بالايي را دريافت مي‌كند. وقتي نور به به جو مي‌رسد، 6 درصد تابش فرودي منعكس و 16 درصد جذب مي‌شود. شرايط متوسط جوي (ابرها، غبار و آلودگي‌ها) شدت نور فرودي را كاهش مي‌دهند كه در اين ميان 20 درصد منعكس و 3 درصد جذب مي‌شود.

ولي فقط اين شرايط جوي نيستند كه شدت نور را كاهش مي‌دهد، بلكه حدودا 20 درصد نور فرودي و فيلترهاي كوچك در طيف نيز باعث جذب مي‌شود. نور پس از گذر از جو عبارت است از نوري كه نيمي از آن در طيف الكترومغناطيسي در طيف فروسرخ است.
 

جذب انرژي خورشيدي توسط جريان همرفتي در جو و تبخير و چگالش آب باد و چرخه‌ي آب را موجب مي‌شود.

نوري كه به زمين مي‌رسد توسط اقيانوس‌ها، خشكي‌ها و گياهان جذب مي‌شود. باد‌ها و امواج آب و آب‌هاي گرم از نتايج جذب نور توسط اقيانوس‌ها هستند.

نور جذب شده توسط زمين مي‌تواند باعث «اثر گل‌خانه‌اي» شود، سطح گرم شده،‌ و دماي متوسط زمين به 14 درجه سانتي‌گراد خواهد رسيد.

بخش كوچكي از انرژي خورشيدي را گياهان و انواع موجودات وابسته به نور خورشيد دريايي و زميني به انرژي شيميايي (فتوسنتز) تبديل مي‌كنند. كُل غذايي كه مي‌خوريم، چوب، و سوخت‌هاي فسيلي با فتوسنتز برآورده مي‌شود.

جريان‌ها و ذخيره‌سازي انرژي خورشيدي در طبيعت در مقايسه با انرژي مورد نياز بشر بسيار عظيم است:

- انرژي كُل خورشيدي قابل دسترس در زمين 3850 زتا ژول (1021J) در سال است

- اقيانوس‌ها در حدود 285 زتا ژول انرژي خورشيدي در سال را جذب مي‌كنند.

- بادها به‌طور نظري از 6 زتاژول انرژي خورشيدي در سال توليد مي‌شود.
- در حدود 8/1 زتا ژول انرژي زيستي ذخيره مي‌شود.


نقشه‌ي بالا نشان مي‌دهد كه تابش خورشيد تا چه حد به عرض جغرافيايي لايه‌هاي جوي بستگي دارد. مثلا: در آمريكاي شمالي متوسط نور دريافتي در طول سال (شامل شب‌ها و نيز تناوب هواي ابري) بين 125 تا 375 W/m² (3تا 9kWh/m²/day) است.

در حال حاضر سلول‌هاي خورشيدي حدود 15 درصد نور فرودي را به برق تبديل مي‌كنند. بنابرين يك سلول خورشيدي در عرض‌هاي جغرافيايي هم‌چون ايران به‌‌طور متوسط 19 تا 56 W/m² يا 45/0 تا 35/1 kWh/m²/day را دريافت مي‌كند.

ايران يكي از بهترين مكان‌هاي استفاده از انرژي خورشيدي است!‌


 

مزيت‌هاي انرژي خورشيدي
موارد ذيل را مي‌توان از جمله مزاياي «انرژي خورشيدي» محسوب كرد:
1 - ارزان است. انرژي خورشيدي مجاني است.
2 - به‌صورت خانگي و در ابعاد بزرگ نيز قابل بهره‌برداري است.
3 - آلودگي‌هاي مختلف انرژي‌هاي انبوه چون فسيلي، هسته‌اي و غيره را ندارد.
4 - مصرف برق شهري و خانگي به مقدار قابل توجهي پايين مي‌آيد.
5 - انرژي سبز (سالم) محسوب مي‌شود.
6 - مستقلا قابل استفاده‌ي بخش‌هاي كوچك و بزرگ است.


 

مشكلات انرژي خورشيدي
مواردي ذيل را مي توان از جمله مشكلات در استفاده از «انرژي خورشيدي» به‌حساب آورد:

 - هزينه‌ي اوليه مهم‌ترين ايراد راه‌اندازي يك سيستم ذخيره‌سازي انرژي خورشيدي است.

2 - نسبت به برخي از منابع براي توليد برق هزينه‌ي اوليه‌ي بالايي دارد.
3 - سلول‌هاي خورشيدي مساحت زيادي را دربرمي‌گيرند.
4 - بستگي به موقعيت خورشيد در عرض جغرافيايي دارند.

5 - به وضعيت آب و هوايي بستگي دارد.

6 - در طول شب ذخيره‌سازي انرژي نخواهيم داشت.

1386/9/3لينک مستقيم

فرستنده :
ناشناس HyperLink HyperLink 1386/10/25
مـتـن : بسیار جذاب است

نظر شما پس از تاييد در سايت قرار داده خواهد شد
نام :
پست الکترونيکي :
صفحه شخصي :
نظر:
تاییدانصراف
 
 المپياد فيزيك

 

     

 

 

صفحه‌ي اصلي

     

 

راهنماي سايت

     

 

 

آموزش

     

 

بانك سوال

     

 

 

مسابقه

     

 

 

زنگ تفريح

     

 

 

مصاحبه و گزارش

     

 

 

معرفي كتاب

     

 

 

مشاوره

     

 

 

پرسش‌و‌پاسخ‌علمي

     

 

اخبار

 

فعاليت‌هاي علمي

 سايت‌هاي المپياد فيزيك
 بازديدها
كاربران غيرعضو آنلاينكاربران غيرعضو آنلاين:  2437
 كاربران عضو آنلاين:  0
  کل كاربران آنلاين:  2437