دانلود مقاله انرژی خورشیدی

انرژی خورشیدی تاریخچه شناخت انرژی خورشیدی و استفاده از ان برای منظورهای مختلف بزمان ما قبل تاریخ باز می گردد شاید به دوران سفالیگری در ان هنگام روحانیون معابد به کمک جامهای بزرگ طلائی سیقل داده شده و اشعه خورشید جهت روشن کردن اتشدانهای محراب استفاده می کردند و یا در دوران فراعنه مصر در دوره امنوفیس سوم سالهای 1419-1455 قبل از میلاد بر اثر تابش خورشید بر مجسمه های ناطق هوای داخل انها گرم و مجسمه ها بصدا در می امدند همچنین بالای مقبره ممنن پسر امنوفیس پرنده ای نصب کرده بودند که بوسیله تابش خورشید صبحگاهی پرنده بصدا در می امد .

مهمترین روایتی که در رابطه با استفاده از تابش خورشید بیان شده داستان ارشمیدس دانشمند و مخترع بزرگ یونان قدیم سالهای 212-287 ق – م می باشد که ناوگان روم را با استفاده از انرژی حرارتی خورشید به اتش کشید .

گفته یم شود که ارشمیدس با نصب تعداد زیادی ائینه های کوچک مربعی شکل در کنار یکدیگر که روی یک پایه متحرک قرار داشته است اشعه خورشید را از راه دور روی کشتیهای رومیان متمرکز ساخته و باین ترتیب انها را به اتش کشیده است .

بهمین علت از ارشمیدس بعنوان بنیانگذار استفاده از تابش خورشید نام می برند در حالیکه منابع مصری قدیمیتر از انست .

رومیان در تاریخ می نویسند که انها مغلوب یک نیروی نامرئی شدند و اعتقاد پیدا کرده بودند که با خدایان در حال جنگ هستند .

سئوال اینست که ایا ارشمیدس اطلاعات کافی درباره علم اپتیک داشته و یا از روش ساده ای برای متمرکز کردن اشعه خورشید در یک نقطه استفاده کرده است .

گویا این دانشمند کتابی بنام ائینه های اتش زا نوشته بود ولی متاسفانه نسخه ای از ان جهت روشن شدن مطلب موجود نیست .

شاید این کتاب در حمله ایکه چند سال بعد بوسیله رومیان انجام و باعث فتح یونان گردید نابوده شده باشد زیرا که در این حمله رومیها خود ارشمیدس را هم کشتند .

حدود 1800 سال پس از ارشمیدس شخصی بنام کیرچر (A.kircher سال 1610-1680) شاهکار ارشمیدس را تکرار کرد و با استفاده از تعدادی ائینه یک لنگرگاه چوبی را از فاصله دور اتش زد و ثابت کرد که داستان حقیقت دارد .

در سال 1615 سالمون SALAMON DE CAUM اهل فرانسه بیانیه ای راجع به موتور خورشیدی منتشر کرد .

او با استفاده از تعدادی عدسی که در یک قاب نصب شده بودند اشعه خورشید را بر روی یک یک استوانه فلزی سر بسته که قسمتی از ان از آب پر شده بود متمرکز نمود .

تابش خورشید باعث گرم شدن هوای داخل استوانه شده و با انبساط هوا فشار داخل محفظه افزایش یافته و اب به بیرون رانده می شد .

این وسیله با اینکه جنبه اسباب بازی داشت ولی در واقع برای ایجاد علاقه جهتاستفاده از انرژی خورشید بی تاثیر نبود .

در قرن هیجدهم ناتورا اولین کوره خورشیدی را در فرانسه ساخت .

بزرگترین کوره از 360 قطعه آئینه تخت کوچک تشکیل شده بود که هر کدام بطور مستقل اشعه خورشید را به یک نقطه متمرکز می گردند .

این محقق کوره کوچکتری را نیز که از 168 قطعه ائینه تشکیل شده بود در سال 1747 طراحی و تولید کرد و بوسیله ان یک تل چوبی را در فاصله 60 متری اتش زد .

دستگاه های خوراک پز خورشیدی اولین بار بوسیله شخصی بنام NICHELAS DE SAUCCER 1740-1799 ساخته شد اجاق او شامل یک جعبه عایق شده با صفحه سیاهرنگی بود که قطعات شیشه ای در پوش انرا تشکیل می دادند اشعه خورشید با عبور از میان شیشه ها وارد جعبه شده و بوسیله سطح جذب و درجه حرارت داخل جعبه را به 88 درجه سانتی گراد افزایش می داد .

آنتونی لاوازیه 1743-1794 خالق شیمی نوین برای کسب بیشترین انرژی از خالص ترین منبع حرارتی تحقیقاتی در کوره های خورشیدی انجام داد و کوره ای ساخت که برای تشکیل یک عدسی محدب این کوره از دو صفحه شیشه ای که بین این دو صفحه با الکل پر شده بود استفاده نمود عدسی مایع بقطر 130 سانتیمتر و بفاصله کانونی 320 سانتیمتر بود .

چون قدرت انکسار این عدسی مایع برای بدست اوردن درجه حرارت زیاد در کانون ان موثر نبود لاوازیه عدسی کوچک دیگری را در کانون ان قرار دادو با کوچکتر کردن فاصله کانوین موثر این دستگاه قادر شد حتی پلاتینیوم را در دمای 1760 درجه سانتیگراد ذوب نماید .

بسمر BESSMER 1813-1898 پدر فولاد جهان حرارت مرود نیاز کروه خود را با استفاده از انرژی خورشیدی تامین کرد .

در قرن نوزدهم تلاشهائی جهت تبدیل انرژی خورشیدی به دیگر فرمهای انرژی مثل تولید بخار و استفاده در موتورهای بخار انجام گرفت در این سالها چندین موتور بخار خورشیدی ساخته شده و مورد ازمایش قرار گرفتند در سال 1878 موشو MOUCHOT اولین کلکتور خورشیدی با متمرکز کننده مخروطی شکل را طراحی کرد .

ائینه های داخل مخروط تمام اشعه های خورشیدی را در نقطه ای در وسط مخروط ناقص که جذب کننده ای در انجا نصب شده بود متمرکز می کرد .

این کلکتور را اکسیکون AXICON می نامیدند .

اولین اکسیکون بزرگی که ساخته شد شامل یک صفحه از جنس نقره با قطر 540 سانتیمتر و بسطح 2/18 متر مربع بود .

وزن ان با کلیه قسمتهای متحرک در جدود 1400 کیلوگرم بود و قدر داشت 78 درصد از انرژی خورشیدی تابیده شده را جذب کند .

ولی از انجا که در این طرح تابش خورشید بحای یک نقطه در یک سطح متمرکز می شود دارای شدت کمتری بود .

قدرت تولیدی مخروط ناقص موشو برای راه اندازی ماشین بخاری بقدرت 5/1 کیلو وات کافی بود که تقریبا فقط 3 % از انرژی جذب شده را تحویل می داد در صورتیکه ماشینهای بخار ذغال سنگی قادر به تحویل 9 % تا 11 % انرژی دریافتی می باشند .

طی سالهای بعد انرژی اخذ شده از خورشید در مواردی نظیر تامین قدرت ماشینهای چاپ و یا تقطیر و شیرین کردن آب استفاده گردید .

اریکسون مبتکر سیکل موتور هوای گرم قدرت مورد نیاز ازمایشات خود را بوسیله یک متمرکز کننده پارابولیک دریافت می کرد این شخص با یک سطح انعکاسی برابر با 3/9 متر مربع در حدود 7/0 کیلو وات انرژی دریافت می کرد .

در سال 1880 اولین کلکتور تخت خورشیدی بوسیله چارلز تلی یر TELIER ساخته شد .

در سال 1888 وستر E-WESTER پیشنهاد استفاده از انرژی خورشیدی در ترموکوپلها را ارائه داد .

باین ترتیب که با متمرکز کردن انرژی خورشیدی بر روی ترموکوپل و با استفاده از اساس کار انها و با ایجاد منابع گرم و سرد انرژی الکتریکی در دو سر سیمهای نیکل و اهن ایجاد نمود .

در قرن نوزدهم دستگاه های اب شیرین کن خورشیدی رواج پیدا کردند و دستگاههائی ساخته شدند که قادر بودند در روزهای افتابی روزانه حدود 000/20 لیتر اب مقطر تولید نمایند .

در قرن نوزدهم دستگاههای اب شیرین کن خورشیدی رواج پیدا کردند و دستگاههائی ساخته شدند که قادر بودند در روزهای افتابی روزانه حدود 000/20 لیتر اب مقطر تولید نمایند .

در قرن بیستم قرن حاضر استفاده از کلکتورها جهت تولید بخار در نیروگاههای برقی مورد توجه زیاد قرار گرفته است / گرم کردن ساختمانها با استفاده از انرژی خورشید ایده تازه ای بود که در سالهای 1930 مطرح و در یک دهه به پیشرفتهای قابل توجهی نائل امد .

اولین خانه خورشیدی در انستیتو تکنولوژی ماساچوست امریکا MIT در سال 1938 ساخته شد .

پیشرفت در طراحی و ساخت خانه های خورشیدی و ابگرم کنها انچنان سریع بود که تصور می شد تا سال 1970 گرمایش میلیونها خانه در کشورهای مختلف بوسیله انرژی خورشید تامین خواهد شد اما نه تنها چنین نشد امار نشان می دهد که گرمایش خورشیدی در سالهای 1970 نسبت به سال 1955 کمتر شده بود .

علت چه بود ؟

بالا بودن هزنیه اولیه چنین سیستمها و در عین حال عرضه نفت و گاز ارزان سد راه پیشرفت این سیستمها شده بود .

اما بحران انرژی در سال 1974 و از طرفی پیشرفت تکنیک ساخت کلکتورهای مختلف خورشیدی و احتمال کاهش و یا اتمام بعضی از منابع زیر زمینی بار دیگر توجه جهانیان را به انرژی خورشیدی جلب کرده و تلاشهای زیادی در اکثر کشورهای مختلف جهان در جهت تکامل و پیشرفت این تکنیک صورت می گیرد .

در عصر حاضر از انرژی خورشیدی توسط سیستمهای مختلف و برای مقاصد متفاوت استفاده و بهره گیری می شود که اهم آنها عبارتند از : سیستمهای فتویولوژیک : تغییراتی که در حیات و زیست گیاهان و جانداران بوسیله نور خورشید و فتوسنتز ایجاد می رگدد ، فرآیند تجزیه کود حیوانات و استفاده از گاز آن سیستمهای فتوشیمیائی « تغییرات شیمیائی در اثر نور خورشید – الکترولیز های نوری – سلولهای فتوولتائیک الکتروشیمی – تاسیسات تهیه هیدروژن سیستمهای فتوولتائیک : تبدیل انرژی خورشید به انرژی الکتریکی – سلولهای خورشیدی.

سیستمهای حرارتی و برودتی : شامل سیستمهای تهیه آبگرم – گرمایش و سرمایش ساختمانها – تیهه اب شیرین – سیستمهیا انتقال و پمپاژ سیستمهای تولدی فضای سبز گلخانه ها خشک کنها و اجاقهای خورشیدی – سیستمهای سرد سازی – برجهای نیرو – خشک کن های خورشیدی – نیروگاههای خورشیدی.

زمین و انرژی خورشیدی مغز ادمی از روزیکه قدرت تفکر پدیا کرد در این اندیشه بود که زمین تا کجا ادامه دارد چه چیز انرا نگاه می دارد و خورشید و ماه و ستارگان از چه ساخته شده اند و مبدا تمام این پدیده ها چیست انسان تفکرات خود را بصورت نوشتجات مذهبی در اورده و قرنهاست که این نوشته ها بخشی از فرهنگ انسانها را تشکیل داده اند که اغلب ناشناخته مانده و لذا بسیاری از ما هنوز نمی دانیم که برخی از ملل باستانی در باب زمین و منظومه شمسی نظرات مسلمی داشته اند که امروزه هم کاملا قابل قبول است .

ارسطو نخستین کسی است که گردش زمین و دیگر سیارات را بدور خورشید پیشنهاد کرد ولی منجمان نظر وی را نپذیرفته و انرا مردود شناختند تا اینکه پس از دو هزار سال شخصی بنام هکپرنیک انرا دوباره پیشنهاد کرد .

مردم یونان و حتی قبل از انها عیلامیها شکل و اندازه زمین را می داسنتند و بر علت کسوفهای خورشید نیز اگاه بودند .

پس از مدتی منجم دانمارکی تیکو براهه حرکت مریخ را از رصد خانه خود رد جزیره ای در بالتیک زیر نظر قرار داد نتیجه مشاهدات او نشان می داد که مریخ و دیگر سیارات بر روی مدارهای بیضی بدور خورشید می چرخند هنگامیکه نیوتن قانون گرانش عمومی و قوانین حرکت را بیان داشت توصیف صحیحی از منظومه شمسی بدست می امد .

همین موضوع افکار بعضی از دانشمندان بزرگ و ریاضی دانان را در قرون بعدی مشغول ساخت متاسفانه توصیف مبدا منظومه شمسی مسئله ای بسیار مشکلتر از مسائل حرکات ان در اسمانست .

موادی که از ساختمان زمین و خورشید می شناسیم با انچه که در اصل در کار بوده است شاید تا حدی متفاوت باشند .

فهم و درک روشنی از شرایطی که این مواد و مصالح چگونه با هم مجتمع شده اند مستلزم انست که اطلاعاتی درباره بعضی مباحث علمی جدید از قبیل تئوری گازها ترمودینامیک رادیو اکتیویته و تئوری کوانتم بدست اورده باشیم .

بهمین علت تعجبی نیست که تا قرن بیستم پیشرفتهای غیر محسوسی در این زمینه حاصل شده باشد.

با اینکه حدود 70 سال پیش هاروله جفریز احتمال جدا شده ماه از زمین را بیان کرد نظریاتی رد باب مبدا منظومه شمسی پیشنهاد گردید که حاکی از جدا شدن زمین و دیگر سیارات از خورشید بود .

همچنین نظر دادند که ستاره دیگری از نزدیک خورشید گذشته و یا با ان تصادف کرده و از این اتفاق کیهانی مواد مجزا و ازادی بوجود امده که پس از چسبیدن بیکدیگر سیارات را تشکیل داده اند .

چنین تصوری درباره منظومه شمسی تا به امروز تقریبا صحیح تلقی شده است .

نظریه دیگر اینست که جرمهای عظیمی از گرد و غبار و گاز باندازه کافی متراکم و فشرده شده اند نیروی جاذبه ای سبب فرو ریختن تمام این جرم متراکم گشته فشار و درجه حرارتی درونی انها بحدی رسیده که فعل و انفعال حرارتی را در هسته اتم برانگیخته است .

احتمال اینکه ستاره ای مثل خورشید بدین کیفیت تشکیل شده باشد منطقی بنظر می رسد و در عین حال ممکن است باندازه کافی مواد بجا مانده باشد که یک منظومه شمسی نیز ساخته شود .

واقعا زمین و خورشید و دیگر سیارات بچه طریق تشکیل یافته اند ؟

چون اطلاعات دقیقی از ان زمانها نداریم پس هر نظری در این مرود بیان شود می تواند صحیح تلقی شود ولی تنها نظریاتی را که با قوانین فیزیکی و حقایق مشهود سازگار باشد می توان محتمل دانست .

کویپر چنین احتمال می دهد که جرم اولیه گرد و