انرژی خورشیدی منحصربه‌فردترین منبع انرژی تجدیدپذیر در جهان است

انرژی خورشیدی منحصربه‌فردترین منبع انرژی تجدیدپذیر در جهان است و منبع اصلی تمامی انرژی‌های موجود در زمین می‌باشد.



انرژی خورشیدی منحصربه‌فردترین منبع انرژی تجدیدپذیر در جهان است و منبع اصلی تمامی انرژی‌های موجود در زمین می‌باشد.

انرژی خورشیدی به صورت مستقیم و غیرمستقیم می‌تواند به اشکال دیگر انرژی تبدیل گردد. به‌طور کلی انرژی متصاعد شده از خورشیدی در حدود ۳٫۸ در ۱۰۲۳ کیلووات در ثانیه می‌باشد.

ایران با داشتن حدود ۳۰۰ روز آفتابی در سال جزو بهترین کشورهای دنیا در زمینه پتانسیل انرژی خورشیدی در جهان می‌باشد. با توجه به موقعیت جغرافیای ایران و پراکندگی روستای در کشور، استفاده از انرژی خورشیدی یکی از مهمترین عواملی است که باید مورد توجه قرار گیرد. استفاده از انرژی خورشیدی یکی از بهترین راه‌های برق رسانی و تولید انرژی در مقایسه با دیگر مدل‌های انتقال انرژی به روستاها و نقاط دور افتاده در کشور از نظر هزینه، حمل‌نقل، نگهداری و عوامل مشابه می‌باشد.

با توجه به استانداردهای بین‌المللی اگر میانگین انرژی تابشی خورشید در روز بالاتر از ۳٫۵ کیلووات ساعت در مترمربع (۳۵۰۰ وات/ساعت) باشد استفاده از مدلهای انرژی خورشیدی نظیر کلکتورهای خورشیدی یا سیستم‌های فتوولتائیک بسیار اقتصادی و مقرون به صرفه است.

در بسیاری از قسمتهای ایران انرژی تابشی خورشید بسیار بالاتر از این میانگین بین‌المللی می‌باشد و در برخی از نقاط حتی بالاتر از ۷ تا ۸ کیلو وات ساعت بر مترمربع اندازه‌گیری شده است ولی بطور متوسط انرژی تابشی خورشید بر سطح سرزمین ایران حدود ۴٫۵ کیلو وات ساعت بر مترمربع است.

در جهانی که به شدت به انرژی نیاز است اما با توجه به محدودیت تولید انرژی، این عمل به سختی صورت می گیرد، انرژی خورشیدی می تواند پاسخی مناسب برای این نیاز انسان باشد؛ چرا که ابن انرژی پاک، ارزان و تقریبا بی پایان است.در اینجا با رتبه بندی ۱۰ کشور با بیشترین ظرفیت انرژی خورشیدی، دیدی نسبت به توانایی کشورها در این زمینه می یابیم.

این آمار و ارقام بنا به گزارش آژانس بین المللی انرژی در کاربرد فتوولتائیک است و با اینکه این آمار مربوط به سال ۲۰۱۴ است ولی آخرین داده ی در دسترس محسوب می شوند. (این اعداد اطلاعاتی راجع به بیشترین درصد انرژی این نواحی با خورشید ارائه نمی دهند و تنها به ما می گویند که کدام کشورها در حال تولید بیشترین توان خام از انرژی خورشیدی است. همچنین نشان می دهند که کدام کشورها دارای بیشترین ظرفیت نصب شده برای تحویل انرژی خورشیدی هستند، نه اینکه چه مقدار انرژی خورشیدی تهیه می شود.)

چیزی که تعجب برانگیز است این است که در این لیست شاهد کشورهای نسبتا کوچک هستیم. آلمان، ژاپن، ایتالیا دارای رنک بالاتری نسبت به ایالات متحده هستند، هرچند که کوچکتر از ایالات متحده هستند. توان خورشیدی به فضای زیادی نیاز دارد. در هر صورت با توجه به این معیار، کشورهای کوچکی که انرژی زیادی تولید می کنند، از این لحاظ قابل توجه هستند.

جدا از این مباحث، این آمار نشان می دهند که در مکان هایی که وسعت زیادی دارند –مانند ایالات متحده- امکان نصب پنل های بیشتر تا چه حدی وجود دارد. ظرفیت تجمعی کل انرژی خورشیدی کل جهان، ۱۷۷۰۰۳ مگاوات است که این مقدار برای تامین برق مورد نیاز بیش از ۲۹ میلیون خانه کفایت می کند.

در اینجا ۱۰ کشور پیشتاز در زمینه ی انرژی خورشیدی را نام می بریم:

۱۰. کره جنوبی: ۲۳۹۸ مگاوات

۹. بلژیک: ۳۱۵۶ مگاوات

۸. استرالیا: ۴۱۳۰ مگاوات

۷. اسپانیا: ۵۳۷۶ مگاوات

۶. فرانسه: ۵۶۷۸ مگاوات

۵. ایالات متحده: ۱۸۳۱۷ مگاوات

۴. ایتالیا: ۱۸۶۲۲ مگاوات

۳. ژاپن: ۲۳۴۰۹ مگاوات

۲. چین: ۲۸۳۳۰ مگاوات

۱. آلمان: ۳۸۲۵۰ مگاوات

در عصر حاضر از انرژی خورشیدی توسط سیستم‌های مختلف استفاده می‌شود که عبارت‌اند از:

– استفاده از انرژی حرارتی خورشید برای مصارف خانگی، صنعتی و نیروگاهی.
– تبدیل مستقیم پرتوهای خورشید به الکتریسیته بوسیله تجهیزاتی به نام فتوولتائیک.

تاریخچه انرژی خورشیدی

کاربرد انرژی خورشیدی به قرن هفتم قبل از میلاد مسیح باز می گردد. از انرژی خورشیدی برای گرمایش، پخت و پز، روشنائی و روشن نمودن آتش استفاده می کردند. یونانیان و رومیان باستان معماری هایی را برای استفاده از نور و گرمایش انرژی خورشیدی در داخل ساختمان خود داشته اند.

قرن هفتم قبل از میلاد مسیح: مردمان باستان از ذره بین برای تمرکز نور خورشید جهت روشن نمودن آتش استفاده می کردند.

قرن سوم قبل از میلاد مسیح: رومیان و یونانیان با استفاده از آینه مشعلهای خود را روشن می نمودند.

قرن دوم پیش از میلاد مسیح: ارشمیدس دانشمند یونانی با استفاده از بازتابش نور خورشید از سپری برنزی و متمرکز نمودن نور خورشید توانست کشتی های چوبی دشمنان را آتش بزند.

بیست سال بعد از میلاد مسیح: مردمان چین از آینه برای روشن نمودن مشعلهای خود استفاده کردند.

قرن یک تا چهارم میلادی: رومیان حمامهای خانه های خود را به گونه ای طراحی نمودند که از نور خورشید برای گرم شدن آب بهره ببرند.

قرن سیزدهم میلادی: اجداد پوئبلو در آمریکای شمالی خانه های صخره ای خود را رو به جنوب ساختند تا از گرمای خورشید در زمستان بیشتر بهره ببرند.

در سال ١٧۶٧ میلادی: دانشمندی سوئیسی اولین کلکتور خورشیدی را ساخت.

در سال ١٨١۶ میلادی: رابرت استرلینگ وزیر اسکاتلندی اختراع خود را برای پیش گرمکن موتور حرارتی به ثبت رساند. بعدها از این اختراع او در تولید الکتریسیته بوسیله حرارت انرژی خورشیدی بهره گرفتند.

در سال ١٨٣٩ میلادی: ادموند بکرل دانشمند فرانسوی اثر فتوولتائیک را کشف نمود. او هنگام کار با پیل الکترولیز که با دو الکترود فلزی در محلول الکترولیت خود بود به این نتیجه رسید که وقتی در معرض نور خورشید قرار می گیرد میزان تولید برق افزایش می یابد.

در سال ١٨۶٠ میلادی: ریاضیدان فرانسوی August Mouchet کار بر روی موتور بخار خورشیدی را آغاز کرد. بعد از ٢٠ سال او و دستیارش Abel Pifre موتورهایی را ساختند که نمونه های مدرن آن در حال حاضر در کلکتورهای سهموی خطی استفاده می گردد.

سال ١٨٧٣ میلادی: Willoughby Smith قابلیت هدایت نور سلنیوم را کشف نمود.

سال ١٨٧۶ میلادی: William Grylls Adams و Richard Evans Day کشف کردند که وقتی سلنیوم در مقابل نور خورشید قرار می گیرد برق تولید می کند.

سال ١٨٨٠ میلادی: Samuel P. Langley بولومتر را اختراع نمود که نور ستاره های دور دست را به خوبی اشعه های حرارتی خورشید اندازه گیری می نمود.

سال ١٨٨٣ میلادی: Charles Fritts آمریکایی به ایده ساخت سلولهای خورشیدی از ویفر سلنیوم فکر کرد.

سال ١٨٨٧ میلادی: هاینریش هرتز کشف کرد که اشعه ماورا بنفش کمترین ولتاژ را برای جرقه زدن بین دو الکترود لازم دارد.

سال ١٨٩١ میلادی: اولین آب گرمکن خورشیدی توسط کلارنس آمریکایی ثبت اختراع گردید.

سال ١٩٠۴ میلادی: Wilhelm Hallwachs کشف کرد که مس و اکسید مس در کنار یکدیگر حساسیت نسبت به نور نشان می دهند.

سال ١٩٠۵ میلادی: آلبرت انیشتین همراه با تئوری نسبیت خود اثر فوتوالکتریک را مطرح نمود.

سال ١٩٠٨ میلادی: ویلیام جی بیلی یک کلکتور با سیم پیچ مسی و یک جعبه عایق ساخت. این طرح تقریبا شبیه همان طرحی است که امروزه برای کلکتورهای خورشیدی استفاده می شود.

سال ١٩١۴ میلادی: دانشمندان متوجه یک بند الکترونی در دستگاههای فتوولتائیک شدند.

سال ١٩١۶ میلادی: دانشمندان اثر فوتوالکتریک را به صورت تجربی اثبات کردند.

سال ١٩١٨ میلادی: دانشمند لهستانی Jan Czochralski کشف نمود که چگونه یک تک کریستال سیلیکون را رشد دهد.

سال ١٩٢١ میلادی: آلبرت انیشتین به خاطر نظریه اثر فوتوالکتریک جایزه نوبل را دریافت کرد.

سال ١٩٣٢ میلادی: اثر فتوولتائیک در سولفید کادمیوم کشف شد.

سال ١٩۴٧ میلادی: ساختمانهای خورشیدی در طول جنگ جهانی دوم بسیار نادر شدند.

سال ١٩۵۴ میلادی: سه دانشمند آمریکایی اولین سلول فتوولتائیک سیلیکونی را توسعه دادند، اولین سلول خورشیدی توانائی این را داشت که برق کافی را از طریق خورشید برای تجهزات الکترونیکی فراهم نماید.

اواسط دهه ١٩۵٠ میلادی: اولین ساختمان اداری تجاری در جهان که با آبگرمکن خورشیدی کار می کرد طراحی شد.

سال ١٩۵٨ میلادی: سلولهای فتوولتائیک جدید در مقابل اشعه خورشید مقاوم تر شدند و این ویژگی برای استفاده سلولهای فتوولتائیک در فضا بسیار حائز اهمیت بود.

سال ١٩۶٣ میلادی: ژاپن یک پنل ٢۴ واتی را بر روی یک فانوس دریایی نصب نمود.

سال ١٩۶۴ میلادی: ناسا اولین ماهواره ای که با سلولهای فتوولتائیک به ظرفیت ۴٧٠ وات تغذیه می گردید توسط سفینه فضایی به فضا پرتاب نمود.

سال ١٩۶٩ میلادی: کوره خورشیدی با استفاده از ٨ آینه سهموی در Odeillo فرانسه ساخته شد.

دهه ١٩٧٠ میلادی: دکتر الیوت برمن و اکسون کرپ سلول خورشیدی ارزان تری را طراحی نمودند و این عامل باعث استفاده گسترده تر از سلولهای فتوولتائیک گردید.

سال ١٩٧٢ میلادی: دانشگاه دلاور موسسه تبدیل انرژی را تاسیس نمود و اولین آزمایشگاه جهان را برای تحقیق و توسعه سلولهای فتوولتائیک اختصاص داد. در سال بعد این موسسه یک سیستم هیبرید حرارتی فتوولتائیک با نام Solar One را ساخت.

سال ١٩٧۶ میلادی: مرکز تحقیقات لوئیس ناسا برای اولین بار شروع به نصب ٨٣ سیستم فتوولتائیک در سرتاسر جهان نمود که برای روشنائی درمانگاهها، پمپاژ آب و تلویزیون کلاس ها و موارد دیگر به کار می رفت.

سال ١٩٧٧ میلادی: دولت آمریکا موسسه تحقیقات انرژی خورشیدی را راه اندازی کرد.

سال ١٩٨١ میلادی: اولین هواپیمای خورشیدی از فرانسه تا انگلستان به پرواز درآمد.

سال ١٩٨٢ میلادی: یک استرالیایی اولین خودرو خورشیدی که فاصله بین سیدنی تا پرت که بالغ بر ٢٨٠٠ مایل است، پیمود.

سال ١٩٨۶ میلادی: بزرگترین نیروگاه حرارتی خورشیدی آن زمان در کالیفرنیا راه اندازی شد.

سال ١٩٩۴ میلادی: اولین بشقابک سهموی خورشیدی با استفاده از موتور استرلینگ با پیستون آزاد به شبکه متصل گردید.

سال ٢٠٠١ میلادی: تین فیلم فتوولتائیک ساخته شد.

سال ٢٠٠٢ میلادی: بزرگترین سیستم خورشیدی پشت بامی در کالیفرنیا نصب گردید.

سال ٢٠٠٨ میلادی: بزرگترین پارک خورشیدی در آلمان بوسیله سیستمهای تین فیلم راه اندازی گردید.

منبع :

همایش جمع بندی عربی بخش اول (منصوبات)
  برای شرکت در کلاس کلیک کنید( دروس عمومی سوم دبیرستان)
دبیر : سید محمد علی مرتضوی