8- منابع انرژی تجدید پذیر برای تولید برق: انرژی خورشیدی

[pejuhesh232]

.

[najm143]

انرژی خورشیدی

خورشید میلیاردها سال انرژي تولید کرده است منشاء انرژي خورشیدي فرآیند همجوشی هسته اي است که از طریق پرتوهاي خورشید به زمین می رسند . این انرژي می تواند به صورتهاي دیگر تبدیل شود مانند گرما والکتریسیته.

این انرژي می تواند به دو روش به انرژي الکتریکی تبدیل شود:

1- روش مستقیم:

در این روش سلولهاي خورشیدي مستقیماً نور خورشید را به الکتریسیته تبدیل می کنند . این سیستمها اغلب در نواحی دور که دسترسی به شبکه برق ممکن نباشد استفاده می شوند. آنها همچنین براي تأمین برق مورد نیاز ساعتها، ماشین حسابها و چراغهاي راهنماي جاده مورد استفاده قرار می گیرند. سلول خورشیدي واحدهاي اصلی یک سیستم خورشیدي را تشکیل می دهند. یک سلول می تواند اندازه هاي متفاوتی با عرض 1 سانتیمتر تا 10 سانتیمتر داشته باشد. هر سلول تنها می تواند 1 و یا 2 وات انرژي تولید کند که این توان براي بیشتر وسایل برقی کافی نمی باشد. براي افزایش توان خروجی، این سلولها بصورت مجتمع به هم متصل می شوند و یک ماژول یا بخش را تشکیل می دهند.
سلول خورشیدي در سال 1954 توسط بل مخترع تلفن کشف شد. او به حساسیت ورقه سیلیکون به نورخورشید پی برد. در ابتداي دهه 1950 سلولهاي خورشیدي براي تأمین انرژي ماهواره هاي
فضایی آمریکا استفاده شدند. موفقیت این سلولها در فضا سبب ایجاد کاربردهاي تجاري براي این
فناوري گردید.

2- روش غیرمستقیم:

در این روش از حرارت ناشی از جمع آوري کننده هاي حرارتی خورشیدي براي گرم کردن مایعی به
منظور تولید بخار براي استفاده توسط حرارت گردآوري شده از نور خورشید تولید می شود. در
تکنولوژي هاي حرارتی خورشیدي از سیستمهاي متمرکز به این علت که دماي بالایی براي گرم کردن
مایع لازم است، استفاده می شود . سه نوع اصلی سیستمهاي حرارتی خورشیدي به صورت زیر است.

• ظرف سهمی گون- نوع بسیار متداول (parabolic trough)
• صفحات خورشیدي Solar dish
• برجهاي خورشیدي Solar power tower

[najm143]

نیروگاه‌های خورشیدی با استفاده از متمرکز کننده سهموی خطی



نیروگاه‌های خورشیدی با استفاده از متمرکز کننده سهموی خطی

معرفی سیستم:

در حال حاضر تکنولوژی نیروگاه‌های خورشیدی با استفاده از متمرکز کننده‌ی سهومی خطی، قابل توجه‌ترین روش در بین روش‌های حرارتی-برقی برای تولید انرژی تجدیدپذیر می‌باشد. این تکنولوژی برای اولین بار از سال ۱۹۸۴ در صحرای مجاو کالیفرنیای آمریکا به کار گرفته شد ولی بعدها- هم به صورت خورشیدی و هم به صورت هیبرید- در کشورهایی مانند اسپانیا، مصر، مراکش و عمارات به کار گرفته شد. این نیروگاه‌ها که بر اساس ویژگی‌های آب و هوای روزانه کار می‌کنند، حدود ۱۴ تا ۸۰ مگاوات برق تولید می‌کنند.

بررسی اجمالی نیروگاه:

شکل زیر نشان دهنده‌ی روندی است که اکثر نیروگاه‌های حرارتی برقی امروزی بر اساس آن کار می‌کنند. یک کلکتور خطی سهموی، یک آینه‌ی ساده‌ی سهمی شکل است که اشعه‌ی خورشید را از محور طبیعی‌اش به محور خودش منحرف می‌کند (مانند شکل). مقطع آینه، یک منحنی سهمی شکل است و علت نام گذاری آن به خاطر همین موضوع است. شعاع انحنای این آینه‌ها حدود ۱ تا ۴ برابر فاصله کانونی است و نسبت تمرکز متداول، چیزی حدود ۸۰ می‌باشد ولی با استفاده از مقیاس‌های بزرگ‌تر، این مقدار می‌تواند بیشتر نیز باشد. این آینه‌ی سهمی شکل در امتداد محوری کشیده شده است که در واقع، خط کانون سهمی است. در محل محور مذکور یک کلکتور نصب می‌گردد که لوله‌ی جاذب نام دارد. آینه‌ها و لوله‌ها روی یک سازه‌ی فولادی نصب می‌گردند تا محکم در جای خود قرار گیرند (به شکل توجه شود). این سازه هر روز خورشید را از شرق به غرب دنبال می‌کنند تا این اطمینان حاصل شود که پرتوهای خورشید به دریافت کننده‌ی خطی می‌تابد.



مایع داخل لوله‌ی جاذب که به اختصار HTF نامیده شده است– معمولاً روغن ترکیب- گرم می‌شود، بنابراین، انرژی ذخیره شده از طریق گردش این مایع به مبدل حرارتی تخلیه می‌شود. انرژی تخلیه شده به آب موجود در یک چرخه‌ی بخار (رنکین) معمولی داده می‌شود که به این روند، تولید بخار غیرمستقیم گویند که دو مرحله‌ای است. یک روش دیگر نیز وجود دارد که روش تک مرحله‌ای است و در آن، مستقیماً از آب استفاده می‌شود(DSG).
نکات مثبت این تکنولوژی واضح است، مثلاً می‌توان در مواقعی که نور خورشید در دسترس نیست، از انرژی ذخیره شده بهره جست.
در روزهای گرم و طولانی تابستان، یک نیروگاه‌های خورشیدی با استفاده از متمرکز کننده سهموی می تواند حدود ۱۰ تا ۱۲ ساعت با توان نامی خود کار می‌کند. البته سعی بر این است که نیروگاه‌های جدید به صورت هیبرید ساخته شوند تا از یک میدان فسیلی به عنوان منبع پشتیبان در زمان‌های عدم تابش نور خورشید کافی، استفاده کنند.
در اینجا قصد داریم به بررسی یک نیروگاه با قابلیت ذخیره‌ی انرژی برای ۷.۵ ساعت و ظرفیت تولید ۵۰ مگاوات برق بپردازیم، یعنی چیزی شبیه به نیروگاه آنداسول در اسپانیا که اولین نیروگاه سهموی خطی در اروپا و اولین نیروگاه با سیستم ذخیره سازی در دنیا می‌باشد. شکل زیر بیانگر نیروگاه مورد مطالعه می‌باشد. در این شکل، نیروگاه شامل سه جزء اصلی است: مزرعه‌ی خورشیدی، سیستم ذخیره سازی و بلوک قدرت. این سه جزء از طریق دو مبدل حرارتی با یکدیگر ادغام می‌شوند. یک سیال حامل (HTF) در مرکز کلکتورها واقع در مزرعه‌ی خورشیدی گرم می‌شود. این مایع در چند مبدل حرارتی گردانده می‌شود تا بخاری با فشار بالا تولید کند. سپس همان طور که ذکر شد، بخار وارد چرخه‌ی رنکین شده تا توربین‌های رایج را تحریک کند. بخار با انرژی تخلیه شده به مایع تبدیل شده و برای گرم شدن مجدد آماده می‌شود.



وقتی توان گرمایی مزرعه‌ی خورشیدی به الزامات بلوک توان رسید، ذخیره انرژی گرمایی (سیستم غیر مستقیم با دو تانک) شارژ می‌شود. مازاد گرما، از طریق یک مبدل گرما به نمک مذاب منتقل می‌شود. نمک مذاب گرم شده، در تانک نمک گرم ذخیره می‌شود. تخلیه‌ی نمک از تانک گرم برای گرم کردن مجدد HTF در همان مبدل گرما رخ می‌دهد با این تفاوت که وقتی مزرعه‌ی خورشیدی میزان توان کافی برای تولید بخار را ندارد، جریان انتقال گرمای نمک در مبدل به صورت عکس می‌باشد.

مزرعه خورشیدی

عضو اصلی در مزرعه‌ی خورشیدی، کلکتور می‌باشد. کلکتور SKAL-ET150 با سیستم دنبال کننده‌ی مداوم را می‌توان به عنوان نمونه‌ای بارز نام برد. برخی از مشخصات کلکتورهای در جدول زیر آورده شده است:



سیستم ذخیره

سیستم ذخیره شامل تانک‌های گرم و خنک می‌باشد. محتوای این تانک‌ها، نمک نیترات مذاب (۶۰% NaNO3 + 40% KNO3 ) می‌باشد. سیستم ذخیره‌ی نیروگاه آنداسول توانایی تأمین توان نامی برای ۷.۵ ساعت را دارد. اطلاعات دقیق این سیستم به همراه عکس آن در ادامه آورده شده است:

دمای تانک خنک: ۲۹۲ درجه سانتی‌گراد
دمای تانک گرم: ۳۸۶ درجه سانتی‌گراد
دبی: ۹۴۸ کیلوگرم بر ثانیه
ارتفاع ۱۴ متر و قطر ۳۸ متر

[najm143]

طراحی مولد برق خورشیدی کروی که حتی از نور ماه هم انرژی تولید می‌کند




طراحی مولد برق خورشیدی کروی که حتی از نور ماه هم انرژی تولید می‌کند

طراحی مولد برق خورشیدی کروی که حتی از نور ماه هم انرژی تولید می‌کند

یک طراح انرژی‌های خورشیدی در Rawlemon یک کره‌ی شیشه‌ای ساخته است که قادر به متمرکز کردن نور تا ۱۰۰۰۰ برابر می‌باشد. این کمپانی ادعا می‌کند که این سیستم ۳۵ درصد کارآمدتر از طراحی‌های دومحوره‌ی فتوولتائیک می‌باشد و حتی قادر است از نور ماه نیز انرژی الکتریکی تولید کند.




این سیستم که ß.torics نام دارد، توسط André Broessel ابداع شده است. او به دنبال ساخت یک سیستم خورشیدی بود که قادر به جایگذاری آن در دیوارهای ساختمان باشد به طوری که هم به منظور پنجره و هم به منظور تولید کننده‌ی برق بتوان از آن استفاده کرد. با این وجود، از این تولید کننده‌ی برق می‌توان حتی در سطوح عمودی یا شیب‌دار نیز استفاده کرد.



این کره قادر است تا نور ماه را متمرکز و تبدیل به انرژی الکتریکی کند. ß.torics به خاطر طراحی پاک و زیبایش بسیار مورد توجه قرار گرفته است. ما بسیار مشتاقیم تا هرچه سریع‌تر شاهد ساختمان‌هایی باشیم که با این گوی یا هر تولید کننده‌ انرژی زیبای دیگر، به سمت تولید انرژی نو قدم برمی‌دارند

[najm143]

استفاده از LED بجای پنل های خورشیدی برای تولید برق

کلیپ اول :

https://www.aparat.com/v/3Whdj/%D8%AA%D ... 8%B1%D8%B6
کلیپ دوم :

https://www.aparat.com/v/Q3atj/%D8%B3%D ... %D8%B2_LED

[najm143]

ساخت صفحه خوشیدی کوچک در منزل



https://www.youtube.com/watch?v=uANLrzclJAA

[najm143]

ساخت صفحه خورشیدی با فویل آلومنیوم



https://www.youtube.com/watch?v=lAJsO-S59No

[najm143]

پانل های خورشيدي پلاستیکی با ویژگی های منحصر به فرد، انعطاف پذیر، نور، قابل چاپ و برينت ارزان = مثل روزنامه و سفره



سلولهای خورشیدی می توانند مستقیماً در دستگاههای الکترونیکی چاپ شوند.
این کنسرسیوم که حدود 50 دانشمند از سازمان ها و دانشگاه های مختلف استرالیا را در بر می گیرد ، موفق به تولید سلول های ارگانیک در اندازه انگشت تا قالب A3 شده است.

ویژگی این نوع سلول خورشیدی:

سلول ها را می توان به طور مستقیم روی سطوح پلاستیکی یا شیشه ای چاپ کرد. این امر باعث می شود که دستگاه های الکترونیکی مانند تلفن های هوشمند یا لپ تاپ به طور خودکار شارژ شوند.
دانشمندان استرالیایی حتی برنامه های کاربردی در ساختمان های آسمان خراش را نیز می بینند ، زیرا سلول ها می توانند به طور مستقیم روی مصالح ساختمانی اعمال شوند ، بنابراین منبع تغذیه ساختمان را تضمین می کنند. پرینتر سه بعدی، خود حدود 200000 دلار قیمت دارد. همکاران پروژه اکنون می خواهند برای کاهش هزینه های تولید به منظور بازاریابی این فناوری تلاش کنند. بسیاری از صنایع ممکن است به این فناوری جدید علاقه مند باشند ، از لوازم الکترونیکی مصرفی گرفته تا صنعت ساخت و ساز.

بازده سلول ها ی آلی :

تولید سلولهای خورشیدی آلی نه تنها در استرالیا بلکه در سراسر جهان مورد بررسی قرار می گیرد. سلولهای آلی بر خلاف سلولهای سیلیکون سفت و سخت می توانند در مواد انعطاف پذیر اعمال شوند و از این رو از نظر کاربردهای بالقوه بسیار متنوع تر هستند. علاوه بر این ، آنها در شرایط کم نور بهتر کار می کنند و ارزانتر برای تولید هستند.
با این حال ، این سلولها هنوز به راندمان سلولهای معمولی سیلیکون نرسیده اند. محققان استرالیایی اکنون در تلاشند تا روشی را تولید کنند که کارایی سلولهای آنها را افزایش دهد. در دراز مدت ، ماژولهای خورشیدی رمان را می توان در مناطقی بدون منبع تغذیه استفاده کرد و به طرز چشمگیری مصرف انرژی خورشیدی را ساده و کاهش داد


https://www.vice.com/en_us/article/z4m3 ... lar-panels ‏

[najm143]

راه اندازی برق یک خانه ( مصرف برق 10 کیلو وات) در ناحیه گرمسیر با انرژی خورشیدی



https://www.youtube.com/watch?v=PNrg4vRUiqw ‏

[najm143]

تولید برق به کمک پنل های خورشیدی ( برق تولیدی 5 کیلو وات)



https://www.youtube.com/watch?v=t5QQGDbd6To