خورشید به عنوان منبع انرژی؛ سر آغاز حیات و منشا تمام انرژی های دیگر شناخته شده است. طبق بر آوردهای علمی در حدود ۶۰۰۰ میلیون سال از تولد این گوی آتشین می گذرد و در هر ثانیه ۲/۴ میلیون تن از جرم خورشید به انرژی تبدیل می شود.
بنابراین با توجه به وزن خورشید که حدود ۳۳۳ هزار برابر وزن زمین است؛ این کره نورانی را می توان به عنوان منبع عظیم انرژی به حساب آورد.
نیروگاه های خورشیدی ضمن تولید برق هیچ گونه آلودگی در هوا نداشته و مواد سمی و مضر تولید نمی کنند؛ این در حالی است که نیروگاه های فسیلی، محیط اطراف خود را با مصرف نفت- گاز و یا ذغال سنگ آلوده کرده و نیروگاه های اتمی با تولید زباله های هسته ای که خود بسیار خطرناک و رادیو اکتیو هستند محیط زندگی را آلوده و مشکلات عظیمی را برای ساکنین کره زمین به وجود می آورند؛
جالب است بدانید این منبع انرژی از گازهای نظیر هیدروژن(۶ درصد) هلیوم(۱۳ درصد) و ۶۳ عنصر دیگر که مهم ترین آن ها اکسیژن، کربن، نئون و نیتروژن است تشکیل شده و هسته آن به شدت گرم است؛ به طوری که هم جوشی اتم های هیدروژن و تشکیل هلیوم را امکان پذیر می سازد. بر اثر این هم جوشی، انرژی به صورت تشعشعات الکترومغناطیسی با فرکانس زیاد آزاد می شود. این انرژی به وسیله یک رشته فرایندهای تشعشعی به سطح خورشید منتقل می شود.
پس از آن پرتوهای خورشیدی در فضا پراکنده شده و بخشی از آن به زمین می رسد، تشعشعات الکترومغناطیسی که به صورت اشعه واگرا از خورشید ساطع می گردند، با سرعت سیصد هزار کیلیومتر در فضا منتشر می شوند.
از مزایای دیگری که می توان به آن اشاره کرد این نیروگاه ها نیاز به سوخت ندارند، و بر خلاف نیروگاه های فسیلی که قیمت برق تولیدی آن ها تابع قیمت نفت بوده، در نیروگاه های خورشیدی این نوسان وجود نداشته و می توان بهای برق مصرفی را برای مدت طولانی ثابت نگه داشت.
مقدار انرژی خورشید که به زمین می تابد بسیار زیاد است. تمامی انرژی نهفته در ذخایر زغال سنگ، گاز و نفت کره زمین، معادل انرژی ۲۰ روز تابش خورشید است.
انرژی خورشید در خارج از جو کره زمین، ۱۳۰۰ وات بر متر مربع است؛ یک سوم از نور خورشید را جو زمین منعکس می کند و به فضا باز می تاباند و مقداری را هم جذب می کند.
نیروگاه های خورشیدی با هوای گرم احتیاج به آب ندارند؛ بنابراین برای مناطق خشک مثل ایران بسیار حائز اهمیت می باشند.
هنگامی که نور خورشید به کره زمین می رسد، انرژی موجود در آن به ۱۰۰۰ وات بر متر مکعب( در هنگام ظهر یک روز بدون ابر) کاهش می یابد. میانگین دریافت انرژی کل سطح زمین در طول یک سال، معادل یک بشکه نفت به ازای هر متر مربع است. در نتیجه به طور متوسط هر متر مربع روزانه ۴/۲ کیلو وات- ساعت انرژی دریافت می کند. این نتیجه توجه به نوع آب و هوا و منطقه متفاوت است.
امکان تامین شبکه های کوچک و ناحیه ای، استهلاک کم و عمر زیاد و عدم احتیاج به متخصص عالی از دیگر مزایای استفاده از انرژی خورشیدی است.
بیابان های با هوای بسیار خشک و پوشش ابری بسیار کم، بیشترین میزان نور خورشید را دریافت می کنند؛ تابش آفتاب در فصل های گوناگون متفاوت است . به طور معمول ۷ کیلو وات ساعت بیشترین انرژی است که به ازای هر متر مربع به دست می آید.
یک کلکتور( گردآورنده) خورشیدی، بخش کمی از انرژی خورشیدی را می تواند جذب کند؛ برای مثال، یک آیینه الکتریکی خورشیدی، تنها دارای ۱۵ درصد بازده در جذب انرژی تابشی است.
طبق برآوردها میزان ظرفیت بالقوه مجموع انرژی خورشیدی که می توان در زمین مورد بهره برداری قرار گیرد، تقریبا ۱۰۰۰ برابر مصرف کنونی انرژی در جهان است.
میزان دما در مرکز خورشید حدود ۱۰ تا ۱۴ میلیون درجه سانتیگراد می باشد که از سطح آن با حرارتی نزدیک به ۵۶۰۰ درجه و به صورت امواج الکترومغناطیسی در فضا منتشر می شود.
نیروگاه های خورشیدی می توانند با تولید برق، به شبکه سراسری برق؛ نیرو برسانند و در عین حال امکان تامین شبکه های کوچک و ناحیه ای را به ما بدهند و این در حالی است که نیاز به تاسیس خطوط فشار قوی طولانی جهت انتقال برق ندارند.
همین طور به دلایل فنی و نداشتن استهلاک زیاد دارای عمر طولانی می باشند، در حالی که حداکثر عمر نیروگاه های فسیلی بین ۱۵ تا ۳۰ سال محاسبه شده است
علاوه بر موارد نام برده شده؛ انرژی خورشید کاربردهای غیرنیروگاهی بسیار دارد که از بین آن ها می توان به ساخت آبگرمکن های خورشیدی، حمام های خورشیدی، آب شیرین کن های خورشیدی، اجاق و کوره های خورشیدی و خانه های خورشیدی اشاره کرد.
شناخت این منبع انرژی و استفاده از آن برای منظورهای مختلف به زمان ماقبل تاریخ باز می گردد؛ شاید به دوران سفالگری، در آن هنگام روحانیون معابد به کمک جامهای بزرگ طلایی سیقل داده شده و اشعه خورشید، آتشدان های محراب ها را روشن می کردند.
یکی از فراعنه مصر معبدی ساخته بود که با طلوع خورشید درب آن باز و با غروب خورشید درب بسته می شد.
در قسمت بعدی مقاله به کاربرد انرژی خورشیدی در منازل مسکونی و ساختمان ها پرداخته خواهد شد.
این مقاله با هدف کاربرد استفاده از انرژی خورشیدی در مصارف مختلف در چند قسمت جمع آوری و تهیه گردیده و با احترام تقدیم شما عموم مردم، مسئولین،علاقه مندان به رشته الکرونیک و انرژِی ها ی نو می گردد که امیدوارم مورد توجه و رضایت شما مخاطبان عزیز واقع شود و در جهت استفاده از انرژی های تجدید پذیر در مصارف های مختلف مورد استفاده قرار گیرد.
علی کریمی حاجی خادمی
دانشجوی کاردانی رشته الکترونیک عمومی
