مقاله انرژی خورشیدی

این فایل با فرمت Word بوده و قابل ویرایش است و همچنین آماده پرینت می باشد

موضوع : مقاله انرژی خورشیدی

انرژي خورشيدي

حرارت خورشيد استفاده از حرارت انرژي خورشيد را توجيح مي كند. بنابراين تعداد متفاوتي از دستگاه هاي فني وجود دارد كه اضافه بر گرم كردن فضا، داغ كردن آب يا فرآيندهاي صنعتي سيستم هاي انرژي خورشيدي را مي توان براي سرمايش يا توليد برق با كارخانه هاي توليد برق خورشيدي مورد استفاده قرار داد. قسمت هاي عملياتي اصلي عبارتند از:

گرم كردن استخر شناي خورشيدي

آبگرمكن هاي خانگي خورشيدي

حرارت كم خورشيد براي گرم كردن فضاي داخل ساختمان ها

پردازش حرارتي خورشيدي

توليد برق خورشيدي

چون اين حيطه هاي عملياتي خيلي دور از دسترس هستند، اين بخش فقط جنبه هاي مهم آبگرمكن هاي خانگي خورشيدي و استخرهاي خورشيدي را با سيستم هاي داراي صفحات خورشيدي بسته و باز مورد بحث قرار مي دهيم. بخش هاي زير به كاربرد بعضي كميت هاي ترموديناميك در توضيح اصول نياز دارد. جدول 1-3 مهمترين پارامترها، علائم آنها و واحدهايشان را نشان مي دهد.

دماي آب در مناطق آب و هواي اروپاي مركزي در خلال فصل تابستان بين 16 سانتي گراد و 19 درجه سانتي گراد مي باشد. افزايش دما تا چند درجه به طور نرمال ممكن است قابل تحمل باشد. براي اينگونه نياز درجه حرارتي پايين از جذب كننده هاي حرارتي ساده مي توان استفاده كرد. اين جذب كننده ها پرتوهاي خورشيدي را به حرارت لازم براي استخر شنا تبديل مي سازد. پمپ آب استخر را از طريق جذب كننده حررات هدايت مي كند. جذب كننده حرارت آب را داغ مي كند و به استخر برمي‌گرداند. تانكر ذخيره آب داغ مانند نمونه اي كه در آبگرمكن هاي خورشيدي خانگي مورد استفاده قرار داده مي شود لازم نيست. خود استخر به عنوان منبع ذخيره حرارت مي باشد.

اگر در تابستان از رنگ تيره روي قسمتي كه در معرض پرتو خورشيد قرار مي گيرد استفاده شود آب داخل آن قسمت تقريباً در مدت كوتاهي داغ مي شود. جذب كننده حرارتي استخر شنا خيلي چيز پيچيده اي نيست. آن را مي توان از لوله هاي سياه ساخت كه به طور دائمي روي سطح بزرگي از سقف نصب مي شود.

ماده جذب كننده حرارتي معمولاً پلاستيك است ولي اين ماده بايد در مقابل تخريب شدن كه توسط نور ماوراء بنفش خورشيد و آب كلردار استخر ايجاد مي شود مقاوم باشد. بعضي مواد مناسب شامل پلي اتيلن (PE)، پلي پروپلين (PP) و مونومر اتيلن پروپلين دين (EPDM) مي باشند. EPDM طول عمر بيشتر دارد اما هزينه اش گرانتر مي‌باشد، PVC نبايد به خاطر دلايل اكولوژيكي مورد استفاده قرار داده شود، چون مي‌تواند دكوگسين هاي بسيار سمي از خود منتشر سازد اگر كه سوزانده شوند.

پمپ سيستم فقط بايد راه اندازي شود اگر جذب كننده بتواند افزايش درجه حرارت آب استخر را فراهم سازد. اگر پمپ تحت شرايط هواي ابري شديد يا در خلال شب راه اندازي شود.

آب استخر در جذب كننده سرد مي شود كه اكنون به عنوان يك رادياتور عمل مي كند. يك كنترل كننده ساده دو مرحله اي پسماند مغناطيسي مي توان از اين فرايند جلوگيري نمايد. اگر سنسورها تفاوت درجه حرارت بين استخر و جذب كننده بالاتر از سطح آستانه اي خاص تشخيص دهند، پمپ روشن مي شود.

يك سيستم گرمايش كمكي معمولي را مي توان همراه با دستگاه تلفيق ساخت تا مطمئن شويم كه درجه حرارت دلخواه استخر هميشه به دست مي آيد. اگر استخر فقط از انرژي خورشيدي استفاده مي كند، درجه حرارت آب با آب و هوا تغيير خواهد داشت. در خلال دوره هاي آب و هوايي بد، دماي آب كمي پايينتر است، ولي غالباً قابل قبول است چون استخر تحت اين شرايط خيلي مورد استفاده قرار داده نمي شود.

نياز حرارتي خاص استخرهاي شناي سرباز در شرايط آب و هوايي معتدل بين 150 كيلووات در ساعت و 450 كيلووات در ساعت براي هر متر مربع از سطح استخر مي‌باشد. يك سيستم گرمايش خورشيدي كه درست طراحي شده مي تواند درجه حرارت پايهه23 سانتي گراد را برقرار سازد. بنابراين سيستم گرمايش فسيلي لازم نمي‌باشد. براي استخر با مساحت m2 200 متر مربع، سيستم گرمايش خورشيدي مي‌تواند از مصرف 75000 ليتر نفت توليد 000/150 كيلوگرم CO2 (با بويلر داراي كارآيي 80% درصد) در هر فصل جلوگيري نمايد. پوشيدن استخر در خلال شب مي‌تواند اتلاف حرارت را كاهش دهد و انرژي اضافي را ذخيره سازد.

به عنوان يك قاعده سرانگشتي، اندازه سطح جذب كننده خورشيدي بايد 80-50 درصد سطح استخر باشد. ولي اين به طور قابل توجه به شرايط آب و هوا بستگي دار. تجارب به دست آمده از دستگاه هاي قبلاً نصب شده يا شبيه سازي هاي كامپيوتري مي تواند معيارهاي دقيق تري را براي طراح سيستم فراهم آورند. هزينه هاي جذب كننده به صورتm2/100 در متر مربع مي باشد. معمولاً هزينه هاي سيستم گرمايش خورشيدي كمتر از سيستم هاي استفاده كننده از سوخت فسيلي مي باشد. فقط اگر استخر شنا سرباز در تمام طول سال فعال باشد يا اگر دماي استخر بايد نسبتاً بالا باشد يك سيستم گرمايش فسيلي هزينه ها را در مقايسه با تنها راه حل انرژي خورشيدي كاهش مي دهد.

برق براي روشن كردن پمپ سيستم گرمايشي خورشيدي استخر شنا لازم است (به بخش6، قسمت هزينه هاي سيستم گرمايش خورشيدي در ارتباط با آبگرمكن هاي خانگي خورشيدي، صفحه 240 مراجعه شود).

ولي سيستم داراي سلول هاي خورشيدي كوچك مي تواند اين برق را توليد نمايد. سپس كنترل درجه حرارت را مي توان در بعضي موارد حذف كرد چون ژنراتور توليد برق با سلول هاي خورشيدي فقط وقتي پمپ را روشن مي سازد كه خورشيد در حال تابيدن باشد. بخش 4 سيستم استفاده كننده از سلول هاي خورشيدي را با جزئيات توضيح مي دهد