روش های استفاده از انرژى خورشیدی

وابستگى شدید جوامع صنعتى به منابع انرژى، به ویژه سوخت هاى نفتى و به کارگیرى و مصرف بى رویه آنها سبب شده، این منابع که در قرن هاى متمادى در زیر لایه هاى زیرین زمین تشکیل شده، تخلیه شود.انرژى هاى فسیلى مانند نفت و زغال سنگ پایان پذیر و تجدیدناپذیر هستند، اما انرژى هاى نو یا جانشین از جمله باد، آب و خورشید چنین نیستند. خورشید یکى از منابع مهم تجدیدناپذیر انرژى است که به فناورى هاى پیشرفته و پرهزینه نیاز ندارد و مى تواند به عنوان یک منبع مفید و تامین کننده انرژى در بیشتر نقاط جهان به کار گرفته شود. استفاده از این انرژى برخلاف انرژى هسته اى، خطرى ندارد و براى کشورهاى فاقد منابع انرژى زیرزمینى، مناسب ترین راه براى دستیابى به نیرو و رشد و توسعه اقتصادى است. هم اکنون از انرژى خورشیدى به وسیله سیستم هاى مختلف و براى اهداف گوناگون استفاده و بهره گیرى مى شود که مهمترین آنها سیستم هاى فتوبیولوژیک، شیمى خورشیدى (Helio Chemical)، گرماى خورشیدى (Helio Thermal)، برق خورشیدى (Helio Electrical)، سیستم هاى فتوشیمیایى، سیستم هاى فتوولتاییک، سیستم هاى حرارتى و برودتى هستند.نیروگاه هاى خورشیدى که انرژى خورشید را به برق تبدیل مى کنند، در آینده با مزیت هایى که در برابر نیروگاه هاى فسیلى دارند، مشکل برق و تا حدودى مشکل کم آبى را به ویژه در دوران تمام شدن نفت و گاز حل خواهند کرد و به طور مسلم تاسیس و به کارگیرى برج هاى نیرو، زمینه لازم را براى خودکفایى و قطع وابستگى کشور فراهم خواهد کرد. تولید برق بدون مصرف سوخت، نیاز نداشتن به آب فراوان، آلوده نکردن محیط زیست، استهلاک کم و عمر زیاد از مزیت هاى بارز برج هاى نیرو و نیروگاه هاى خورشیدى نسبت به نیروگاه هاى فسیلى و اتمى است.  ایران با آن که یکى از کشورهاى نفت خیز جهان و داراى منابع عظیم گاز طبیعى است، به دلیل شدت تابش خورشید در بیشتر نقاط کشور، مى تواند صرفه جویى مهمى در مصرف سوخت هاى فسیلى داشته باشد. فناورى ساده، کاهش آلودگى هوا و محیط زیست و از همه مهمتر ذخیره شدن سوخت هاى فسیلى براى آینده یا تبدیل آنها به مواد پردازش با استفاده از تکنیک پتروشیمى، از دلایل لزوم استفاده از انرژى خورشیدى در کشور هستند.با افزایش قیمت نفت در سال 1973 کشورهاى پیشرفته صنعتى مجبور شدند، به استفاده از انرژى هاى جانشین جدى تر بیندیشند و این نگرش پس از انقلاب اسلامى ایران، وسعت بیشترى یافت.کشورهاى صنعتى به این نتیجه رسیده اند که با بهینه سازى مصرف انرژى در صنایع و ساختمان ها، مصرف انرژى را مى توان 30 تا 40 درصد کاهش داد.ایران یکى از پنج کشور مصرف کننده بالاى مواد نفتى در جهان و در میان کشورهاى اوپک، بزرگ ترین مصرف کننده فرآورده هاى نفتى است. با توجه به رشد مصرف انرژى بالاى 5 درصدى در ایران مى توان گفت که هر 10 سال مصرف انرژى کشور دو برابر مى شود. با این روند و با توجه به افت فشار چاه هاى نفت و مشکلات حفارى، استخراج و سرمایه گذارى، نمى توان امیدوار بود که پس از دو دهه نیازهاى موجود کشور بر طرف شود. با این اوصاف این سئوال مطرح مى شود که آیا تولید انرژى، پاسخ گوى نیازها خواهد بود؟ و اگر هم باشد مازادى براى صدور نفت و به دست آوردن ارز خواهیم داشت؟بررسى هاى بانک جهانى حاکى است که اگر کشورهاى در حال توسعه، سیاست هاى بهینه سازى مصرف انرژى را به کار مى گرفتند، تا سال 1990 مى توانستند 4 میلیون بشکه در روز صرفه جویى کنند. کارشناسان معتقدند با استفاده از سیاست هاى بهینه سازى مصرف انرژى، ضمن کاهش مصرف انرژى منافعى مانند: کاهش آلودگى هوا به ویژه در شهرهاى بزرگ، صرفه جویى در سرمایه گذارى در ساخت نیروگاه ها، پالایشگاه ها و سیستم گازرسانى به میزان میلیاردها دلار در سال، طولانى شدن عمر ذخایر نفتى، ایجاد اشتغال در کشور، کم هزینه بودن و نگهدارى آسان، عاید کشور خواهد شد. ناگفته نماند با احتساب مصرف بیش از یک میلیون بشکه معادل نفت در روز، بیش از یک میلیارد دلار درآمد ارزى در سال نصیب کشور خواهد شد. ایران با عرض جغرافیایى 25 تا 45 شمالى در منطقه مناسبى براى دریافت انرژى خورشیدى قرار دارد. میزان انرژى اى که زمین در یک ساعت از خورشید دریافت مى کند، بیش از انرژى مصرفى جهان در یک سال است. انرژى خورشیدى با بهره گیرى از روش ها و وسایل ویژه به تولید برق با استفاده از حرارت خورشید مى پردازد که حرارت نیز پس از گذار از یک یا چند مرحله به انرژى الکتریکى تبدیل مى شود. پاک بودن این سیستم، توجه بسیارى از کشورها و دولت هاى جهان را به خود معطوف کرده تا آنجا که انگلستان اخیراً با الزامى کردن استفاده از صفحات خورشیدى در ساختمان هاى در حال ساخت، گامى بلند و موثر در بهینه سازى مصرف انرژى برداشته است. از هنگامى که منابع هیدروکربور و زغال سنگ چرخه تولید انرژى را در دست گرفت، به واسطه ارزان و در دسترس بودن آن از توجه به انرژى کاسته شد. در ایران، ارزانى و فراوانى بیش از حد هیدروکربور سبب شده تا به انرژى خورشیدى توجه کمتر مبذول شود.با پیش آمدن بحران شدید نفتى در سال 1973 و لجام گسیختگى بازار و پیش آمدن شرایطى که به تهدید صنعت جهان مى انجامید، ناگهان توجه دوباره به انرژى هاى تجدیدپذیر و انرژى خورشید معطوف شد.مهندس زارعى، مدیر گروه انرژى خورشیدى معاونت انرژى هاى وزارت نیرو در این باره مى گوید: هم اینک چند نیروگاه با بهره بردارى از نیروى خورشید انرژى تولید مى کنند و در دست ساخت و بهره بردارى هستند که به واسطه این طرح ها ایران در زمره معدود کشورهاى داراى فناورى ساخت نیروگاه هاى خورشیدى قرار گرفته است. نیروگاه هاى خورشیدى داراى انواع گوناگون و تفکیک پذیر هستند: نیروگاه هایى که مستقیم با دریافت انرژى خورشید آن را به انرژى الکتریکى تبدیل مى کنند و نیروگاه هایى که پس از دریافت انرژى خورشید آن را به گرما و پس از گذشت یک روند خاص، به الکتریسیته تبدیل مى کند.سیستم هایى که از انرژى خورشید بهره مى برند، شامل سیستم فتوولتایى (PV) و سیستم هاى گرما شیمیایى، تولید هیدروژن از انرژى خورشید است. در سیستم فتوولتایى که در اصل براى کاربردهاى فضایى ابداع و تکمیل شده بودند، انرژى نورى را مستقیم به انرژى الکتریکى تبدیل مى کنند. این فناورى براساس این نظریه «اثر فتوالکتریک» اینشتین شکل گرفته که نور سبب مى شود الکترون ها از هم جدا شوند. توسعه PV براى کاربردهاى زمینى در هنگام نخستین بحران نفت در دو زمینه بسیار متفاوت آغاز شد: یکى در زمینه فناورى هاى تمرکزى است که در آن کاهش هزینه ها با استفاده از جانشینى سطح PV به وسیله سطح عدسى صورت مى گیرد و دیگرى براى کاهش هزینه هاى مدول هاى PV با استفاده از ساخت صنعتى با حجم زیاد است. در سیستم هاى گرماشیمیایى و نورشیمیایى نیز از انرژى خورشید براى القاى واکنش هاى شیمیایى استفاده مى کنند تا کیفیت محصولات موجود را افزایش دهند یا محصولات کاملاً جدیدى را بسازند. گرما شیمیایى به استفاده از گرما براى رانش واکنش ها اطلاق مى شود و نور شیمیایى به استفاده مستقیم فوتون ها مانند بخش ماوراى بنفش طیف خورشید اطلاق مى شود. تولید هیدروژن از انرژى خورشید نیز به توجه ویژه نیاز دارد، زیرا هیدروژن سوخت تمام نشدنى و سازگار با محیط است .