استفاده از انرژی حورشیدی

مقدمه

خورشید زمین را گرم و روشن می‌کند. گیاهان و جانوران نیز انرژی خورشیدی را لازم دارند تا زنده بمانند. اگر خورشید نبود یا از زمین خیلی دورتر بود و گرمای کمتر به ما می‌رسید، سطح زمین خیلی سرد و تاریک می‌شد و هیچ موجودی نمی‌توانست روی آن زندگی کند. همه ما به انرژی نیاز داریم، انرژی مانند نیرویی نامرئی در بدن ما وجود دارد و آن را بکار می‌اندازد. اگر انرژی به بدن نرسد، توانایی انجام کار را از دست می‌دهیم و پس از مدتی می‌میریم.

ما انرژی را از غذایی که می‌خوریم یدست می‌آوریم. با هر حرکت و کاری که انجام می‌دهیم، بخشی از انرژی موجود در بدن صرف می‌شود. حتی برای خواندن این مطلب هم مقداری انرژی لازم است. برای همین باید هر روز غذاهای کافی و مناسبی را بخوریم. گیاهان و جانوران نیز برای زنده ماندن و رشد و حرکت ، به انرژی نیاز دارند، که منشأ همه اینها از خورشید می‌باشد.

انسانهای اولیه و انرژی خورشیدی

انسان از زمانهای دور از نور و گرمای خورشید استفاده می‌کرده است. هزاران سال قبل ، انسانهای نخستین آموختند که چگونه پوست حیوانات و گیاهان خوردنی را زیر نور خورشید خشک کنند. آنها کم کم فهمیدند که اگر غار محل زندگیشان رو به آفتاب باشد، در ماههای سرد زمستان گرم می‌ماند. اکنون نیز مردم خانه‌های خود را رو به آفتاب می‌سازند تا از نور و گرمای آن استفاده کنند. در سراسر دنیا کشاورزان می‌دانند که محصولات در شیبهای آفتابگیر بهتر رشد می‌کنند. آنها محصولات کشاورزی و گوشتهای مختلف را زیر نور خورشید خشک می‌کنند تا فاسد نشوند.

کاربردهای انرژی خورشیدی

حدود 300 سال قبل، یک دانشمند سوئیسی آب گرمکنی ساخت که با استفاده از انرژی خورشید آب را گرم می‌کرد. این آب گرمکن ، جعبه‌ای چوبی بود که در شیشه‌ای و کف سیاه و تیره داشت. قسمت سیاه ، گرمای خورشید را می‌گرفت و آب را گرم می‌کرد و دمای آن را به حدود 88 درجه سانتیگراد می‌رساند. حدود دویست سال قبل نیز در فرانسه از پرتوهای خورشید برای جوش آوردن آب یک دیگ بخار استفاده شد. بخار دیگ ، یک دستگاه چاپ را به کار می‌انداخت. از این دستگاه برای چاپ روزنامه استفاده می‌کردند.

انرژی که از خورشید بدست می‌آید، نیروی خورشیدی نامیده می‌شود. با استفاده از باتری خورشیدی می‌توان این انرژی را جمع آوری و ذخیره کرد. باتریهای کوچک با سیمهای ظریف پوشانده شده‌اند. این سیمها برق تولید شده بوسیله نور خورشید را می‌گیرند و به دستگاه مورد نظر می‌رسانند. از باتریهای خورشیدی برای بکار انداختن دستگاههای کوچکی مثل ساعت و ماشین حساب استفاده می‌شود. در جاهای دور افتاده‌ای که برق وجود ندارد و آفتاب نیز درخشان است، با استفاده از تعداد زیادی باتری خورشیدی می‌توان وسیله‌های بزرگتری مثل تلویزیون را روشن کرد.

مشکلات استفاده از انرژی خورشیدی

دستگاههای برقی بزرگ را نمی‌توان به راحتی با نیروی خورشید روشن کرد، این دستگاهها برق زیادی مصرف می‌کنند که برای تولید آن باید تعداد زیادی باتری خورشیدی را بکار گرفت. علاوه بر آن برای قراردادن باتریها در هوای باز و رو به خورشید ، بام یا زمین بزرگی لازم است. مشکل دیگر آن است که خورشید همیشه نمی‌تابد. مثلا با غروب خورشید شب از راه می‌رسد و در زمستان نیز خیلی وقتها خورشید پشت ابرهایی که آسمان را می‌پوشانند پنهان می‌شود. در این زمانها ، انسان انرژی خورشید را بیش از هر زمان دیگری نیاز دارد، زیرا هوا سرد است. پس باید راههایی بیابیم و انرژی خورشید را برای چنین وقتهایی ذخیره کنیم.

انرژی خورشیدی و مسائل زیست محیطی

نیروی خورشیدی از طبیعت سرچشمه می‌گیرد و چون انسان در تولید آن دخالتی ندارد، آلودگی ایجاد نمی‌کند. اما ساختن باتریها و جمع آورهای خورشیدی که انرژی نور خورشید را می‌گیرند و به برق تبدیل می‌کنند، پر هزینه و گران است. از سوی دیگر ، همان طور که قبلا گفتیم، جمع آورهای خورشیدی جای زیادی می‌گیرند و مثلا اگر بخواهیم برق شهری را با استفاده از انرژی خورشید تولید کنیم، به زمینی بزرگتر از خود آن شهر نیاز داریم. سوختهای فسیلی روز به روز کمتر می‌شود و قیمت آنها بالاتر می‌رود. به این ترتیب روزی می‌رسد که انسان ناچار است بجای این سوختها را با انواع دیگر انرژی پر کند.

ابزارهای مورد استفاده

برای استقاده از انرژی خورشید فکرهای زیادی کرده‌اند که یکی از آنها ساختن دودکشهای خورشیدی است. این دودکشها در وسط یک سقف پلاستیکی بزرگ قرار می‌گیرند. نور خورشید از پلاستیک شفاف می‌گذرند و هوای زیر آن را گرم می‌کند. هوا وقتی گرم می‌شود، بالا می‌رود. به این ترتیب ، هوای گرم از راه دودکش بالا می‌رود و توربینی را بکار می‌اندازد و برق تولید می‌شود.

زیر سقف پلاستیکی این دودکشها می‌توان گیاهان مختلف پرورش داد، چون شرایط آن کاملا ‌شبیه گلخانه است. وقتی نور خورشید از پنجره به درون اتاق می‌تابد، هوای آن را گرم می کند. بعضی از خانه‌های جدید دیواری شیشه‌ای دارند که پشت آن دیوار دیگری از یک ماده سیاه رنگ قرار گرفته است. رنگ سیاه بخش زیادی از گرمای خورشید را می‌گیرد و خانه را برای چند ساعت گرم نگه می‌دارد.







در جاهایی که آب و هوای سرد دارند، خانه‌ها را رو به آفتاب می‌سازند تا نور خورشید به درون خانه بتابد و آن را گرم کند. با پوشاندن دیوارها و سقفها بوسیله ماده‌ای مخصوص که عایق نامیده می‌شود و همچنین با دو جداره یا دو لایه کردن پنجره‌ها می‌توان از خروج این گرما جلوگیری کرد. در کشورهای پر آفتاب ، مردم معمولا از نور خورشید برای گرم کردن آب خانه‌هایشان استفاده می‌کنند.

آنها صفحه‌های خورشیدی را روی بام خانه‌هایشان می‌گذارند. این صفحه‌ها ، در طول روز ، انرژی خورشیدی را می‌گیرند. حرارت جذب شده ، آب مخزنها یا لوله‌هایی را که با صفحه‌های خورشیدی تماس دارند گرم می‌کند. مخزن آب گرم را با ماده عایق می‌پوشانند تا گرمایش هدر نرود و شب که خورشید غروب می‌کند و هوا سرد می‌شود، بتوان از آن استفاده کرد.

جمع آورهای گرما انواع دیگری نیز دارند. بعضی از آنها برق وگود یا بشقابی شکل هستند. انحنا یا گودی جمع آور باعث می‌شود که پرتوهای خورشید به شکل یک باریکه پر قدرت منعکس شوند و بر لوله‌های آب بتابند. به این ترتیب انرژی خورشید ، آب درون لوله‌ها را گرم می‌کند. گروهی از مردم در جاهای مختلف دنیا از منعکس کننده‌های بشقابی برای پختن و یا جوش آوردن آب استفاده می‌کنند.

در نوع دیگری از جمع آورها از آینه‌های تخت استفاده می‌شود. گاهی اوقات صدها یا حتی هزارها آینه تخت را کنار هم می‌گذارند تا انرژی خورشید را از منطقه بزرگی جمع آوری کنند و بر سطحی کوچک بتابانند. در اینجا از گرما برای تبدیل آب به بخار و تولید برق استفاده می‌شود.