مقاله تولید انرژی تجدید پذیر خورشیدی

توضیحات :

مقاله تولید انرژی تجدید پذیر خورشیدی در 118 صفحه ورد قابل ویرایش

فهرست مطالب

فصل اول ?
انرژی تجدید پذیر چیست؟ ?
فایده های کلیدی آن عبارتند از: ?
?- فایده های محیطی: ?
?- انرژی برای نسل های آینده ما: ?
?- شغل ها و اقتصاد: ?
انرژی نو: ??
جایگاه انرژی خورشیدی در تأمین الکتریسیته ??
ماژول های خورشیدی ??
باطری ??
شارژ کنترولر ??
برآورد هزینه تأمین الکتریسیته خورشیدی (فتوولتائیک) ??
طبقه بندی سیستم های خورشیدی ??
سیستم های فتوبیولوژی ??
سیستم های شیمیایی خورشیدی ??
سیستم های فتوولتائیک ??
عملکرد سلول های خورشیدی ??
سیستم های حرارتی ??
گردآورنده های خورشیدی تخت ??
بررسی اقتصادی سیستم های گرمایش خورشیدی ??
سرمایه گذاری: ??
هزینه اولیه: ??
سیاست توسعه سیستم های گرما خورشیدی ??
کمک های اقتصادی: ??
تحقیق، توسعه و نمایش کارکرد سیستم ها: ??
فنی: ??
اقتصادی: ??
آموزش/ اجتماعی – فرهنگی: ??
فصل دوم ??
موقعیت فعلی و آینده انرژی طبیعی ??
?- علوم نجومی: ??
?- علوم محیطی: ??
?- علوم شیمیایی: ??
فصل سوم: ??
ثابت خورشیدی ??
مدل خورشیدی: ??
ترکیب طیفی ثابت خورشیدی: ??
فصل چهارم: ??
سیستم های حرارتی خورشید ??
سمت گیری رشته پانل ها: ??
اندازه رشته پانل ها: ??
رشته های سری و موازی: ??
تلفات لوله: ??
مبدل های حرارتی: ??
ذخیره سازی: ??
سرد کننده های تابشی: ??
فصل پنجم: ??
آفتاب گیری در سطح زمین ??
یک مدل جوی: ??
جذب و پراکندگی تابش خورشیدی توسط اجزای سازنده جو: ??
تابش مستقیم خورشید: ???
شار پخشی: ???
معادلات تقریبی برای شار خورشیدی کل: ???
اندازه گیری آفتاب گیری در سطح زمین: ???
شار حرارتی جو: ???
فصل ششم: ???
تبدیل مستقیم انرژی خورشیدی به کار – دستگاه های فتوولتایی ???
نیمه هادیهای ذاتی ( خالص) : ???
نیمه هادیهای غیر ذاتی ( نا خالص شده ): ???
پیوند p-n : ???
دستگاههای فتوولتایی پیوندی : ???
پاسخ دهی طیفی جریان فوتونی: ???
ساخت وسایل فتوو لتایی سیلسیومی : ???
برآورد هزینه تولید برق: ???
نتیجه گیری : ???









مقدمه:

در حال حاضرتولید انرژی الکتریکی در دنیا به مقدار زیادی بر ذغال سنگ، نفت و گاز طبیعی تكیه دارد. سوخت های فسیلی تجدید ناپذیرند، آنها بر منابع محدودی كه رفته رفته به پایان می رسند ، بنا شده اند.

در مقابل انرژیهای تجدید پذیر مانند باد و انرژی خورشیدی، پیوسته جایگزین می شود و هیچ گاه به پایان نمی رسند. اغلب انرژی های تجدید پذیر به دو صورت مستقیم یا غیر مستقیم از خورشید ناشی می شوند.

نور خورشید یا همان انرژی خورشیدی، می تواند برای گرم كردن و روشنایی خانه ها و سایر ساختمان ها، برای تولید الكتریسیته، برای آب گرم كردن، گرم کن های خورشیدی و انواع كاربردهای اقتصادی و صنعتی مستقیماً استفاده می شود.

همچنین گرمای خوشید موجب وزش باد می شود؛ همان انرژی ای كه توسط توربین های بادی گرفته می شود؛ سپس بادها و گرمای خورشید باعث تبخیر آب می شوند. وقتی این بخار آب به باران یا برف تبدیل می شود و از سرازیرها به رودخانه ها و مسیرهای آب هدایت می شود، انرژی آن می تواند گرفته شده و از توان هیدرو الكتریكی آن استفاده شود.

همراه با باران و برف، نور خورشید باعث می شود گیاهان رشد كنند، ماده ای كه آن گیاهان را می سازد، به عنوان توده زنده یا زیست توده می شناسیم.

بیومس می تواند به منظور تولید الكتریسیته، سوخت های حمل و نقل یا موارد شیمیایی استفاده شود. كاربرد بیومس برای هر یك از این اهداف، انرژی بیومس نامیده می شود.

هیدروژن نیز می تواند در بسیاری از تركیبات اصلی، مثل آب، یافت شود. هیدروژن فراوان ترین عنصر روی زمین است، اما بصورت یك گاز طبیعی موجود نیست. هیدروژن همیشه با دیگر عناصر تركیب شده است، مثل تركیبش با اكسیژن برای ساخت آب. وقتی هیدروژن از عنصر تركیبی اش جدا شود می تواند بعنوان سوخت مورد استفاده قرار گیرد.

تمام منابع انرژی تجدید پذیر از خورشید ناشی نمی شوند. انرژی زمین گرمایی دریچه گرمای درون زمین برای كاربردهای متنوع شامل: تولید توان الكتریكی و گرم و سرد كردن ساختمان هاست، و انرژی جزر و مد اقیانوس ها از نیروی كشش ماه و خورشید بر روی زمین ناشی می شود.

در حقیقت، انرژی اقیانوس از منابع متعددی ناشی می شود. علاوه بر انرژی جزر و مد، انرژی امواج اقیانوس بوسیله هر دو انرژی جزر و مد و باد، بوجود می آید. هم چنین خورشید بیش از آنكه عمق اقیانوس را گرم كند. سطح آنرا گرم می كند، ایجاد یك اختلاف دما می تواند بعنوان یك منبع انرژی بكار گرفته شود. تمامی اشكال انرژی اقیانوسی می تواند برای تولید الكتریسیته اعمال شود.







چرا انرژی تجدید پذیر مهم است؟

اهمیت انرژی تجدید پذیر به خاطر فواید آن است.

فایده های كلیدی آن عبارتند از:

فایده های محیطی: فن آوری های انرژی تجدید پذیر، منابعی پاك از انرژیهایی هستند كه از صنایع انرژی های مرسوم، تماس و آلودگی محیطی بسیار كمتری دارند.

انرژی برای نسل های آینده ما: انرژی تجدید پذیر پایان نخواهد پذیرفت، هرگز. اما منابع دیگر انرژی محدودند و همین روزها ته می كشند.

مشاغل و اقتصاد: سرمایه گذاری ها بر روی انرژی تجدید پذیر اغلب صرف تهیه مواد خام (لوازم و كالا) و مصرفی و ساختاری برای ساخت و نگهداری وسایل می شود، تا سرمایه گذاری بر روی واردات پر خرج انرژی. این بدان معناست كه پولی كه شما بابت انرژی می پردازید، به جای اینكه وارد اقتصاد كشوری بیگانه شود، در كشور خودمان باقی مانده، اشتغال زایی كرده و موجب صرفه جویی اقتصادی در مصرف سوخت می شود.

1- فایده های محیطی:

فن آوری های انرژی قابل تجدید از صنایع انرژی مرسوم كه بر سوخت فسیلی تكیه دارد، با محیط اطرافش بسیار دوستانه تر عمل می كند.

سوخت های فسیلی در بسیاری از مشكلات زیست محیطی كه ما امروزه با آنها مواجه هستیم، سهم قابل توجهی دارند- گازهای گلخانه ای، آلودگی هوا و آلودگی آب و خاك- در صورتیكه متابع انرژی تجدید پذیر در این امر سهم بسیار اندكی داشته یا هیچ نقشی ندارند.

گازهای گلخانه ای، دی اكسید كربن، متان، اكسید نیتروژن، هیدروكربن ها و كلروفلوئوركربن ها، جو زمین را مثل یك پتوی گرم و شفاف احاطه كرده اند، به اشعه های گرم خورشید اجازه داخل شدن می دهند و گرما را در نزدیك سطح زمین به دام می اندازند (نگه می دارند).

اثرات این گلخانه طبیعی، دمای متوسط سطح زمین را حدود 60 درجه فارنهایت
(33 درجه سانتیگراد) نگه می دارد. اما افزایش مصرف سوخت های فسیلی، بطور قابل توجهی انتشار (تولید) گازهای گلخانه ای را زیاد كرده است، مخصوصاً دی اكسید كربن، به وجود آورنده افزایش اثر گازهای گلخانه ای كه به عنوان گرمای محسوس و یكپارچه زمین شناخته می شود. مطابق نظر آژانس حفاظت محیط زیست ایالات متحده، سهم دی اكسید كربن عهده دار 2/1 تا 3/2 افزایش عمومی دماست.

با این وجود، فن آوری های انرژی قابل تجدیدپذیر، گرما و الكتریسیته را با انتشار (تولید) مقدار ناچیز یا صفر دی اكسید كربن، تولید می كند. هم چنین استفاده از انرژی سوخت های فسیلی، منبع مهمی برای آلودگی هوا، آب و خاك می باشد.

آلاینده ها نظیر منوكسید كربن، دی اكسید گوگرد، دی اكسید نیتروژن، ذرات معلق و سرب- باج غم انگیزی از محیط گرداگرد ما می گیرند!

به عبارت دیگر، اغلب فن آوری های انرژی قابل تجدید، آلودگی ناچیز یا صفر تولید می كنند.

آلودگی و گرمای زمین هر دو، احتمال حتمی خطر بزرگ سلامتی نسل بشر را مطرح می كنند.

مطابق با رای انجمن ریه (آمریكا) آلودگی هوا در امراض ریه، نظیر: تنگی نفس، سرطان ریه و عفونت های نواحی تنفسی، سهیم است و سالانه قریب به 335000 نفر در آمریكا به این علل فوت می كنند.

ضمناً ممكن است اثرات طولانی مدت مرتبط با گرمای زمین، مخرب تر نیز باشد. عوارض مرگ و میر با هوای بسیار گرم امكان دارد و هنگامی كه دما بالا
می رود، امراض می توانند انرژی نهان قوی تری برای پیشرفت داشته باشند.

نهایتاً، فن آوری های انرژی قابل تجدید، می توانند به ما برای تغییر الگوهای مرسوم مصرف انرژی، برای ارتقاء كیفیت محیط پیرامون مان، كمك كنند.

2- انرژی برای نسل های آینده ما:

مصرف انرژی جهان، در آینده به كدام انرژی متمایل خواهد بود؟

بله، ما به خوبی می توانیم ثابت كنیم كه مصرف الكتریسیته، رشدی جهانی خواهد داشت. آژانس بین المللی انرژی مطرح می كند كه ظرفیت تولید الكتریسیته جهان تا سال 2020، تقریباً به 8/5 میلیون مگاوات، افزایش خواهد یافت. كه حدود 3/3 میلیون مگاوات، بیش از سال 2000 است.

در این حال، ذخایر سوخت های فسیلی كره زمین منبع اصلی كنونی انرژی مان، طبق نظر بهترین تجزیه و تحلیل گران صنعت نفت، از سال ها 2020 الی 2060 شروع به اتمام رسیدن خواهند كرد.

ما چگونه احتیاجمان به آن مقدار انرژی را بر طرف خواهیم كرد؟

انرژی تجدید پذیر می تواند بهترین پاسخ ما باشد.

كمپانی بین المللی شل، پیش بینی می كند كه در سال 2060، انرژی تجدید پذیر، 60% انرژی جهان را تأمین خواهد كرد.

بانك جهانی تضمین میكند كه نرخ داد و ستد برای انرژی خورشیدی (الكتریسیته) طی 30 سال، به طور مقطوع به چهار تریلیون دلار خواهد رسید.

همچنین سوخت های بیومس (زیست توده ای) می توانند جانشین گازوئیل شوند. و بر عكس سوخت های فسیلی، منابع انرژی تجدید پذیر، قابل نگهداری می باشند و هیچ وقت تمام نمی شوند عملكرد امروز ما برای مرسوم نمودن فن آوری های انرژی قابل تجدید، نه تنها به نفع حال ماست، بلكه موجب تولید منافع زیادی نیز خواهد شد.

3- شغل ها و اقتصاد:

قشر گسترده ای از ایالات متحده مجبور به واردات سوخت های فسیلی مانند نفت و گاز طبیعی، برای تولید برق، گرما و سوخت، هستند. هزینه این سوخت های فسیلی می تواند بالغ بر میلیون ها دلار شود و هر دلاری كه صرف واردات انرژی شود، یك دلار از اقتصاد محلی كسر می شود.

در این حال، منابع انرژی تجدید پذیر، بطور موضعی (محلی) گسترش یافته، هزینه صرف شده برای انرژی از كشور خارج نمی شود، اشتغال زایی نموده و موجب تقویت اقتصاد می شود. كسر فن آوری های انرژی قابل تجدید، زحمتی سخت می طلبد.

شغل ها به زودی از ساخت و ساز، طراحی، نصب، سرویس و فروش محصولات انرژی تجدید پذیر، به پایان می رسند.

اشتغال هم چنین بطور غیر مستقیم از شغل هایی كه كمپانی های انرژی تجدید پذیر را با مواد خام، حمل و نقل، اسباب و لوازم و خدمات تخصصی نظیر محاسبات و خدمات اداری تغذیه می كنند، فراهم خواهد شد.

در نتیجه، دستمزد و حقوق حاصل از شغل هابر درآمد افزوده در اقتصاد محل را موجب می شود. از این گذشته درآمد حاصل از انرژی تجدید پذیر، چیزی بیشتر ازاین اقتصاد محلی را رشد می دهد، یعنی مزایایی برای كل كشور.

بطور مثال در سال 2001، ایالات متحده حدود 103 بیلیون دلار صرف واردات نفت از خارج كرده است. اما به عنوان یكی از سازندگان بزرگ سیستم های انرژی قابل تجدید جهان، می تواند با افزایش مصرف انرژی تجدید پذیر در سراسر دنیا، سرمایه بیشتری را به كشورش وارد كند. در حال حاضر سازندگان سیستم های فتوولتایی ایالات متحده حدود 3/2 كل سازندگان جهان هستند. و حدود 10% صادرات این سیستم های PV بیشتر صرف توسعه شده كه منجر به فروش سالیانه بیش از 300 میلیون دلار می شود.

چرا بهینه سازی انرژی اهمیت دارد؟

بهینه سازی یعنی انرژی كمتری برای انجام یك عمل واحد، صرف كنیم. بهینه سازی مصرف انرژی در كشور، در صرف پول كمتر برای انرژی توسط صاحبان مسكن، مدارس، ادارات دولتی، كارخانه ها و صنایع است. پولی كه باید صرف انرژی شود، در عوض می تواند صرف مایحتاج مصرف كنندگان، تحصیلات، خدمات و تولیدات شود. یك اقتصاد بهینه انرژی، می تواند بدون مصرف انرژی اضافی، رشد كند. اقتصادی كه كمتر انرژی مصرف كند، كمتر هم آلودگی تولید
كند، چون این دو (مصرف انرژی و آلودگی) بدقت به هم گره خورده اند.

- برای منازل: برای خانه یا مشاغل كوچك و برای سایر ساختارها(كارآیی)یا بهینه سازی انرژی، مصرف كمتر انرژی برای گرم كردن، سرد كردن و روشنایی ساختمان معنا میدهد. و هم چنین خرید وسایل كم مصرف از قبیل كامپیوترها و سایر لوازم منزل می باشد. برای مالكان خانه و صاحبان مشاغل، مصرف كمتر انرژی، ذخیره مالی محسوب می شود.

- برای ماشین ها: برای ماشین شما و دیگر وسایل نقلیه، بهینه سازی انرژی به معنای ساخت ترن های جدید و دیگر تكنولوژی های وسایل نقلیه است.

ماشین های مجهز به موتورهای دو گانه (دو سوختی) بنزین – الكتریكی یا مجهز به سلول های سوختی، دو مثال از بهینه نمودن انرژی در وسایل نقلیه است.

- برای شركت های برق: برای شركت برق و سایر تهیه كنندگان الكتریسیته (برق) بهینه سازی انرژی، اغلب بدن معناست كه به مشتریان شان كمك كنند تا انرژی را در خانه ها و مغازه هایشان ذخیره كنند. البته هم چنین به معنای رساندن و ذخیره موثرتر و بهتر برق نیز هست.

- برای صنایع محلی: برای صنایع محلی (صنایع محدود و كوچك)، بهینه سازی انرژی به معنای یافتن راه كارهائی است كه كار یكسانی را با انرژی كمتر، انجام دهند. مثلاً ریخته گری پیوسته، در صنایع فولاد، پیشرفتی در راه كارآیی (بهینه نمودن) انرژی است. بهینه سازی انرژی هم چنین به معنای استفاده بهتر از موتورها، سیستم های بخار، سیستم های فشرده سازی هوا و سایر ابزار و وسایل صنعتی می باشد.





انرژی نو:

در این جا انرژی های تجدید پذیر را به منظور بررسی، به عنوان های زیر دسته بندی نموده در زیر، به شرح یکی ازآنها می پردازیم:

? انرژی زنده یا انرژی زیست توده

? سوخت زنده

? انرژی باد

? انرژی خورشید

? انرژی زمین گرمایی

? انرژی هیدروالكتریك

? انرژی هیدروژن

? انرژی اقیانوسی

الف) استفاده از انرژی تابشی:

بیشتر در جهت تولید برق و روشن سازی بكار گرفته می شود. مقدار انرژی تابشی خورشید در روی كره زمین 10000 برابر مصرف مقدار سالیانه انرژی كل دنیا می باشد. برای تبدیل انرژی تابشی به الكتریكی می توان از فتوولتائیك
بهره گرفت و مستقیماً آن را به انرژی الكتریكی تبدیل نمود. از این روش می توان تا مقیاس یك روستا را برق رسانی نمود. تكنولوژی آن ساده و تعمیر و نگهداری نیز ضرورتی ندارد. بطور مثال فتوولتائیك با 15% راندمان مفید در شرایط هوای آفتابی 2 W/m100 تولید برق می نماید. روشن سازی محیط انرژی تابشی خورشید به طور طبیعی صورت می گیرد و پدیده روشنایی كره زمین در طی روز توسط انرژی تابشی می باشد.

ب) انرژی حرارتی:

انرژی حرارتی خورشید خود به طور مستقیم مورد استفاده های مختلفی دارد.برای مثال با كاربرد كلكتورهای خورشیدی می توان آبگرم، گرمایش داخل فضاها، سرمایش، آب شیرین، خشك كردن محصولات كشاورزی و تولید برق و حرارت نمود.

بطور مثال در مقایسه با سرمایش و گرمایش با سیستم های متعارف و متداول با استفاده از كلكتورهای خورشیدی و چیلر جذبی می توان در انرژی مورد نیاز برای گرمایش و سرمایش منازل به ترتیب %52 و %39 صرفه جویی انرژی نمود یا با افزایش سطح عدسی و جمع كردن اشعه بیشتر حرارت زیادتری تحصیل نمود. در فرانسه كوره خورشیدی نصب شده در روی Pyreness تقریبا دارای قدرت تحصیل 3300 درجه سانتی گراد بوده كه می تواند فلز تنگستن را ذوب كند.





2- علوم محیطی:

انرژی خورشیدی از نقطه نظر علوم محیطی به دو نوع انرژی آب و انرژی باد تقسیم می شود.

الف) رودخانه ها كه بوسیله گرمایش خورشید و ذوب شدن برف ها بوجود می آیند. به دو صورت می توانند در تولید برق مؤثر باشند. اولاً تولید برق توسط انرژی آب بوسیله افت آب از ارتفاع زیاد و به حركت در آوردن توربین میسر می باشد. در این روش ساخت سدها نمونه بارز این مصداق است. ثانیاً حركت آب رودخانه ها نیز امكان چرخش توربین را نیز میسر می كنند كه نتیجتاً برق تولید می گردد.

ب) باد كه از گرم شدن لایه های هوا و حركت این هوا و جابجایی آن بوجود می آید. در حال حاضر در تولید نیروی برق و گرمایش بكار گرفته می شود و كشورهای آمریكا و اروپای غربی در اوایل دهه 1980 اقدام به آزمایش تولید چندین مگاوات برق مصرفی از نیروی باد گردیدند. البته تا به حال در تولید برق بوسیله نیروی باد، با نصب مجموعه ای از توربین بادی در یك نقطه موفق به كسب 50 تا 100 كیلووات برق شده اندو بخصوص در ایالات كالیفرنیا واقع در ساحل غربی با نصب 10000 دستگاه توربین بادی به ظرفیت كل 1000 كیلووات در حال حاضر برق تولید می گردد.





3-علوم شیمیایی:

از نقطه نظر علوم شیمیایی فعل و انفعالات شیمیایی بوسیله نور را می توان نام برد. در پدیده فتوسنتز در گیاهان تبدیل انرژی نور به شیمیایی صورت می گیرد، كلروفیل موجود در سلول های گیاهان نور خورشید را جذب و با ازدیاد انرژی در آنها موجب فعل و انفعالات شیمیایی شده و نهایتاً از گاز دی اكسید كربن (2co)وآب(o2H) اكسیژن (2o) احیا می شود. این انرژی نه فقط موجب رشد و نگهداری گیاهان شده بلكه رل اصلی زندگی انسان و حیوان روی زمین را ایفا می نماید. این فعل وانفعالات، گاز كربنیك (2co) رابه اكسیژن (2o) تبدیل كرده و تركیبات اتمسفریك را نیز بطور یكسان و متعادل نگهداری می نماید. به عقیده برخی صاحب نظران، نفت، ذغال سنگ، گاز و به عبارت دیگر انرژی فسیلی در طول زمان بوسیله انرژی فتوسنتز ذخیره شده در گیاهان بوجود آمده است (این نظریه مورد قبول برخی دیگر از كارشناسان قرار نگرفته است).

کلمات کلیدی : تحقیق تولید انرژی تجدید پذیر خورشیدی;پژوهش تولید انرژی تجدید پذیر خورشیدی;مقاله تولید انرژی تجدید پذیر خورشیدی;دانلود تحقیق تولید انرژی تجدید پذیر خورشیدی;تولید انرژی تجدید پذیر خورشیدی;تولید انرژی ;تجدید پذیر ;خورشیدی