فرمت فایل : WORD (قابل ویرایش)
تعداد صفحات:133
فهرست مطالب:
چکیده : ۱
مقدمه ۲
فصل اول : ۶
بررسی خورشید به عنوان منبع مطمئن انرژی ۶
بخش اول : ۷
خورشید چیست؟ ۷
منبع انرژی خورشیدی ۹
مرگ خورشید ۱۲
بخش دوم : ۱۳
جوّ زمین : ۱۳
دما و لایه‌های جوی : ۱۳
مناطق مختلف جوی ۱۴
فصل دوم : ۱۶
بررسی هندسه خورشیدی ۱۶
بخش اول : ۱۷
بررسی تابش خورشید طی یکسال در اهواز: ۱۷
بخش دوم : ۱۹
هندسه ی خورشیدی : ۱۹
عرض جغرافیایی (L) : ۱۹
زمان زاویه ای (h) : ۲۰
زاویه برخورد برای صفحه عمودی تابعی است از : ۲۴
محاسبه زاویه کجی مناسب برای جمع کننده ها : ۲۶
فصل سوم : ۲۹
طریقه استفاده از انرژی خورشیدی ۲۹
بخش اول : ۳۰
بررسی جمع کننده ها (collectors) جهت استفاده از انرژی خورشیدی ۳۰
بررسی نسبتهای تمرکز متمرکز کننده ها : ۳۱
حالتهای مختلف جمع کننده ها : ۳۳
سیستم های ردیابی در جمع کننده ها : ۳۶
نسبت متمرکز ۳۷
متمرکز کننده می توانند به دو گروه تقسیم شوند : غیر تصویر ساز و تصویر ساز ۳۹
نحوه قرار گیری و اجزای کلکتورهای FPC چگونه می باشد؟ ۴۰
اساس کار کلکتور جفت سهموی : ۴۴
بخش دوم : ۴۶
ذخیره سازی انرژی خورشیدی ۴۶
مخزن گرمایی ۴۶
فصل چهارم : ۵۰
کار برد های انرژی خورشید ۵۰
استفاده از انرژی حرارتی خورشید : ۵۱
بخش اول : ۵۲
کاربردهای نیروگاهی : ۵۲
نیرو گاههای حرارتی خورشید از نوع سهموی خطی : ۵۳
نیرو گاههای حرارتی از نوع دریافت کننده مرکزی : ۵۵
نیرو گاههای حرارتی از نوع شلجمی بشقابی : ۵۶
دودکش های خورشیدی : ۵۶
مزایای نیروگاههای خورشیدی : ۵۸
الف ) تولید برق بدون مصرف سوخت : ۵۹
ب) عدم احتیاج به آب زیاد : ۵۹
پ) عدم آلودگی محیط زیست : ۵۹
ت) امکان تأمین شبکه های کوچک رو ناحیه ای : ۵۹
ث) استهلاک کم و عمر زیاد : ۶۰
ج) عدم احتیاج به متخصص : ۶۰
بخش دوم : ۶۱
کاربرد های غیر نیروگاهی : ۶۱
۱ ) آبگرمکن خورشیدی و حمام خورشیدی : ۶۱
۲) گرمایش و سرمایش ساختمان و تهویه مطبوع خورشیدی : ۶۴
۳)آب شیرین کن خورشیدی : ۶۴
عوامل موثر در راندمان آب شیرین کنهای ظرفیت پایین تک حوضچه ای : ۶۵
۴) خشک کن خورشیدی : ۶۶
۵) اجاقهای خورشیدی : ۶۷
۶) کوره خورشیدی : ۶۷
۷) خانه های خورشید : ۷۰
بخش سوم : ۷۱
سیستمهای فتوولتائیک : ۷۱
۱) پنلهای خورشیدی : ۷۱
- بخش های مختلف سیستم های فتوولتائیک . ۷۴
- وظیفه بخش واسطه . ۷۴
۲) تولید توان مطلوب یا بخش کنترل : ۷۵
۳) مصرف کننده یا بار الکتریکی : ۷۵
انواع کاربرد سیستمهای فتوولتائیک عبارتند : ۷۶
تعریف سیستمهای مستقل، متصل و هیبرید ۷۶
مقایسه سیستمهای مستقل، متصل و هیبرید با یکدیگر ۷۷
مهمترین مزایا و معایب سیستمهای فتوولتائیک : ۷۷
چند نمونه از کاربردهای سیستمهای فتوولتائیک . ۷۸
مصارف و کابردهای فتوولتائیک : ۷۹
یونیتهای جذب سطحی ( Adsurbtion units) ۸۱
یونیتهای جذبی (Absorbtion units) : ۸۲
استفاده از سیستم های فتوولتائیک در روشنایی ساختمانها : ۸۴
بخش چهارم : ۸۵
انرژی در ساختمان : ۸۵
طراحی سیستم های خورشیدی : ۸۵
گرمایش پسیو خورشیدی در ساختمان : ۸۷
قوانین کلی سیستم کسب مستقیم: ۸۹
دیوار ترومب : ۹۱
سیستم های حوضچه ایی : ۹۲
دیوار آبی: ۹۲
۳) ایزوله کردن خانه : ۹۳
سرمایش پسیو خورشیدی در ساختمان : ۹۳
پنجره های مناسب جهت تهویه : ۹۴
کنسول بام: ۹۴
۳) سایه بان: ۹۵
دیوارهای مؤثر بر هوا (بالدار) : ۹۵
مزیت استفاده از سیستمهای غیر فعال خورشیدی ۹۵
فوائد طرحهای پسیو خورشیدی : ۹۸
سیستم گرمایش با سیال عامل هوا : ۱۰۱
ضمائم : ۱۰۴
چکیده :
در ابتدا به بررسی خورشید به عنوان منبعی مطمئن برای انرژی پرداخته شده است و در ادامه شدت تابش خورشید در شهر اهواز را به وسیله ی اطلاعات دریافتی از سازمان هواشناسی بررسی می کنیم و سپس زاویه کجی مناسب برای جمع کننده های ثابت را محاسبه کرده و در انتها استفاده های مختلف و کاربردی از انرژی خورشیدی را پیش رو داریم .
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.
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.
شناخت انرژی خورشیدی و استفاده از آن برای منظور های مختلف به زمان ماقبل تاریخ باز می گردد . شاید به دوران سفالگری ، در آن هنگام روحانیون معابد به کمک جامهای بزرگ طلایی صیقل داده شده و اشعه ، آتشدانهای محرابها را روشن می کردند . بکی از فراعنه مصر معبدی ساخته بود که با طلوع خورشید درب آن باز و با غروب خورشید درب بسته می شد . ولی مهمترین روایتی که در مورد استفاده از انرژی خورشیدی بیان شده داستان ارشمیدس دانشمند و مخترع بزرگ یونان قدیم می باشد که ناوگان روم را با استفاده از انرژی حرارتی خورشید به آتش کشید ، گفته میشود که ارشمیدس با نصب تعداد زیادی آئینه های کوچک مربعی شکل در کنار یکدیگر که روی یک پایه ی متحرک قرار داشته است اشعه ی خورشید را از راه دور روی کشتیهای رومیان متمرکز ساخته و به این ترتیب آنها را به آتش کشیده بود . در ایران نیز معماری سنتی ایرانیان باستان نشان دهنده ی توجه خاص آنان در استفاده ی صحیح از انرژی خورشیدی در زمان های قدیم بوده است .
با وجود آنکه انرژی خورشیدی و مزایای آن در قرون گذشته به خوبی شناخته شده بود ولی بالا بودن هزینه ی اولیه ی چنین سیستمهایی از یک طرف و عرضه ی نفت و گاز ارزان از طرف دیگر سدّ راه پیشرفت این سیستمها شده است . تا اینکه افزایش قیمت نفت در سال ۱۹۷۳ باعث شد که کشورهای پیشرفته ی صنعتی مجبور شدند به مسئله تولید انرژی از راه های دیگر ( غیر از استفاده از سوختهای فسیلی ) توجه جدی تری نمایند .
پیشرفت علم و فن آوری علاوه بر دستاوردهای فراوان برای آسایش و رفاه بشر ، همواره مشکلات تازه ای را به همراه داشته است که به عنوان آلودگی های زیست محیطی ناشی از سوخت های فسیلی از آن جمله است .
به عبارت دیگر از یک طرف در نتیجه ی سوختن مواد فسیلی گازهای سمی وارد هوا میشود و تنفس انسان را مشکل می کند و محیط زیست را آلوده می سازد و از طرف دیگر تراکم این گازها در جو زمین مانع خروج گرما ، از اطراف زمین میشود و باعث افزایش دمای هوا و تغییرات گسترده آب و هوایی در زمین میگردد که اثر گلخانه ای نامیده میشود. چنانچه افزایش دمای هوا مطابق روند فعلی ادامه یابد ، باز گرداندن آن به وضعیت سابق تقریبا غیر ممکن است . بهترین راه حلی که اکثر دانشمندان پیشنهاد کرده اند ، متوقف کردن روند رو به رشد این گازهای مضر است .
متخصصان بر این باورند که با استفاده از انرژیهای پاک نظیر انرژی خورشیدی ، بادی ، زمین گرمایی ، امواج و … به جای انرژی های حاصل از سوختهای فسیلی از آلودگیهای زیست محیطی و خطرات مترتب بر آن جلوگیری خواهد شد .
با توجه به موارد یاد شده وزارت نیرو فعّالیت های گسترده ای را برای استفاده از انرژیهای نو از سال ۱۳۷۴ آغاز نموده و این فعالیت ها در سازمان انرژی های نو ایران (سانا) متمرکز گردیده است . این سازمان تاکنون به دست آورد های مهمی نائل شده است ولی هنوز ابتدای راه است و امید داریم با حمایت مسئولین و مقامات عالی کشور به توفیقات شایسته دستع یابیم .
بخش اول :
خورشید چیست؟
خورشید ستاره‌ای است از ستارگان رشته اصلی که نه تنها خود منبع عظیم انرژی است ، بلکه سرآغاز حیات و منشأ تمام انرژی های دیگر است . طبق برآوردهای علمی در حدود ۵ میلیارد سال از عمر این گوی آتشین می گذرد و این ستاره کروی شکل بوده و قطر آن حدود ۱,۳۹۰,۰۰۰ کیلومتر است که عمدتا از گازهای هیدروژن (۸۶٫۸ درصد) و هلیوم (۳ درصد ) و ۶۳ عنصر دیگر که مهمترین آنها اکسیژن – کربن – نئون و نیتروژن است تشکیل شده است. وسعت این ستاره ۱٫۴ میلیون کیلومتر (۸۷۰۰۰۰ مایل) است. جرم این ستاره ۷ برابر جرم یک ستاره معمولی بوده و همچنین ۷۵۰ برابر جرم تمام سیاراتی است که به دورش می‌چرخند. در هسته خورشید ، جرم توسط واکنشهای هسته‌ای تبدیل به تشعشعات الکترومغناطیسی که نوعی انرژی هستند، میشود. در هر ثانیه ۴٫۲ میلیون تن از جرم خورشید به انرژی تبدیل میشود . این انرژی به سمت بیرون تابانده شده و باعث درخشنگی خورشید میگردد. سایر اجسام آسمانی موجود در منظومه شمسی که توسط جاذبه خورشید در مدارهایشان قرار گرفته‌اند نیز گرمایشان را از این انرژی می‌گیرند . با توجه به وزن خورشید که حدود ۳۳۳ هزار برابر وزن زمین است این کره ی نورانی را می توان به عنوان منبع عظیم انرژی تا ۵ میلیارد سال آینده به حساب آورد .
خورشید یک راکتور هسته‌ای طبیعی بسیار عظیم است. که ماده در آن جا بر اثر همجوشی هسته‌ای به انرژی تبدیل میشود که این انرژی به صورت تشعشعات الکترومغناطیسی با فرکانس زیاد آزاد می شود. این انرژی به وسیله یک رشته فرآیندهای تشعشعی پی درپی به سطح خورشد منتقل می شود و هر روز حدود ۳۵۰ میلیارد تن از جرمش به تابش تبدیل میشود . دمای داخلی آن حدود ۱۰ تا ۱۵ میلیون درجه سانتیگراد می باشد که سطح آن با حرارتی نزدیک به ۵۶۰۰ درجه سانتیگراد و به صورت امواج الکترمغناطیسی در فضا منتشر میشود . انرژیی بدین ترتیب به شکل نور مرئی ، فروسرخ و فرابنفش به مامی‌رسد این ستاره‌ها از گازهای هیدروژن و هلیوم تشکیل شده است. گازها انفجارهای بزرگی را بوجود می‌آورند و پرتوهای قوی گرما و نور را تولید می‌کنند. این پرتوها از خورشید بسوی زمین می‌آیند در طول راه ، یک سوم آنها در فضا پخش می‌شوند و بقیه بصورت انرژی گرما و نور به زمین می‌رسند. می‌دانیم که سرعت نور ۳۰۰۰۰۰ کیلومتر در ثانیه است. از سوی دیگر ، ۸ دقیقه و ۱۸ ثانیه طول می‌کشد که نور خورشید به زمین برسد. بنابراین می‌توان فاصله خورشید تا زمین را حساب کرد که این فاصله را حدود ۱۵۰۰۰۰ کیلومتر برآورد کرده اند . در این مسیر طولانی ، مقدار زیادی از نور و گرمای خورشید از دست می‌رود ، بنابراین سهم زمین در دریافت انرژی از خورشید تنها در حدود ۲ میلیاردم انرژی منتشر شده از خورشید میباشد. اما همان اندازه‌ای که به زمین می‌رسد، کافی است تا شرایط مناسبی برای زندگی ما و جانوران و گیاهان بوجود آید .
مقدار انرژی متوسط خورشیدی که به جو می رسد ، در حدود ۳۵۳/۱ کیلووات در هر متر مربع است. مقدار انرژی ای که به سطح زمین می رسد ، بسیار کمتر و مقداری که قابل بهره برداری است ، از آن هم کمتر است. چنانکه مجموع انرژی خورشیدی را در زمین هایی که نه در تصرف کسی و نه زیر کشت است حساب کنیم ، در آن صورت به بهترین وجه ظرفیت بالقوه بهره برداری از انرژی خورشیدی به دست می آید. طبق برآوردها این رقم به طور متوسط در سال TW 10000 ( تراوات ) است که تقریباً ۱۰۰۰ برابر مصرف کنونی انرژی در جهان می باشد.
بالاترین رقم انرژی خورشیدی قابل دریافت تقریباً برابر KW 1 بر متر مربع و آن هم به مدت یکی دو ساعت در ظهر روزهای گرم تابستان است. در بیشتر نواحی کره زمین این رقم به طور متوسط در حدود W 200 بر هر متر مربع است.ظاهراً آسیا و آفریقا بهترین نقاط برای گردآوری انرژی خورشیدی هستند.
محاسبات نشان می دهند بر مبنای قیمت ها در سال ۱۹۷۹، برای آبیاری اراضی بایر با پمپ های ۳۰ کیلو واتی ، هزینه استفاده از پمپ های خورشیدی کمتر از هزینه پمپ های دیزلی است. از آن زمان تاکنون بهای مواد نفتی مرتباً اضافه شده ، حال آنکه بهای سلول های فتوولتاییک در حال کاهش است.
با در نظر گرفتن کلیه عوامل، از جمله قابلیت اطمینان و دوام تجهیزات ، وجود کارکنان متخصص ، نگاهداری تأسیسات ، امکان ساختن تمام یا بعضی قطعات در کشور مصرف کننده و… استفاده از انرژی خورشیدی بر سایر روش های تولید انرژی های نو برتری آشکار دارد.
انرژی خورشیدی امید بزرگ همگان برای دستیابی به توسعه ی اقتصادی و ادامه ی روند آن در سالهای آتی است . انرژی خورشیدی همواره در دسترس بوده و تجدید می شود . برخورداری از این دو خصوصیت امکان استفاده سهل و آسان را از این منبع انرژی ، برای جوامع و ملل مختلف فراهم ساخته است .
تحقیق بررسی قابلیت استفاده از انرژی خورشیدی در شهر اهواز
