پایان نامه بهینه سازی مصرف برق با استفاده از صفحات خورشیدی و ذخیره سازی انرژی و اتصال به وسایل منزل مربوطه  به صورت فایل ورد  word و قابل ویرایش می باشد و دارای ۱۰۴  صفحه است . بلافاصله بعد از پرداخت و خرید لینک دانلود پایان نامه بهینه سازی مصرف برق با استفاده از صفحات خورشیدی و ذخیره سازی انرژی و اتصال به وسایل منزل نمایش داده می شود، علاوه بر آن لینک مقاله مربوطه به ایمیل شما نیز ارسال می گردد

 فهرست

        مقدمه     ۱
۱-   فصل اول :
۱-۱-   تاریخچه    ۴
۱-۱-۱-   کاربردهای انرژی خورشیدی      ۴
۱-۱-۲-   استفاده از انرژی حرارتی خورشید      ۴
۱-۱-۲-۱-  کاربرد نیروگاهی      ۵
۱-۱-۲-۱-۱-  نیروگاهای حرارتی خورشید از نوع سهموی خطی     ۶
۱-۱-۲-۱-۲-  نیروگاهای حرارتی از نوع دریافت کننده مرکزی     ۶
۱-۱-۲-۱-۳-  نیروگاهای حراتی از نوع بشقابی     ۷
۱-۱-۲-۱-۴-  نیروگاهای خورشیدی     ۷
۱-۱-۳-   مزایای نیروگاهای خورشیدی    ۷
۱-۱-۴-   کاربردهای غیر نیروگاهی    ۸
۱-۱-۵-    سیستم های فتوولتاییک    ۱۰
۱-۱-۶-    مصارف و کاربردهای فتوولتاییک    ۱۳
۲-   فصل دوم :
۲-۱-   انرژی های سبز و فواید استفاده از آن    ۱۵
۲-۱-۱-   اهمیت موضوع    ۱۶
۲-۱-۲-    تقسیم بندی انواع انرژی    ۱۸
۲-۱-۳-    اهمیت توجه به انرژی های پاک   ۱۹
۲-۱-۳-۱-  انرژی آبی    ۲۰
۲-۱-۳-۲-  انرژی خورشیدی   ۲۰
۲-۱-۳-۲-۱-  بررسی امکان استفاده از انرژی خورشیدی از دیدگاه اقتصادی   ۲۰
۲-۱-۳-۳-  انرژی باد    ۲۱
۲-۱-۳-۴-  انرژی زمین گرمایی (ژیوترمال)    ۲۱
۲-۱-۳-۵-  انرژی زیست توده   ۲۲
۲-۱-۳-۶-  انرژی های دریایی   ۲۲
۲-۱-۳-۷-  هیدروژن و پیل سوختی    ۲۲
۲-۲-   انرژی خورشیدی    ۲۳
۲-۲-۱-    خورشید چیست ؟    ۲۴
۲-۲-۲-     منبع انرژی خورشیدی    ۲۴
۲-۲-۳-   سلول های خورشیدی چیست ؟    ۲۵
۲-۲-۳-۱-  تاریخچه سلول های خورشیدی   ۲۵
۲-۲-۳-۲-  علل احتیاج به سلول خورشیدی    ۲۵
۲-۲-۳-۳-  ساخت سلول خورشیدی در ایران    ۲۷
۲-۲-۳-۳-۱-  سرمایه گذاری    ۲۷
۲-۲-۳-۳-۲-  ظرفیت تولید    ۲۸
۲-۲-۳-۴-  افزای بازده سلول های خورشیدی در ایران    ۲۸
۲-۲-۳-۵-  هزینه تولید هر کیلو وات برق از انرژی خورشیدی در کشور    ۲۸
۲-۲-۳-۵-۱-  اصول کار یک سلول خورشیدی    ۲۹
۲-۲-۳-۵-۲-  انرژی خورشیدی    ۲۹
۲-۲-۳-۵-۳- مصارف انرژی خورشیدی    ۳۰
۲-۲-۳-۵-۴- طریقه دریافت الکتریسیته از انرژی خورشیدی    ۳۰
۲-۲-۳-۵-۵-  اساس کار سلول های خورشیدی    ۳۰
۲-۲-۳-۵-۶-  کاربردهای سلول خورشیدی    ۳۱
۲-۲-۴-     سلول خورشیدی یا ماژول    ۳۱
۲-۲-۵-     انرژی خورشیدی در خدمت آب شیرین    ۳۱
۲-۲-۶-     تولید انرژی از نور خورشید در مدرسه آفریقایی    ۳۴
۲-۲-۶-۱-  شروع کار از نمونه های کوچک    ۳۵
۲-۲-۶-۲-  منبعی به نام خورشید    ۳۵
۲-۲-۷-   رهیافت های دانش آموزان آلمانی    ۳۶
۲-۳-   مشخصات خورشید    ۳۶
۲-۳-۱-   جرم وچگالی    ۳۶
۲-۳-۲-   ترکیب بندی    ۳۶
۲-۳-۳-   انرژی بازده    ۳۸
۲-۳-۴-   پرتوهای الکترومغناطیسی    ۳۸
۲-۳-۵-   پرتوهای ذرات   ۳۹
۲-۳-۶-   رنگ    ۳۹
۲-۳-۷-   چرخش خورشید   ۳۹
۲-۳-۸-   ارتعاش   ۴۰
۲-۳-۹-   میدان مغناطیسی   ۴۰
۲-۳-۱۰-   ترکیب هسته ای    ۴۲
۲-۳-۱۱-   مقایسه با دیگر ستارگان   ۴۲
۲-۳-۱۲-   مناطق خورشید   ۴۲
۲-۳-۱۲-۱-  منطقه هسته    ۴۳
۲-۳-۱۲-۲-  منطقه تابشی    ۴۳
۲-۳-۱۲-۳-  منطقه حرارتی    ۴۴
۲-۳-۱۲-۴-  منطقه فوتوسفر    ۴۴
۲-۳-۱۲-۵-  منطقه کرومسفر    ۴۴
۲-۳-۱۲-۶-  منطقه انتقالی   ۴۵
۲-۳-۱۳-    تاج خورشید    ۴۵
۲-۳-۱۳-۱-  بادهای خورشیدی    ۴۵
۲-۳-۱۳-۲-  فعالیت های خورشیدی   ۴۶
۲-۳-۱۳-۳-  زبانه های خورشیدی   ۴۶
۲-۳-۱۳-۴-  لکه های خورشیدی   ۴۶
۳-   فصل سوم :
۳-۱-   سلول خورشیدی ساخته شده از ویفر تک بلوری   ۴۹
۳-۱-۱-    انرژی مورد نیاز بشر و انرژی خورشیدی   ۵۰
۳-۱-۲-     ساختار باتری خورشیدی   ۵۰
۳-۱-۳-     عملکرد باتری خورشیدی   ۵۱
۳-۱-۴-     فناوری های ساخت سلول خورشیدی   ۵۱
۳-۱-۵-     ساخت سلول های خورشیدی با استفاده از مواد عالی   ۵۲
۳-۱-۶-     انرژی خورشیدی   ۵۲
۳-۱-۶-۱-  آب گرم خورشیدی   ۵۳
۳-۱-۶-۲-  تولید برق از طریق گرمای خورشیدی   ۵۳
۳-۱-۶-۳-  سلول های خورشیدی یا انرژی فتوولتایی   ۵۴
۴-   فصل چهارم :
۴-۱-   روش های استفاده از انرژی خورشیدی   ۵۷
۵-   فصل پنجم :
۵-۱-   شرکت آرسس جم    ۵۹
۵-۱-۱-    خلاصه خدمات بهینه سازی در بخش ساختمان   ۵۹
۵-۱-۲-     ضرورت بهینه سازی مصرف انرژی در ساختمان   ۶۰
۵-۲-   نصب پنل های خورشیدی   ۶۴
۵-۲-۱-     پنل های خورشیدی   ۶۵
۵-۲-۲-     مزایای استفاده از پانل های خورشیدی   ۶۶
۵-۲-۳-   موارد کاربرد   ۶۶
۵-۲-۴-   قیمت پنل های خورشیدی   ۶۷
۵-۲-۵-   نیروگاه ۲۰ کیلو واتی خورشیدی   ۶۹
۵-۳-   استفاده از آبگرمکن های خورشیدی    ۷۰
۵-۳-۱-   اجزاء اصلی آبگرمکن خورشیدی ترموسیفونی   ۷۱
۵-۴-   واحد مشاوره و راه اندازی سیستم های تولید برق از انرژی خورشیدی   ۷۳
۵-۴-۱-    ساخت دستگاه های گرمایش تابشی   ۷۳
۵-۴-۲-   بر آورد اقتصادی سیستم آبگرمکن خورشیدی   ۷۴
۵-۴-۳-   محاسبه بازگشت سرمایه   ۷۴
۶-   فصل ششم  :
۶-۱-   قسمت ساخت باتری خورشیدی یا SOLAR SELL   ۷۵
۶-۱-۱-    سلول خورشیدی یا سولار   ۷۶
۶-۱-۱-۱-  اتم ها ، حفره ها و الکترون ها   ۷۶
۶-۱-۲-   LCD   ۷۷
۶-۱-۳-    آی سی حرارتی LM35   ۸۱
۶-۱-۳-۱-  مزایای آی سی ATMEGA8   ۸۱
۶-۱-۴-   معرفی پایه های ATMEGA8   ۸۲
۶-۱-۵-   برنامه نوشته شده برای سولار سل   ۸۴
۶-۲-   قسمت ساخت ساعت دیجیتال   ۹۲
۷-   نتیجه گیری    ۹۵
۸-   منابع     ۹۶

مقدمه

 سهم زمین در دریافت انرژی از خورشید حدودا از کل انرژی تابشی آن می‌باشد . خورشید نه تنها خود منبع عظیم انرژی است، بلکه سرآغاز حیات و منشاء تمام انرژی های دیگر است. طبق برآوردهای علمی در حدود ۶۰۰۰ میلیون سال از تولد این گوی آتشین می‌گذرد و در هر ثانیه ۲/۴ میلیون تن از جرم خورشید به انرژی تبدیل می‌شود . با توجه به وزن خورشید که حدود ۳۳۳ هزار برابر وزن زمین است. این کره نورانی را می‌توان به‌عنوان منبع عظیم انرژی تا ۵ میلیارد سال آینده به حساب آورد .

قطر خورشید ۶۱۰ × ۳۹/۱ کیلومتر است و از گاز هایی نظیر هیدروژن (۸/۸۶ درصد) هلیوم (۳ درصد) و ۶۳ عنصر دیگر که مهمترین آنها اکسیژن ، کربن ، نئون و نیتروژن است تشکیل شده ‌است . میزان دما در مرکز خورشید حدود ۱۰ تا ۱۴ میلیون درجه سانتیگراد می‌باشد که از سطح آن با حرارتی نزدیک به ۵۶۰۰ درجه و به صورت امواج الکترو مغناطیسی در فضا منتشر می‌شود . زمین در فاصله ۱۵۰ میلیون کیلومتری خورشید واقع است و ۸ دقیقه و ۱۸ ثانیه طول می‌کشد تا نور خورشید به زمین برسد .

جالب است بدانید که سوختهای فسیلی ذخیره شده در اعماق زمین، انرژی های باد و آبشار و امواج دریاها و بسیاری موارد دیگر از جمله نتایج همین مقدار انرژی دریافتی زمین از خورشید می‌باشد .

خورشید برای بیلیونها سال انرژی را تولید کرده است . انرژی خورشیدی ، پرتوهای خورشید است که به زمین می رسد . .

انرژی خورشید به طور مستقیم یا غیر مستقیم می تواند دیگر اشکال انرژی تبدیل شود، همانند گرما و الکتریسیته. موانع اصلی (مشکلات، یا انتشار برای فائق آمدن) انرژی خورشیدی شامل  :

۱ –   روشها متغیر و متناوب که آن به سطح می رسد .

۲ –  ناحیه بزرگ برای جمع آوری و ذخیره آن در یک سرعت مفید مورد نیاز است .

انرژی خورشید برای حرارت آب، برای استفاده دینامیکی ، حرارت فضایی ساختمانها، خشک کردن تولیدات کشاورزی و تولید انرژی الکتریسیته مورد استفاده قرار می گیرد .

در سال ۱۸۳۰ شاره شنای انگلیسی به نام جون هر شل John Herschel یک جعبه جمع آوری خورشیدی را برای پختن غذا در طول یک سفر در آفریقا استفاده کرد . هم اکنون مردم تلاش می کنند انرژی خورشیدی را برای چیزهای زیادی استفاده کنند .

کاربردهای الکتریکی فتوو لتایک ها را آزمایش می کنند یک فرایند که توسط آن انرژی نور خورشید به طور مستقیم به الکتریسیته تبدیل می شود. الکتریسیته می تواند به طور مستقیم از انرژی خورشید تولید شود و ابزارهای فتوولتایک استفاده کند یا به طور غیر مستقیم از ژنراتورهای بخار ذخایر حرارتی خورشیدی را برای گرما بخشیدن به یک سیال کاربردی مورد استفاده قرار می دهند .

انرژی فتو ولتایک :

انرژی فتو ولتایک ، تبدیل نور خورشید به الکتریسیته از میان یک سلول فتو ولتاتیک (pvs) می باشد ، که بطور معمول یک سلول خورشیدی نامیده می شود . سلول خورشیدی یک ابزار غیر مکانیکی است که معمولاً از آلیاز سیلیکون ساخته شده است . نور خورشید از فتونها ، یا ذرات انرزی خورشیدی ساخته شده است این فتونها مغادیر متغییر انرژی را شامل می شود مشابه طول مولد های متفاوت اسپکتروم های نوری هستند . وقتی فتونها به یک سلول فتو ولتاتیک بر خورد می کند ، ممکن است منعکس شوند، مستفیم از میان آن عبور کنند، یا جذب شوند. فقط فتونها جذب شده انرژی را برای تولید الکتریسیته فراهم می کنند.وقتی که نور خورشید کافی یا انرژی توسط جسم نیمه رسانا جذب شود، الکترون از اتم های جسم جابجا می شوند .

رفتار خاصی سطح جسم در طول ساختن باعث می شود سطح جلویی سلول که برای الکترون های آزاد بیشتر پذیرش یابد.بنا براین الکترون ها بطور طبیعی به سطح مهاجرت می کنند .

زمانی که الکترون ها موقعیت n را ترک می کنند و سوراخ هایی شکل می گیرد . تعداد الکترونها زیاد است ، هر کدام یک بار منفی را حمل می کنند و به طرف جلو سطح سلول می روند ، در نتیجه عدم توازون بار بین سلولهای جلویی و سطوح عقبی یک پتانسیل ولتاژ شبیه قطب های مثبت ومنفی یک باطری ایجاد می شود .

وقتی که دو سطح از میان یک راه داخلی مرتبط می شود ، الکتریسیته جریان می یابد. سلول فتو ولتاتیک قاعده بلوک ساختمان یک سیستم pv است . سلولهای انفرادی می توانند در اندازه هایی از حدود cm 1 تا cm10 از این سو به آن سو متغیر می شود .

 با این وجود ، توان ۱ یا ۲ وات تولید می کند ، که انرژی کافی برای بیشتر کار بردها مناسب نیست . برای اینکه بازده انرژی را افزایش دهیم ، سلولها بطور الکتریکی به داخل هوای بسته یک مدول سخت مرتبط می شود .

 مدولها می توانند بیشتر برای شکل گیری یک آرایش مرتبط شوند . اصطلاح آرایش به کل صفحه انرژی اشاره می کند، اگر چه آن از یک یا چند هزار مدول ساخته شده باشد ، آن تعداد مدولهای مورد نیاز می توانند بهم مرتبط شوند برای اینکه اندازه آرایش مورد نیاز (تولید انرژی) را تشکیل دهند .

 اجرای یک آرایش فتو ولتاتیک به انرژی خورشید وابسته است . شرایط آب و هوایی (همانند ابر و مه) تاثیر مهمی روی انرزی خورشیدی دریافت شده توسط یک آرایش pv و در عوض، اجرایی آن دارد. بیشتر تکنولوژی مدول های فتو ولتاتیک در حدود ۱۰ درصد موثر هستند در تبدیل انرژی خورشید با تحقیق بیشتر مرتبط شوند برای اینکه این کار را به ۲۰ درصد افزایش دهند .

سلولهای pv که در سال ۱۹۵۴ توسط تحقیقات تلفنی بل bell کشف شد حساسیت یک آب سیلیکونی حاضر به خورشید را به طور خاصی آزمایش کرد . ابتدا در گذشته در دهه ۱۹۵۰،pvs برای تامین انرژی قمر های فضا در یک مورد استفاده قرار گرفتند .

 موفقیت pvs در فضا کاربرد های تجاری برای تکنولوژی pvs تولید کرد . ساده ترین سیستم های فتو ولتاتیک انرژی تعداد زیادی از ماشین حساب های کوچک و ساعتهای مچی را هر روز استفاده کردند. بیشتر سیستم های پیچیده الکتریسیته را برای پمپاژ آب ، انرژی ابزارهای ارتباطی ، و حتی فراهم کردن الکتریسیته برای خانه هایمان فراهم می کنند .

 تبدیل فتو ولتاتیک به چندین دلیل مفید است . تبدیل نور خورشید به الکتریسیته مستقیم است ، بنابراین سیستم های تولید کننده مکانیکی به حجم زیادی لازم نیستند . خصوصیت مدولی انرژی فتو ولتاتیک اجازه می دهد به طور سریع آرایش ها در هر اندازه مورد نیاز یا اجازه داده شده نصب شوند .

 همچنین ، تاثیر محیطی یک سیستم فتو ولتاتیک حد اقل است ، آب را برای سیستم نیاز ندارد پختن و تولید محصول فرعی نیست . سلولهای فتوولتاتیک، همانند باتریها ، جریان مستقیم (dc) را تولید می کنند که به طور عمومی برای برای راههای کوچکی مورد استفاده است (ابزار الکترونیک) . وقتی که جریان مستقیم از سلولهای فتوولتاتیک برای کاربردهای تجاری یا لحیم کردن کار برد های الکتریکی استفاده می شود . شبکه های الکتریکی بایستی به جریان متناوب (AC) برای استفاده تبدیل کننده ها تبدیل شوند ، ابزارهای حالت جامد که جریان مستقیم را به جریان متناوب تبدیل می کنند . به طور تاریخی PVS در جاهای دور برای تولید الکتریسیته بکار گرفته شده است . با این وجود یک بازار برای تولید از PVS را توزیع کنند ممکن است با بی نظمی قیمتهای تبدیل و توزیع همزمان با بی نظمی الکتریکی توسعه داده شود .

جایگزین ژنراتو های کوچک مقیاس عددی در تغذیه کنندهای الکتریکی می توانند اقتصاد واعتبار سیستم توزیع را بهبود بخشد .

فصل اول :

۱-۱- تاریخچه

شناخت انرژی خورشیدی و استفاده از آن برای منظورهای مختلف به زمان ماقبل تاریخ باز می‌گردد . شاید به دوران سفالگری ، در آن هنگام روحانیون معابد به کمک جامهای بزرگ طلائی صیقل داده شده و اشعه خورشید ، آتشدانهای محرابها را روشن می‌کردند . یکی از فراعنه مصر معبدی ساخته بود که با طلوع خورشید درب آن باز و با غروب خورشید درب بسته می‌شد .

ولی مهم‌ترین روایتی که درباره استفاده از خورشید بیان شده داستان ارشمیدس دانشمند و مخترع بزرگ یونان قدیم می‌باشد که ناوگان روم را با استفاده از انرژی حرارتی خورشید به آتش کشید گفته می‌شود که ارشمیدس با نصب تعداد زیادی آئینه‌های کوچک مربعی شکل در کنار یکدیگر که روی یک پایه متحرک قرار داشته‌است اشعه خورشید را از راه دور روی کشتیهای رومیان متمرکز ساخته و به این ترتیب آنها را به آتش کشیده‌ است . در ایران نیز معماری سنتی ایرانیان باستان نشان دهنده توجه خاص آنان در استفاده صحیح و مؤثر از انرژی خورشید در زمان‌های قدیم بوده ‌است .

با وجود آنکه انرژی خورشید و مزایای آن در قرون گذشته به خوبی شناخته شده بود ولی بالا بودن هزینه اولیه چنین سیستمهایی از یک طرف و عرضه نفت و گاز ارزان از طرف دیگر سد راه پیشرفت این سیستمها شده بود تا اینکه افزایش قیمت نفت در سال ۱۹۷۳ باعث شد که کشورهای پیشرفته صنعتی مجبور شدند به مسئله تولد انرژی از راههای دیگر (غیر از استفاده سوختهای فسیلی) توجه جدی‌تری نمایند .

۱ -۱ -۱ – کاربردهای انرژی خورشید

در عصر حاضر از انرژی خورشیدی توسط سیستم‌های مختلف و برای مقاصد متفاوت استفاده و بهره‌گیری می‌شود که عبارت‌اند از :

۱-     استفاده از انرژی حرارتی خورشید برای مصارف خانگی، صنعتی و نیروگاهی .

۲-        تبدیل مستقیم پرتوهای خورشید به الکتریسیته بوسیله تجهیزاتی به نام فتوولتائیک .

۲-۱-۱-  استفاده از ا نرژی حرارتی خورشید

این بخش از کاربردهای انرژی خورشید شامل دو گروه نیروگاهی و غیر نیروگاهی می‌باشد .

۱-۲- ۱-۱-  کاربردهای نیروگاهی

تأسیساتی که با استفاده از آنها انرژی جذب شده حرارتی خورشید به الکتریسیته تبدیل می‌شود نیروگاه حرارتی خورشیدی نامیده می‌شود این تأسیسات بر اساس انواع متمرکز کننده‌های موجود و بر حسب اشکال هندسی متمرکز کننده‌ها به سه دسته تقسیم می‌شوند :

۱-     نیروگاههایی که گیرنده آنها آینه‌های سهموی ناودانی هستند .

۲-   نیروگاه‌هایی که گیرنده آنها در یک برج قرار دارد و نور خورشید توسط آینه‌های بزرگی به نام هلیوستات به آن منعکس می‌شود (دریافت کننده مرکزی) .

۳-     نیروگاه‌هایی که گیرنده آنها بشقابی سهموی (دیش) می‌باشد .

قبل از توضیح در خصوص نیروگاه خورشیدی بهتر است شرح مختصری از نحوه کارکرد نیروگاه‌های تولید الکتریسیته داده شود . بهتر است بدانیم در هر نیروگاهی اعم از نیروگاههای آبی ، نیروگاههای بخاری و نیروگاههای گازی برای تولید برق از ژنراتورهای الکتریکی استفاده می‌شود که با چرخیدن این ژنراتورها برق تولید می‌شود . این ژنراتورهای الکتریکی انرژی دورانی خود را از دستگاهی بنام توربین تأمین می‌کنند . بدین ترتیب می‌توان گفت که ژنراتورها انرژی جنبشی را به انرژی الکتریکی تبدیل می‌کنند .

تأمین کننده انرژی جنبشی ژنراتورها ، توربین‌ها هستند توربینها انواع مختلف دارند در نیروگاههای بخاری توربینهایی وجود دارند که بخار با فشار و دمای بسیار بالا وارد آنها شده و موجب به گردش در آمدن پره‌های توربین می‌گردد . در نیروگاه‌های آبی که روی سدها نصب می‌شوند انرژی پتانسیل موجود در آب موجب به گردش در آمدن پره‌های توربین می‌شود .

بدین ترتیب می‌توان گفت در نیروگاههای آبی انرژی پتانسیل آب به انرژی جنبشی و سپس به الکتریکی تبدیل می‌شود ، در نیروگاههای حرارتی بر اثر سوختن سوختهای فسیلی مانند مازوت ، آب موجود در سیستم بسته نیروگاه داخل دیگ بخار (بویلر) به بخار تبدیل می‌شود و بدین ترتیب انرژی حرارتی به جنبشی و سپس به الکتریکی تبدیل می‌شود در نیروگاههای گازی توربینهایی وجود دارد که بطور مستقیم بر اثر سوختن گاز به حرکت درآمده و ژنراتور را می‌گرداند و انرژی حرارتی به جنبشی و سپس به الکتریکی تبدیل می‌شود .

و اما در نیروگاههای حرارتی خورشیدی وظیفه اصلی بخش‌های خورشیدی تولید بخار مورد نیاز برای تغذیه توربینها است یا به عبارت دیگر می‌توان گفت که این نوع نیروگاهها شامل دو قسمت هستند :

۱-     سیستم خورشیدی که پرتوهای خورشید را جذب کرده و با استفاده از حرارت جذب شده تولید بخار می‌نماید .

۲-     سیستمی موسوم به سیستم سنتی که همانند دیگر نیروگاههای حرارتی بخار تولید شده را توسط توربین و ژنراتور به الکتریسیته تبدیل می‌کند .

۱-۱-۲-۱-۱-  نیروگاه های حرارتی خورشید از نوع سهموی خطی

در این نیروگاهها ، از منعکس کننده‌هایی که به صورت سهموی خطی می‌باشند جهت تمرکز پرتوهای خورشید در خط کانونی آنها استفاده می‌شود و گیرنده به صورت لوله‌ای در خط کانونی منعکس کننده‌ها قرار دارد . در داخل این لوله روغن مخصوصی در جریان است که بر اثر حرارت پرتوهای خورشید گرم و داغ می‌گردد . روغن داغ از مبدل حرارتی عبور کرده و آب را به بخار به مدارهای مرسوم در نیروگاههای حرارتی انتقال داده می‌شود تا به کمک توربین بخار و ژنراتور به توان الکتریکی تبدیل گردد .

برای بهره‌گیری بیشتر و افزایش بازدهی لوله دریافت کننده سطح آن را با اکسید فلزی که ضریب بالایی دارد پوشش می‌دهند و همچنین در محیط اطراف آن لوله شیشه‌ای به صورت لفاف پوشیده می‌شود تا از تلفات گرمایی و افت تشعشعی جلوگیری گردد و نیز از لوله دریافت کننده محافظت بعمل آید .

ضمناً بین این دو لوله خلاء بوجود می‌آوردند برای آنکه پرتوهای تابشی خورشید در تمام طول روز به صورت مستقیم به لوله دریافت کننده برسد .

در این نیروگاهها یک سیستم ردیاب خورشید نیز وجود دارد که بوسیله آن آینه‌های شلجمی دائماً خورشید را دنبال می‌کنند و پرتوهای آن را روی لوله دریافت کننده متمرکز می‌نمایند .

 تغییرات تابش خورشید در این نیروگاهها توسط منبع ذخیره و گرمکن سوخت فسیلی جبران می‌شوند . در چند کشور نظیر ایالات متحده آمریکا ، اسپانیا ، مصر ، مکزیک ، هند و مراکش از نیروگاه‌های سهموی خطی استفاده شده ‌است که این نیروگاهها یا در مرحله ساخت و یا در مرحله بهره‌برداری قرار دارند . در ایران نیز تحقیقات و مطالعاتی در زمینه این نیروگاهها انجام شده و پروژه یک نیروگاه تحقیقاتی با ظرفیت ۳۵۰ کیلو وات توسط سازمان انرژیهای نو ایران در شیراز در حال انجام می‌باشد و انتظار می‌رود تا پایان سال ۸۳ به بهره ‌برداری برسد .

کلیه مراحل مطالعاتی، طراحی و ساخت این نیروگاه‌ به طور کامل توسط مختصصین و مهندسان ایرانی انجام می‌پذیرد .

 بدیهی است که با افزایش ظرفیت فنی و علمی که در اثر اجرای پروژه نیروگاه خورشیدی شیراز عابد محققین مجرب ایرانی می‌شود ایران در زمره محدود کشورهای سازنده نیروگاه‌های خورشید از نوع متمرکز کننده‌های سهموی خطی قرار خواهند گرفت .

۲-۱-۲-۱-۱-  نیروگاههای حرارتی از نوع دریافت کننده مرکزی

در این نیروگاه‌ها پرتوهای خورشیدی توسط مزرعه‌ای متشکل از تعداد زیادی آینه منعکس کننده بنام هلیوستات بر روی یک دریافت کننده که در بالای برج نسبتاً بلندی استقرار یافته ‌است متمرکز می‌گردد . در نتیجه روی محل تمرکز پرتوها انرژی گرمایی زیادی بدست می‌آید که این انرژی بوسیله سیال عامل که داخل دریافت کننده در حرکت است ، جذب می‌شود و بوسیله مبدل حرارتی به سیستم آب و بخار مرسوم در نیروگاه‌های سنتی منتقل شده و بخار فوق گرم در فشار و دمای طراحی شده برای استفاده در توربین ژنراتور تولید می‌گردد .

این سیال عامل در مبدلهای حرارتی در کنار آب قرار گرفته و موجب تبدیل آن به بخار با فشار و حرارت بالا می‌گردد . در برخی از سیستم‌ها سیال عامل آب است و مستقیماً در داخل دریافت کننده به بخار تبدیل می‌شود .

برای استفاده دائمی از این نوع نیروگاه‌ در زمانی که تابش خورشید وجود ندارد مثلاً ساعات ابری یا شبها از سیستم‌های ذخیره کننده حرارت و یا احیاناً از تجهیزات پشتیبانی که ممکن است از سوخت فسیلی استفاده کنند جهت ایجاد بخار برای تولید برق کمک گرفته می‌شود .

مطالعات و تحقیقات در زمینه فناوری و سیستمهای این نیروگاه‌ها ادامه دارد و آزمایشگاهها و مؤسسات متعددی در سراسر دنیا در این زمینه فعالیت می‌کنند .

 مطالعات ساخت اولین نیروگاه خورشیدی ایران از نوع دریافت کننده مرکزی توسط سازمان انرژی های نو ایران و با کمک شرکتهای مشاور و سازنده داخلی با ظرفیت یک مگاوات و سیال عامل آب و بخار در طالقان جریان دارد . کلیه مطالعات اولیه و پتانسیل سنجی و طراحی نیروگاه به انجام رسیده و یک نمونه هلیوستات نیز ساخته شده ‌است .

  ۳-۱-۲-۱-۱-  نیروگاه‌های حرارتی از نوع بشقابی

در این نیروگاهها از منعکس کننده‌هایی که به صورت شلجمی بشقابی می‌باشد جهت تمرکز نقطه‌ای پرتوهای خورشیدی استفاده می‌گردد و گیرنده‌هایی که در کانون شلجمی قرار می‌گیرند به کمک سیال جاری در آن انرژی گرمایی را جذب نموده و به کمک یک ماشین حرارتی و ژنراتور آن را به نوع مکانیکی و الکتریکی تبدیل می‌نماید .

۴-۱-۲-۱-۱-  دودکش‌های خورشیدی

روش دیگر برای تولید الکتریسیته از انرژی خورشید استفاده از برج نیرو یا دودکش‌های خورشیدی می‌باشد در این سیستم از خاصیت دودکش‌ها استفاده می‌شود به این صورت که با استفاده از یک برج بلند به ارتفاع حدود ۲۰۰ متر و تعداد زیادی گرم خانه‌های خورشیدی که در اطراف آن است هوای گرمی که بوسیله انرژی خورشیدی در یک گرم خانه تولید می‌شود و به طرف دودکش یا برج که در مرکز گلخانه‌ها قرار دارد ، هدایت می‌شود .

 این هوای گرم بعلت ارتفاع زیاد برج با سرعت زیاد صعود کرده و باعث چرخیدن پروانه و ژنراتوری که در پایین برج نصب شده ‌است می‌گردد و بوسیله این ژنراتور برق تولید می‌شود هم اکنون یک نمونه از این سیستم در ۱۶۰ کیلومتری جنوب مادرید احداث گردیده که ارتفاع برج آن به ۲۰۰ متر می‌رسد .

 ۳-۱-۱-  مزایای نیروگاههای خورشیدی

نیروگاه‌های خورشیدی که انرژی خورشید را به برق تبدیل می‌کنند امید است در آینده با مزایای قاطعی که در برابر نیروگاه‌های فسیلی و اتمی دارند به خصوص اینکه سازگار با محیط زیست می‌باشند ، مشکل برق بخصوص در دوران انجام ذخائر نفت و گاز را حل نمایند . تأسیس و بکارگیری نیروگاه‌های خورشیدی آینده‌ای پر ثمر و زمینه‌ای گسترده را برای کمک به خودکفایی و قطع وابستگی کشور به صادرات نفت فراهم خواهد کرد . اکنون شایسته‌است که به ذکر چند مورد از مزایای این نیروگاه‌ها بپردازیم .

 ۱-     تولید برق بدون مصرف سوخت :

۲-   نیروگاه‌های خورشیدی نیاز به سوخت ندارند و برخلاف نیروگاه‌های فسیلی که قیمت برق تولیدی آنها تابع قیمت نفت بوده و همیشه در حال تغییر می‌باشد . در نیروگاه‌های خورشیدی این نوسان وجود نداشته و می‌توان بهای برق مصرفی را برای مدت طولانی ثابت نگهداشت .

۳-     عدم احتیاج به آب زیاد :

۴-   نیروگاه‌های خورشیدی بخصوص دودکشهای خورشیدی با هوای گرم احتیاج به آب ندارند لذا برای مناطق خشک مثل ایران بسیار حائز اهمیت می‌باشند . (نیروگاه‌های حرارتی سنتی هنگام فعالیت نیاز به آب مصرفی زیادی دارند) .

۵-     عدم آلودگی محیط زیست :

۶-   نیروگاه‌های خورشیدی ضمن تولید برق هیچگونه آلودگی در هوا نداشته و مواد سمّی و مضر تولید نمی‌کنند در صورتی که نیروگاه‌های فسیلی هوا و محیط اطراف خود را با مصرف نفت ، گاز و یا ذغال سنگ آلوده کرده و نیروگاه‌های اتمی با تولید زباله‌های هسته‌ای خود که بسیار خطرناک و رادیواکتیو هستند محیط زندگی را آلوده و مشکلات عظیمی را برای ساکنین کره زمین بوجود می‌آورند .

۷-     امکان تأمین شبکه‌های کوچک و ناحیه‌ای :

۸-   نیروگاه‌های خورشیدی می‌توانند با تولید برق به شبکه سراسری برق نیرو برسانند و در عین امکان تأمین شبکه‌های کوچک ناحیه‌ای ، احتیاج به تأسیس خطوط فشار قوی طولانی جهت انتقال برق ندارند و نیاز به هزینه زیاد احداث شبکه‌های انتقال نمی‌باشد .

۹-    استهلاک کم و عمر زیاد :

۱۰-  نیروگاه‌های خورشیدی بدلایل فنی و نداشتن استهلاک زیاد دارای عمر طولانی می‌باشند در حالی که عمر نیروگاه‌های فسیلی بین ۱۵ تا ۳۰ سال محاسبه شده ‌است .

۱۱- عدم احتیاج به متخصص :

۱۲- نیروگاه‌های خورشیدی احتیاج به متخصص عالی ندارند و می‌توان آنها را بطور اتوماتیک بکار انداخت ، در صورتی که در نیروگاه‌های اتمی وجود متخصصین در سطح عالی ضروری بوده و این دستگاهها احتیاج به مراقبتهای دائمی و ویژه دارند .

۴-۱-۱-  کاربردهای غیر نیروگاهی

کابردهای غیر نیروگاهی از انرژی حرارتی خورشید شامل موارد متعددی می‌باشد که اهم آنها عبارت‌اند از : آبگرمکن و حمام خورشیدی ، سرمایش و گرمایش خورشیدی ، آب شیرین کن خورشیدی ، خشک کن خورشیدی ، اجاق خورشیدی ، کوره‌های خورشیدی و خانه‌های خورشیدی .

۱-     آبگرمکن‌های خورشیدی و حمام خورشیدی :

۲-    تولید آب گرم مصرفی ساختمانها اقتصادی‌ترین روشهای استفاده از انرژی خورشیدی است می‌توان از انرژی حرارتی خورشید جهت تهیه آب گرم بهداشتی در منازل و اماکن عمومی به خصوص در مکانهایی که مشکل سوخت رسانی وجود دارد استفاده کرد . چنانچه ظرفیت این سیستمها افزایش یابد می‌توان از آنها در حمامهای خورشیدی نیز استفاده نمود . تاکنون با توجه به موقعیت جغرافیایی ایران تعداد زیادی آب گرمکن خورشیدی و چندین دستگاه حمام خورشیدی در نقاط مختلف کشور از جمله استان‌های خراسان ، سیستان و بلوچستان و یزد نصب و راه اندازی شده ‌است .

۳-     گرمایش و سرمایش ساختمان و تهویه مطبوع خورشیدی :

۴-   اولین خانه خورشیدی در سال ۱۹۳۹ساخته شد که در آن از مخزن گرمای فصلی برای بکارگیری گرمای آن در طول سال استفاده شده است . گرمایش و سرمایش ساختمانها با استفاده از انرژی خورشید ، ایده تازه‌ای بود که در سالهای ۱۹۳۰ مطرح شد و در کمتر از یک دهه به پیشرفتهای قابل توجهی رسید . با افزودن سیستمی معروف به سیستم تبرید جذبی به سیستم‌های خورشیدی می‌توان علاوه بر آب گرم مصرفی و گرمایش از این سیستم‌ها در فصول گرما برای سرمایش ساختمان نیز استفاده کرد .

۵-     آب شیرین کن خورشیدی :

۶-   هنگامی که حرارت دریافت شده از خورشید با درجه حرارت کم روی آب شور اثر کند تنها آب تبخیر شده و املاح باقی می‌ماند . سپس با استفاده از روشهای مختلف می‌توان آب تبخیر شده را تنظیم کرده و به این ترتیب آب شیرین تهیه کرد . با این روش می‌توان آب بهداشتی مورد نیاز در نقاطی که دسترسی به آب شیرین ندارند مانند جزایر را تأمین کرد .

۷-   آب شیرین خورشیدی در دو اندازه خانگی و صنعتی ساخته می‌شوند . در نوع صنعتی با حجم بالا می‌توان برای استفاده شهرها آب شیرین تولید کرد .

۸-     خشک کن خورشیدی :

۹-     خشک کردن مواد غذایی برای نگهداری آنها از زمانهای بسیار قدیم مرسوم بوده و انسان‌های نخستین خشک کردن را یک هنر می‌دانستند .

۱۰- خشک کردن عبارت است از گرفتن قسمتی از آب موجود در مواد غذایی و سایر محصولات که باعث افزایش عمر انباری محصول و جلوگیری از رشد باکتریها می‌باشد . در خشک کن‌های خورشیدی بطور مستقیم و یا غیر مستقیم از انرژی خورشیدی جهت خشک نمودن مواد استفاده می‌شود و هوا نیز به صورت طبیعی یا اجباری جریان یافته و باعث تسریع عمل خشک شدن محصول می‌گردد . خشک کن‌های خورشیدی در اندازه‌ها و طرحهای مختلف و برای محصولات و مصارف گوناگون طراحی و ساخته می‌شوند .

۱۱- اجاقهای خورشیدی :

۱۲-  دستگاههای خوراک پز خورشیدی اولین بار بوسیله شخصی بنام نیکلاس ساخته شد . اجاق او شامل یک جعبه عایق بندی شده با صفحه سیاه رنگی بود که قطعات شیشه‌ای درپوش آنرا تشکیل می‌داد اشعه خورشید با عبور از میان این شیشه‌ ها وارد جعبه شده و بوسیله سطح سیاه جذب می‌شد سپس درجه حرارت داخل جعبه را به ۸۸ درجه افزایش می‌داد . اصول کار اجاق خورشیدی جمع آوری پرتوهای مستقیم خورشید در یک نقطه کانونی و افزایش دما در آن نقطه می‌باشد . امروزه طرحهای متنوعی از این سیستم‌ها وجود دارد که این طرحها در مکانهای مختلفی از جمله آفریقای جنوبی آزمایش شده و به نتایج خوبی نیز رسیده‌اند . استفاده از این اجاقها به ویژه در مناطق شرقی کشور ایران که با مشکل کمبود سوخت مواجه می‌باشند بسیار مفید خواهد بود .

۱۳- کوره خورشیدی :

۱۴- در قرن هجدهم نوتورا اولین کوره خورشیدی را در فرانسه ساخت و بوسیله آن یک تل چوبی را در فاصله ۶۰ متری آتش زد .

۱۵-  بسمر پدر فولاد جهان نیز حرارت مورد نیاز کوره خود را از انرژی خورشیدی تأمین می‌کرد . متداول ترین سیستم یک کوره خورشیدی متشکل از دو آینه یکی تخت و دیگری کروی می‌باشد . نور خورشید به آینه تخت رسیده و توسط این آینه به آینه کروی بازتابیده می‌شود . طبق قوانین اپتیک هر گاه دسته پرتوی موازی محور آینه با آن برخورد نماید در محل کانون متمرکز می‌شوند به این ترتیب انرژی حرارتی گسترده خورشید در یک نقطه جمع می‌شود که این نقطه به دماهای بالایی می‌رسد . امروزه پروژه‌های متعددی در زمینه کوره‌های خورشید در سراسر جهان در حال طراحی و اجراء می‌باشد .

۱۶-  خانه‌های خورشیدی :

۱۷- ایرانیان باستان از انرژی خورشیدی برای کاهش مصرف چوب در گرم کردن خانه‌های خود در زمستان استفاده می‌کردند . آنان ساختمانها را به ترتیبی بنا می‌کردند که در زمستان نور خورشید به داخل اتاقهای نشیمن می‌تابید ولی در روزهای گرم تابستان فضای اتاق در سایه قرار داشت . در اغلب فرهنگ‌های دیگر دنیا نیز می‌توان نمونه‌هایی از این قبیل طرحها را مشاهده نمود . در سالهای بین دو جنگ جهانی در اروپا و ایالات متحده طرحهای فراوانی در زمینه خانه‌های خورشیدی مطرح و آزمایش شد . از آن زمان به بعد تحول خاصی در این زمینه صورت نگرفت . حدود چند سالی است که معماران بطور جدی ساخت خانه‌های خورشیدی را آغاز کرده‌اند و به دنبال تحول و پیشرفت این تکنولوژی به نتایج مفیدی نیز دست یافته‌اند مثلاً در ایالات متحده در سال ۱۸۹۰ به تنهایی حدود ۱۰ تا ۲۰ هزار خانه خورشیدی ساخته شده‌است . در این گونه خانه‌ها سعی می‌شود از انرژی خورشید برای روشنایی ،  تهیه آب گرم بهداشتی ،  سرمایش و گرمایش ساختمان استفاده شود و با بکار بردن مصالح ساختمانی مفید از اتلاف گرما و انرژی جلوگیری شود .

۱۸- در ایران نیز پروژه ساخت اولین ساختمان خورشیدی واقع در ضلع شمالی دانشگاه علم و صنعت و به منظور مطالعه و پژوهش در خصوص بهینه سازی مصرف انرژی و امکان بررسی روشهای استفاده از انواع انرژیهای تجدیدپذیر به ویژه انرژی خورشیدی اجرا گردیده‌است .

۵-۱-۱-  سیستمهای فتوولتاییک

به پدیده‌ای که در اثر تابش نور بدون استفاه از مکانیزم‌های محرک، الکتریسیته تولید کند پدیده فتوولتائیک و به هر سیستمی که از این پدیده‌ها استفاده کند سیستم فتوولتائیک گویند . سیستم‌های فتوولتائیک یکی از پر مصرف‌ترین کاربرد انرژی‌های نو می‌باشند و تاکنون سیستم‌های گوناگونی با ظرفیت‌های مختلف (۵/۰ وات تا چند مگاوات) در سراسر جهان نصب و راه اندازی شده‌است و با توجه به قابلیت اطمینان و عملکرد این سیستم‌ها هر روزه بر تعداد متقاضیان آنها افزوده می‌شود . از سری و موازی کردن سلولهای آفتابی می‌توان به جریان و ولتاژ قابل قبولی دست یافت . در نتیجه به یک مجموعه از سلولهای سری و موازی شده پنل (Panel) فتوولتائیک می‌گویند . امروزه اینگونه سلولها عموماً از ماده سیلیسیم تهیه می‌شود و سیلیسیم مورد نیاز از شن و ماسه تهیه می‌شود که در مناطق کویری کشور، به فراوانی یافت می‌گردد . بنابراین از نظر تأمین ماده اولیه این سلولها هیچگونه کمبودی در ایران وجود ندارد . سیستمهای فتوولتائیک را می‌توان بطور کلی به دو بخش اصلی تقسیم نمود که بطور خلاصه به توضیح آنها می‌پردازیم .

۱-     پنلهای خورشیدی :

۲-    این بخش در واقع مبدل انرژی تابشی خورشید به انرژی الکتریکی بدون واسطه مکانیکی می‌باشد . لازم به این بخش در واقع کلیه مشخصات سیستم را کنترل کرده و توان ورودی پنلها را طبق طراحی انجام شده و نیاز مصرف کننده به بار یا باتری تزریق و کنترل می‌کند لازم به ذکر است که در این بخش مشخصات  و عناصر تشکیل دهنده با توجه به نیازهای بار الکتریکی و مصرف کننده و نیز شرایط آب و هوایی محلی تغییر می‌کند .

 ۳-     مصرف کننده یا بار الکتریکی :

۴-   با توجه به خروجی DC پنلهای فتوولتائیک ، مصرف کننده می‌تواند دو نوع DC یا AC باشد ، همچنین با آرایشهای مختلف پنلهای فتوولتائیک می‌توان نیاز مصرف کنندگان مختلف را با توانهای متفاوت تأمین نمود . با توجه به کاهش روز افزون ذخائر سوخت فسیلی و خطرات ناشی از بکارگیری نیروگاههای اتمی ، گمان قوی وجود دارد که در آینده‌ای نه چندان دور سلولهای خورشیدی به انرژی برق به‌عنوان جایگزین مناسب و بی خطر برای سوختهای فسیلی و نیروگاههای اتمی توسط بشر بکار گرفته شود .

۲-۱-۲- تقسیم بندی انواع انرژی

تمام مقالات و پایان نامه و پروژه ها به صورت فایل دنلودی می باشند و شما به محض پرداخت آنلاین مبلغ همان لحظه قادر به دریافت فایل خواهید بود. این عملیات کاملاً خودکار بوده و توسط سیستم انجام می پذیرد.

 جهت پرداخت مبلغ شما به درگاه پرداخت یکی از بانک ها منتقل خواهید شد، برای پرداخت آنلاین از درگاه بانک این بانک ها، حتماً نیاز نیست که شما شماره کارت همان بانک را داشته باشید و بلکه شما میتوانید از طریق همه کارت های عضو شبکه بانکی، مبلغ  را پرداخت نمایید.