تولید انرژی الکتریکی از انرژی خورشیدی

تولید انرژی الکتریکی از انرژی خورشیدی
رشته تحصیلی : منابع طبیعی

فرمت فایل : doc

تعداد صفحات : 157

حجم فایل (به کیلوبایت) : 3289

فرمت دانلود : رار/ زیپ

مبلغ : 10000 تومان

خرید و دانلود

تولید انرژی الکتریکی از انرژی خورشیدی 

مقدمه

فصل اول

چرا انرژی تجدید پذیر مهم است؟

جایگاه انرژی خورشیدی در تأمین الكتریسیته

ماژول های خورشیدی

فصل دوم

موقعیت فعلی و آینده انرژی طبیعی

طبقه بندی سیستم های خورشیدی

سیستم های شیمیایی خورشیدی

سیستم های فتوولتائیك

گردآورنده های خورشیدی تخت

بررسی اقتصادی سیستم های گرمایش خورشیدی

سرمایه گذاری

هزینه اولیه

كمك های اقتصادی

تحقیق، توسعه و نمایش كاركرد سیستم ها

- علوم محیطی

فصل سوم:

ثابت خورشیدی

سمت گیری رشته پانل ها

اندازه رشته پانل ها

رشته های سری و موازی

تلفات لوله

فصل چهارم:

سیستم های حرارتی خورشید

فصل پنجم:

آفتاب گیری در سطح زمین

شار پخشی

فصل ششم:

تبدیل مستقیم انرژی خورشیدی به كار – دستگاه های فتوولتایی:

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

جایگاه انرژی خورشیدی در تأمین الكتریسیته

از جمله سؤال های كه در رابطه با انرژی با آن موجه هستیم این است كه وضعیت انرژی در چند دهه آینده چگونه خواهد شد اقتصادی ترین منبع انرژی كدام است و آیا خورشید می توان به عنوان منبع انرژی با حرفه اقتصادی مطرح شود. نیاز به انرژی به وضوح بر همگان آشكار است و این نیاز به مرور با افزایش پیشرفت های تكنولوژیكی و جمعیت جهان بیشتر مشهود است آمارهای موجود نشان دهنده این ایست كه مصرف انرژی در دنیا به نحوی است كه به ازای هر 14 سال میزان تقاضا  دو برابر می گردد و تا كنون فقط برای انرژی الكتریكی در هر 10 سال تقریباً تقاضا دو برابر شده و این رشد میزان تقاضا در كشورهای در حال توسعه با شتاب بیشتری همراه بوده و تقریباً به ازای هر 7 سال دو برابر شده است. به طور مثال در اواخر دهه 1980 واردات نفت كشور آمریكا به حدود 7 میلیون بشكه در روز رسید كه تقریباً دو برابر (3/1 میلیون بشكه در روز) واردات آنها در سال 1980 بود این در حالی است كه مقدار نفت مصرفی برای تولید الكتریسیته در آمریكا حدود 4% اكثریت مصرفی در آمریكا را در بر می گیرد و 52% انرژی الكتریكی در آمریكا از ذغال سنگ تولید می شود. با اینكه اكثریت منابع تأمین الكتریسیته در آمریكا از ذغال سنگ استفاده می گردد اما قوانین مصوب در رابطه با محیط زیست به جهت ریزش باران های اسیدی ناشی از آلودگی سوزاندن ذغال سنگ و گرم شدن سطح زمین، آلودگی آب های سطح زمین
و ... مشكلاتی را در صنعت ذغال سنگ آمریكا به وجود آورده است و به همین سبب انتظار می رود كه مصرف نفت و گاز طبیعی كه نسبت به ذغال سنگ نسبتاً تمیزتر می‌باشد افزایش یابد ولی سوزاندن این مواد نیز سبب ایجاد آلودگی‌های كربنی
سولفوری می گردد افزایش روزافزون جمعیت و پیشرفت های تكنولوژی كه سبب ارتقاء سطح زندگی گردیده است عاملی است كه سبب افزایش تقاضا برای الكتریسیته خواهد شد. اگر نگاهی به میزان تقاضای تأمین الكتریسیته از منابع موجود در دنیا از سال 1960تا 1990 مورد بهره برداری قرار گرفته است بیاندازیم مشاهده می كنیم كه موارد بهره برداری از منابع مختلف در تأمین انرژی الكتریكی در جهتی است كه بیشتر از منافع فسیلی استفاده شده است.