انرژي خورشيدي
روي اين سياره است. بيش ار ۵۰۰۰ سال قبل، مردم خورشيد را پرستش مي‌كردند. اولين پادشاه مصر، خداي خورشيدي، به نام را (Ra) بود. در بين النهرين، خداي خورشيدي به نام شاماش (Shamash)،‌ خداي اعظم و برابر با عدالت بود. در يونان دو خداي خورشيد به نامهاي آپولو و هليوس وجود داشت. تأثير خورشيد در ساير اديان نيز نمايان است. زرتشتي، مذهب رومي، هندو، بودائي،‌ كاهن (انگليس)، آزتگ (مكزيك) و خيلي از قبايل بومي امريكا خورشيد را پرستش مي‌كردند.

امروزه ما ميدانيم كه خورشيد نزديكترين ستاره به سياره زمين است. بدون خورشيد، امكان ادامه زندگي بر روي اين سياره وجود ندارد. هر روز ما از انرژي خورشيد به طرق مختلف استفاده مي‌كنيم. زمانيكه لباس‌هاي خيس را روي طناب آويزان مي‌كنيم،‌ گرماي خورشيد باعث خشك شدن آنها مي‌شود.

گياهان براي توليد غذا از نور خورشيد استفاده مي‌كنند. سپس حيوانات، گياهان را به عنوان غذا مي‌خورند. و همانطوريكه در فصل ۵ گفتيم ، تجزيه گياهان در صدها ميليون سال قبل باعث توليد ذغال سنگ، نفت و گاز طبيعي گرديد كه امروزه ما از آنها استفاده مي‌كنيم . بنابراين، سوخت‌هاي فسيلي در واقع از ميليون‌ها سال قبل نور خورشيد را در خود ذخيره نموده‌اند.

خورشيد و ساير ستارگان بطور غير مستقيم نقش مهمي را در توليد كليه انرژي‌ها، بازي مي‌كنند. حتي منشاء توليد انرژي هسته‌اي مربوط به يك ستاره است. زيرا اتم‌هاي اورانيوم در اثر نووا (انفجار يك ستاره) بوجود آمدند.

آب گرم خورشيدي
در دهه ۱۸۹۰ در سرتاسر امريكا از آب‌گرم‌كن‌هاي خورشيدي براي گرم كردن آب استفاده مي‌شد. آنها مزيت بيشتري نسبت به كوره‌هاي زغال سوز و چوب سوز داشتند. در آن زمان از گاز مصنوعي حاصل از ذغال نيز براي گرم نمودن آب استفاده ميگرديد، اما قيمت آن ۱۰ برابر قيمت گاز طبيعي امروز بود. قيمت برق حتي اگر در شهر شما وجود داشت بسيار گران بود.
[[

در آن زمان بسياري از خانه‌ها از آب‌گرم‌كن‌هاي خورشيدي استفاده مي‌كردند. در سال ۱۸۹۷، حدود ۳۰ درصد از خانه‌هاي شهر پاسادانا ، واقع در شرق لس‌آنجلس ، مجهز به آب گرم‌كن‌هاي خورشيدي بودند. با پيشرفت‌هاي مكانيكي صورت گرفته، سيستم‌هاي خورشيدي در آريزونا، فلوريدا و خيلي ديگر از مناطق آفتابي ايالت متحده نيز مورد استفاده قرار گرفت. در تصوير ، آب گرم‌كن خورشيديي را مي‌بينيد كه در سال ۱۹۱۱ در روي سقف خانه‌اي در دره پومونا (Pomona)،‌ واقع در كاليفرنيا، نصب گرديد

تا سال ۱۹۲۰، دهها هزار عدد از اين آب گرم كن‌هاي خورشيدي به فروش رسيده بود. اما بعد از اين سال، مخازن بزرگ نفت و گاز طبيعي در غرب ايالت متحده كشف شد. با دسترس قرار گرفتن سوخت‌هاي فسيلي ارزان ، آنها جايگزين سيستم‌هاي خورشيدي شدند.

امروزه، مردم مجدداً شروع به استفاده از آب گرم كن‌هاي خورشيدي كرده‌اند. در حال حاضر تنها در ايالت كاليفرنيا، ‌بيش از نيم ميليون آب گرم كن خورشيدي وجود دارد. اين آب گرم‌كن‌ها در مراكز تجاري و منازل استفاده مي‌شود.

همانطوريكه در تصوير مي‌بينيد ، از اين آب‌گرم‌كن‌ها براي استخرهاي شنا نيز استفاده ميگردد. صفحاتي كه بر روي سقف ساختمان نصب شده‌اند داراي يك سري لوله‌هاي آب هستند. زمانيكه اشعه خورشيد به اين صفحات و لوله‌ها برخورد مي‌كند، آب داخل لوله ها گرم شده و از آن مي‌توان براي پركردن استخر استفاده نمود.

توليد برق از طريق گرماي خورشيد
از انرژي خورشيدي نيز ميتوان جهت توليد برق استفاده نمود. بعضي از نيروگاههاي خورشيدي، مانند نيروگاههايي كه در صحراي مووجاو (Mojava) ، در ايالت كاليفرنيا ، قرار دارد (رجوع به تصوير)، داراي آينه بسيار خميده اي به نام طشتك سهمي شكل (Parabolic Trough) است كه نور خورشيد را بر روي لوله اي ، که به طرف نقطه مركزي در بالاي خميدگي آينه ادامه مي‌يابد،

متمركز مي‌كند. آينه، نور خورشيد را به روي لوله متمركز كرده و آنرا آنقدر گرم مي‌كند كه مي‌تواند باعث جوشش آب بصورت بخار گردد. سپس از اين بخار ميتوان براي چرخش توربين و در نتيجه توليد برق استفاده نمود. در نيروگاه خورشيدي صحراي مووجاو، در ايالت كاليفرنيا، از چند رديف آينه خورشيدي استفاده شده است. اين نوع نيروگاهها را نيروگاههاي حرارت خورشيدي مي نامند. نيروگاههاي صحراي مووجاو براي توليد برق ۳۵۰۰۰۰ خانه طراحي شده‌اند.

مشكل اصلي در استفاده از اين نوع نيروگاهها اين است كه آنها صرفاً در زمان تابش خورشيد كار ميكنند. بنابراين در روزهاي ابري و شبها، اين نيروگاهها نمي‌توانند انرژي توليد كنند. بعضي از نيروگاهها داراي فن آوري دوگانه هستند،‌ بدين ترتيب كه در روز از انرژي خورشيدي و در شب و روزهاي ابري از گاز طبيعي براي جوشاندن آب و در نتيجه توليد برق استفاده مي كنند.

نوع ديگري از نيروگاههاي خورشيدي براي توليد برق، نيروگاه برج مركزي نام دارد (رجوع به تصوير). در بالاي برج اين نيروگاه، ۱۸۰۰ آينه چرخان نصب شده كه نور خورشيد را منعكس مي‌كنند. اين آينه‌ها را « heliostats » مي‌نامند كه در تمام روز در حال چرخش و حركت بوده تا رو به خورشيد قرار گيرند. نور انعكاس يافته باعث گرم شدن سيالي در مركز آينه مي‌شود.

حال ، اين سيال گرم مي تواند باعث جوشش آب و توليد بخار شده ، و در نتيجه توربين ژنراتور را به گردش در آورد. اين نيروگاه آزمايشي ، خورشيدي II نام دارد. شروع كار اين نيروگاه به اوايل دهه ۱۹۸۰ بر ميگردد، اما اكنون با استفاده از فن آوري جديد بازسازي گرديده است.

اين نيروگاه براي تأمين برق ۱۰۰۰۰ خانه طراحي شده است. طبق گفته كارشناسان با احداث نيروگاههاي برج مركزي بزرگتر مي‌توان برق ۱۰۰۰۰۰ تا ۲۰۰۰۰۰ خانه را تامين نمود.

سلولهاي خورشيدي يا انرژي فتوولتايي
با استفاده از سلولهاي خورشيدي ، مستقيماً مي‌توان از نور خورشيد برق توليد نمود. سلولهاي خورشيدي را سلولهاي فتوولتايي يا به اختصار PV نيز مي‌نامند. از اين نوع سلولها در ماشين حساب يا حتي فضا پيما استفاده مي‌شود.

اولين بار آنها در دهة‌ ۱۹۵۰ در ماهواره هاي فضايي ايالت متحده مورد استفاده قرار گرفتند. اين سلولها از سيليكون (نوع خاصي از ماسه مذاب) ساخته شده‌اند.

زمانيكه نور خورشيد به سلولها برخورد مي كند، الكترونها آزاد شده و به سمت صفحه جلويي (رنگ آبي تيره)‌ حركت مي‌كنند (به تصوير توجه كنيد) . بدين ترتيب يك الكترون اضافي بين جلو و عقب صفحه توليد ميشود. زمانيكه دو صفحه توسط يك رابط مثل سيم بهم وصل مي‌شوند ، جريان برق بين قطب مثبت و منفي برقرار مي گردد.

مجموعه‌اي از سلولهاي خورشيدي در يك واحد فتوولتايي چيده شده و مجموعه اي از واحدهاي فتوولتايي نيز بصورت آرايه‌اي در كنار هم قرار مي گيرند (به تصوير توجه كنيد) .

بعضي از آرايه ها بر روي وسايل رديابي نصب شده كه بتوانند نور خورشيد را در تمام طول روز دنبال كنند . انرژي الكتريكي بدست آمده از سلولهاي خورشيدي را مستقيماً مي‌توان استفاده نمود. از اين انرژي مي‌توان براي روشنايي منازل و وسايل برقي، و نيز مراكز تجاري استفاده نمود.

انرژي خورشيدي را ميتوان در باتريهايي ذخيره نمود و از آن براي روشنايي تابلو علائم كنار جاده ها در شب استفاده كرد. همچنين اين انرژي را مي‌توان در باتري ذخيره كرده و در تلفن هاي سلولي كه در كنار جاده ها نصب مي‌شود، استفاده نمود . بعضي از ماشين‌ها نيز بطور آزمايشي از سلولهاي فتوولتايي استفاده مي كنند. اين نوع ماشين ها نور خورشيد را مستقيماً به انرژي تبديل كرده و موتور الكتريكي را به حركت مي اندازند.

اكثر ما زمانيكه در خصوص انرژي خورشيدي فكر مي‌كنيم، تصويري از ماهواره هاي فضايي در ذهنمان نقش مي بندد. در تصوير،‌ صفحات خورشيديي كه بيرون از ماهواره قرار گرفته اند را
مي بينيد.

در شرايط كنوني، تلاش در جهت خود كفايي و رفع وابستگي هاي تكنولوژي كشورمان، يكي از مبرمترين وظايف آحاد ملت ايران است و هر كس بنا به موقعيت خويش بايستي در اين راستا گام بردارد. يكي از صنايع كشورمان كه پيشرفت ديگر صنايع در گرو پيشرفت و توسعه آن است صنعت برق مي باشد. نيروگاههاي موجود توليد برق، از تكنولوژي بسيار بالايي برخوردارند، بطوريكه در حال حاضر طراحي و ساخت آنها در انحصار چند كشور خاص مي باشد.

مصرف انرژي در جهان بطور سرسام آوري رو به ازدياد است. بالا رفتن سطح زندگي مردم كه با جانشين شدن انرژي مكانيكي به جاي انرژي انساني و حيواني همراه بوده است از يكسو و ازدياد جمعيت از سوي ديگر باعث بالا رفتن ميزان مصرف انرژي شده اند. بشر مترقي امروز براي توليد آب آشاميدني، براي توليد مواد غذايي و براي كليه كارهاي روزمره خود نيازمند استفاده از انرژي مي باشد، بطوريكه بدون انرژي زندگي او كلاً مختل مي گردد.

طبق برآوردهايي كه دانشمندان نموده اند، از ابتداي خلقت تا سال ۱۸۵۲ ميلادي، بشرمعادل ۱۰۱۵*۲/۱ كيلو وات ساعت و در فاصله ۱۸۵۲ تا ۱۹۵۲ نيز معادل ۱۰۱۵*۲/۱ كيلو وات ساعت انرژي مصرف نموده است.

پيش بيني مي شود كه در فاصله ۱۹۵۲ تا ۲۰۵۲ مصرف انرژي بشر به ۱۰۱۵*۳۰ تا ۱۰۱۵*۱۲۰ كيلو وات ساعت برسد. امروزه بين تقاضاي انرژي و انرژي هاي در دسترس و قابل مهار هماهنگي وجود ندارد ودنياي امروز با اين بحران بزرگ روبروست. آنچه مسلم استمنابع شناخته شده مورد استفاده بشر (نظير ذغالسنگ، نفت، گاز و…) در صورتيكه كاملاً و صد درصد نيز قابل مهار و استخراج باشند، نمي توانند نيازهاي آتي بشر باشند و ديري نخواهد پاييد كه اين منابع نيز به اتمام خواهند رسيد.

از سوي ديگر استفاده از اين گونه انرژي ها با مشكلاتي توأم مي باشد؛ مثلاً در مورد سوخت هاي هسته أي، امكان تبديل آنها محدود بوده و همچنين استفاده از آنها تكنولوژي پيشرفته أي لازم دارد، بعلاوه از بين بردن فضولات آن نيز مشكلاتي ايجاد مي كند

در مورد سوخت هاي فسيلي نيز استفاده مداوم از هر يك از آنها در دراز مدت ضمن داشتن مخاطره هاي محيط زيست هزينه هاي اقتصادي فزاينده أي به دنبال دارد.
منابع شناخته شده انرژي عبارتند از:
۱- سوخت هاي فسيلي
۲- چوب و…
۳- مواد غذايي
۴- جريان هاي آبهاي سطحي

۵- باد
۶- امواج دريا
۷- جزر و مد
۸- حرارت زير پوسته زمين (ژئوترمال)

۹-حرارت آب سطح دريا
۱۰- واكنش هاي هسته أي
۱۱- انرژي خورشيدي

كه به بررسي انرژي خورشيدي مي پردازيم:

انرژي خورشيد
منشأ بسياري از انرژي ها، انرژي خورشيد مي باشد.
امروزه بيش از % ۹/۹۹ از مجموع انرژي هايي كه به زمين منتقل مي گردند از خورشيد منشأ
مي گيرد كه مقدار آن ۱۰۱۵*۸/۱ ترا وات است ( ۱۰۱۲ = Tera) ، انرژي حاصل از تابش خروشيد كه در هر روز به زمين مي رسد ۱۰۰۰۰۰ برابر مقدرا انرژي توليد شده توسط كليه نيروگاههاي جهان است. بنابراين با توجه به تابش خورشيد،

كمبود بالقوه انرژي در جهان وجود ندارد و انرژي خورشيد با مقداري معادل ۲۰۰۰۰ برابر مصرف كنوني بشر، به نظر مي رسد كه منبع مناسبي براي تأمين احتياجات او باشد، بخصوص اينكه استفاه از آن هيچگونه آلودگي محيطي و حتي آلودگي حرارت بوجود نمي آورد.

كاربرد انرژي خورشيدي به عنوان يك منبع انرژي براي مصارف بزرگ از اميدهاي آينده است. اشكال بزرگ در كاربرد انرژي خورشيدي، متمركز نبودن، تناوبي بودن و ثابت نبودن مقدار تشعشع مي باشد، كه اگر بتوانيم وسيله أي جهت متمركز كردن آن بسازيم، بطوريكه نوسانات آن تأثير زيادي بر روي آن نگذارد به يك منبع انرژي بسيار بزرگ دست يافته ايم كه تا قرن ها مي توند تأ مين كننده نياز انرژي بشر باشد.

با توجه به وضع انرژي در جهان و رشد جمعيت و مصرف در جهان، اگر به طور هوشمندانه رفتار كنيم خواهيم ديد كه خورشيد تنها منبع انرژي است كه انرژي آن به وفور و به صورت رايگان و در همه ادوار در اختيار مي باشد. بعلاوه اينكه در تبديل انرژي خورشيد مسائلي نظير آلوده كردن محيط زيست وجود ندارد.

همانطور كه قبلا ذكر شد، انرژي خورشيدي كه درزمين مي تواند مورد استفاده قرار گيرد، حدود بيست هزار برابر كل انرژي مورد مصرف فعلي بشر مي باشد، اگر راندمان تبديل انرژي خورشيد به انرژي مورد نياز بشر را تنها % ۱ در نظر بگيريم، % ۵/۰ سطح كره زمين براي تقاضاي كل انرژي بشر كافي خواهد بود.

بر طبق گزارش ERDA ( اداره كل تحقيقات و توسعه انرژي ) كل انرژي مورد نياز آمريكا در سال ۲۰۲۰ از انرژي خورشيد تأمين خواهد شد.
پس در مي يابيم كه استفاده از انرژي خورشيد رشد چشمگيري خواهد داشت و در آينده بشر ناچار است كه بيشتر نياز خود را از انرژي خورشيد تأمين كند، بطوريكه تا سال ۲۰۷۵ مقدرا % ۵۰ تا % ۷۵ نياز كل بشر از انرژي خورشيد تأمين خواهد شد.

با توجه به موقعيت جغرافيايي كشورمان، در مي يابيم كه ايران با تقريباً ۳۶۰۰ ساعت تابش خورشيد در سال، يكي از غني ترين ممالك در زمينه انرژي خورشيدي مي باشد و مي تواند ما را در بكارگيري اين انرژي مخصوصاً در توليد برق ياري نمايد.

انواع كلكتورهاي خورشيدي
الف- كلكتورهاي مسطح خورشيدي
ب- كلكتورهاي متمركز كننده
ب-۱- متمركز كننده خطي

ب-۲- متمركز كننده نقطه أي
ب-۲-۱- متمركز كننده هاي بشقابي
ب-۲-۲- متمركز كننده هاي با دريافت كننده مركزي

كاربردها:
الف- اين كلكتورها در اين كاربرد در دماهاي پايين بوده و بيشتر جهت مصارف خانگي نظير سيستم تهويه مطبوع و تهيه آب گرم بكار مي رود.
ب- اين كلكتورها داراي كاربرد در دماهاي بالا بوده و به طور كلي كلكتورهايي كه شدت حرارتي رسيده به سطح گيرنده آنها بيشتر از شدت شار حرارتي رسيده به دهانه آنها باشد، متمركز كننده گويند.

هدف از يك متمركز كننده عبارتست از متمركز كردن پرتوهاي خورشيد از يك سطح بزرگتر به روي يك سطح كوچكتر كه در نتيجه آن گيرنده گرم داراي تلفات حرارتي كمتر مي شود.
عمل تمركز به دو طريق انجام مي شود، يكي توسط سطوح بازتاب دهنده (آينه) و ديگري توسط سطوح انكسار دهنده پرتوهاي خورشيدي ( عدسي)، بطوريكه پرتوا را روي گيرنده متمركز
مي نمايند.

ب-۱- در اين نوع از متمركز كننده ها، پرتوهاي خورشيدي روي يك خط متمركز مي شود كه اين بوسيله عدسي يا آينه صورت مي گيرد. در نوع عدسي آن پرتوهاي خورشيد پس از عبور از عدسي شكسته شده و روي يك گيرنده خطي متمركز مي گردد ولي در نوع آينه أي كه مورد استفاده بيشتري دارد و به متمركز كننده هاي شلجمي باز (Parabolid Concentrator) معروف است،

اين كلكتورها تشكيل شده اند از يك يا چند رديف از آينه هاي نيم استوانه كه پرتوهاي رسيده به آنها را در مركز كانوني خود متمركز مي كنند و در مركز اين نيم استوانه هاي منعكس كننده يك مسير لوله سرتاسري قرار دارد كه وظيفه جذب كردن انرژي حرارتي متمركز شده روي آنرا بر عهده دارد و اين انرژي جذب شده را به سيال داخل لوله منتقل مي نمايد.

جهت انجام عدم انتقال حرارت از اين لوله به محيط اطراف،اين لوله ها را توسط يك لوله شيشه أي ( كه داراي قطر بيشتري از قطر لوله است) احاطه مي نمايند و در فضاي خالي بين لوله و شيشه خلأ ايجاد مي كنند كه با اين عمل انتقال حرارت، منتقل شده از لوله به محيط را از طريق جابجايي (Convection) و هدايت ( Cunductivity) به حداقل مقدرا خود مي رسانند.

در مورد انتقال حرارت تشعشعي از لوله به محيط بايد گفت در هنگام تابش خورشيد، پرتوهاي متمركز شده توسط آينه ها، چون داراي طول موج كمي هستند به راحتي از شيشه محافظ عبور كرده و به لوله مي رسند، ولي پرتوهاي با تابش از روي لوله چون داراي طول موج بيشتري هستند، از داخل محفظه شيشه أي عبور نمي كنند و تحت باز تابش كلي دوباره به لوله مي تابند.

سطح گيرنده پرتوهاي خورشيد را معمولاً از لوله هاي Steel با پوشش مخصوص (سرميت)
مي سازند و گيرنده نسبت به سطح منعكس كننده ثابت بوده و همراه آن مي چرخد.
ب-۲- در اين نوع از متمركز كننده ها، پرتوهاي خورشيد روي يك نقطه متمركز مي شوند.

ب-۲-۱- Point – Focus dish concentrators
اين كلكتورها به شكل يك عرقچين از يك كره مي باشند و به دو نوع يافت مي شوند:
در نوع اول كه كاربرد بيشتري دارد سطح داخلي آنها باموادي با ضريب انعكاس بالا پوشيده شده است. سطح دريافت كننده پرتوهاي خورشيد در اين كلكتورها مي توند بصورت يكپارچه طراحي و ساخته شود و يا مي توند از تعبيه يكسري آينه هاي تخت كوچك در رويه داخلي يك سطح بشقابي شكل، تشكيل شده باشد كه در مجموع يك سطح انعكاسي بشقابي را تشكيل مي دهد.

پرتوهاي موازي رسيده از خورشيد ( چون خروشيد به اندازه كافي از زمين دوراست و مي توان پرتوهاي ريده از آن را بصورت مواز در نظر گرفت) توسط سطح انعكاس دهنده در مركز بشقاب تابيده مي شود كه در اين مكان سطح جذب كننده انرژي قرار دارد ( دراين سطح مي تواند يك موتور استرلينگ، جهت توليد انرژي الكتريكي قرار گيرد).

دراين كلكتورها نيز جهت بالا بردن راندمان و داشتن يك دماي ثابت در سطح جذب كننده انرژي، از يك سيستم ردياب خورشيدي استفاده مي شود.
ب-۲-۲- Central – Receive
يكي از مسائل عمده در رابطه با پخش متمركز كننده هاي خطي در يك محوطه بزرگ آن است كه براي انتقال سيال از محوطه تبديل كننده انرژي گرمايي، به شبكه لوله كش وسيعي نياز است كه أين امر باعث افزايش هزينه وتلفات حرارتي مي شود و علاوه بر آن چون سيال داخل لوله در درجه حرارت بسيار بالا منتقل مي شود، امكان نشتي از اتصالات، بالا مي رود.

بهترين راه حل در مورد پروژه هايي كه به قدرت زياد نياز دارند، آن است كه به جاي سيستم لوله كشي در محوطه از يك سيستم گيرنده مركزي استفاده مي شود. كلكتوراي سيستم گيرنده مركزي از يك سري آينه هاي تخت كه جهت آنها را مي توان تنظيم نمود، تشكيل شده است. هر آينه، تشعشعات منعكس شده خود را به گيرنده أي كه در بالاي برج در وسط ميدان آينه ها قرار دارد، منعكس مي كند. هر يك از اين آينه هاي تخت را يك هيليوستات (Heliostat) مي نامند.

در طريقه نصب هيليوستات ها بايد دقت نمود كه اندازه ضريب سايه و ضريب انسداد پرتوها، كمترين مقدار خود را داشته باشند كه اغلب به اين منظور هيليوستاتها را به صورت مثليث، دور تا دو دريافت كننده مركزي نصب مي نمايند.

هيليوستات ها به يك سيستم هدايت كامپيوتري جهت رديابي خورشيد در طول روز و فصول مختلف سال مجهز مي شوند. صحت عملكرد اين دستگاه مرتباً توسط بازرسي موقعيت تصوير منعكس بر روي برج كنترل مي شود.

در طراحي محوطه مورد نظر عوامل زير بايد در نظر گرفته شود:
الف- موقعيت و ارتفاع برج
ب- شكل محوطه
ج- پراكندگي هيليوستاتها در محوطه
بطوريكه هر چه ارتفاع برج بلند باشد، آينه ها افقي تر قرار گرفته و در نتيجه تلفات، كمتر
مي گردد و همچنين در يك محوطه معين، مي توان از رديف هاي بيشتري از هيليوستاتها، استفاده كرد. ولي از طرف ديگر، هزينه ساخت نيز با افزايش ارتفاع برج، به شدت بالا مي رود.

در دپارتمان انرژي آمريكا، براي يك نيروگاه خورشيدي آزمايش ۱۵ مگاواتي، برجي به ارتفاع ۱۰۱ متر و براي يك نيروگاه ۵ مگاواتي، برجي به ارتفاع ۶۱ متر در نظر گرفته است.
چون در اين نوع گردآورنده ها با نسبت تمركز بال و نيز درجه حرارت بالايي از سيال عامل مواجه هستيم، لذا مشكل عمده آنها، اين است كه بادي جريان سيال را در داخل دريافت كننده مركزي طوري نگه داشت كه از گرم شدن موضعي و ايجاد تنش هاي حرارتي در سطح آن جلوگيري به عمل آيد.

تاريخچه ساخت نيروگاه هاي خورشيدي
اولين نيروگاه بخار خورشيدي در سال ۱۹۶۵ در نزديكي ژنو ساخت شد، كه از نوع دريافت كننده مركزي بود. ميدان آينه ها از ۱۲۱ دستگاه آينه مدور شلجمي با قطر cm 58 و با سطح كلي ۲m 30 روي ردياب مكانيكي در محوطه أي به ابعاد m7 در m7 بناگرديد. ارتفاع دريافت كننده مركزي از ميدان آينه ها m 3 بود.

براي بالا بردن ضريب جذب انرژي خورشيدي سطح خارجي لوله را به رنگ سياه مينا كرده و قسمتي از آنرا به شكل مارپيچ و قسمت ديگر را به شكل حلزوني فرم دادند.
آب مورد نياز دريافت كننده مركزي بوسيله يك پمپ سانتريفوژ براي دبي زياد و يك پمپ پيستوني براي فشار زياد تأمين مي شود و آب پس از كشب گرماي اوليه در گرمترين قسمت ديگ، به بخار و سپس در ناحيه أي با گرماي كمتر به بخار خشك تبديل مي گردد.

مقدار بخار خشك توليدي با قدرت تشعشع خورشيد به ميزان حداكثر kg21 با حرارت ۵۰۰ و فشار atm 150 در ساعت ولي مقدار متوسط آن براي ۵ الي ۶ ساعت تابش خروشيد در حدود kg 19 در ساعت با فشار atm 100 بود.

دومين نيروگاه بخار خورشيدي در زمستان سال ۱۹۶۵ در نزديكي نيروگاه اول ساخته شد.
سومين نيروگاه بخار خورشيدي در زمستان سال ۱۹۶۷ در نزديكي دو نيروگاه قبلي ساخته شد كه البته اين نيورگاه مشكلاتي داشت كه اين اصلاحات در سال ۱۹۷۲ انجام و نيروگاه تا سال ۱۹۷۳ بكار مشغول بود.

نيروگاه خورشيدي جورجياي ( kw400) :
بر اساس تجربيات بدست آمده از سومين نيروگاه خورشيدي، يك نيروگاه kw400 در جورجياي آمريكا طراحي و در سال ۱۹۷۷ راه اندازي شد. اين نيورگاه از نوع دريافت كننده مركزي است. ميدان آينه ها متشكل از ۵۵۰ آينه دايره أي به ضخامت mm 30 و قطر m 11/1، كه نقره اندود شده اند،

مي باشد. آينه ها از نوع شيشه كم آهن با ضريب انعكاسي در حدود ۹۰ درصد هستند. دستگاه ردياب حركت خورشيد اين نيروگاه قادر است تا ۶۸۲ آينه را هدايت كند ولي عملاً ۵۵۰ آينه بصورت ۶ ضلعي و با سطح كل ۲m 532، بر روي آن نصب شده است. دريافت كننده مركزي در ارتفاع m20 بالاي ميدان آينه ها روي برج قرار دارد و قدرت بخار توليدي آن، بين ۳۴۵ تا ۴۱۰ كيلو وات و با دماي ۶۰۰ و فشار atm150 است.

انرژي خورشيد درخدمت آب شيرين
محدوديت منابع انرژي هاي فسيلي ، در کنار اثرات انکار ناپذير آنها در آلودگي محيط زيست ، از دغدغه هايي است که دانشمندان و محققان را برآن داشته است تا به توليد و استفاده از انرژي هاي تازه و پاک بينديشند. در اين راستا، خورشيد به عنوان دوست طبيعت و منبع انرژي رايگان ، بيش از پيش مورد توجه قرار گرفته است.

حسن عباس زادگان ، از پژوهشگران جواني است که با هدف رفع کمبود آب شيرين در مناطق ساحلي و گرمسيري با استفاده از انرژي ارزان و فاقد خاصيت آلوده کنندگي ، نخستين دستگاه تقطير خورشيدي به روش متمرکز سازي نور خورشيد را براي به دست آوردن آب شيرين از آب شور طراحي کرده است.

 ويژگي هاي دستگاهي که اختراع کرده ايد چيست؟
دستگاه تقطير خورشيدي به روش متمرکز سازي نور خورشيد براي به دست آوردن آب شيرين از آب شور استفاده مي شود. يکي از عمده ترين مشکلات کشور ما، مصارف آب شرب و کشاورزي است.

از آنجايي که ايران حدود ۲۷۰ روز آفتابي دارد ، يکي از مناطق مساعد براي بهره گيري از
انرژي هاي خورشيدي است و بويژه در مناطق جنوبي و بخصوص نواحي ساحلي ايران و نواحي کويري – که ما داراي چاه هاي آب شور و دريا هستيم – مي توان از اين سيستم ها براي جمع آوري نور خورشيد و بهره گيري از آن براي تبديل آب شور به آب شيرين استفاده کرد.

درباره هدفهاي اين طرح ، مي توان به حل مشکل کمبود آب شيرين ، بهره گيري کامل از انرژي رايگان خورشيد، هزينه کمتر ، نصب و راه اندازي ساده ، تعمير و نگهداري ساده – به اين دليل که تمام چرخه اين دستگاه کاملا خودکار و اتوماتيک است و بهره گيري از انرژي هاي غيرفسيلي اشاره کرد. نه تنها در ايران ، بلکه در هرجاي ديگري از دنيا که انرژي خورشيدي به اندازه کافي وجود داشته باشد ، مي توان از اين وسيله استفاده کرد.

 ساير نمونه هاي اين دستگاه ، از چه نوع انرژي اي استفاده مي کنند؟
افراد زيادي روي دستگاه هاي آب شيرين کن کار کرده اند ، اما هيچکدام به اين وسعت و با اين کيفيت نبوده اند. آنهايي هم که از خارج از کشور وارد مي شوند ، داراي سيستم هايي هستند که از يک کوره گازي تشکيل شده اند که آب در آنها مانند کتري به جوش مي آيد و بخار مي شود. اين دستگاه ها با گاز کار مي کنند. رساندن گاز به مناطق کويري و به اين دستگاه ها هزينه هاي زيادي را در بر دارد.

نه تنها در ايران بلکه در هرجاي دنيا که انرژي خورشيدي به اندازه کافي وجود داشته باشد ،
مي توان از اين آب شيرين کن استفاده کرد . در نمونه هاي ديگري از اين دستگاه هم از فيلترهاي ريزي استفاده مي شود که آب را با فشار به اين فيلترها وارد مي کنند. اين فيلترها قيمت بسيار بالايي دارند و هزينه بر هستند. در اين دستگاه ها ، آب بر اثر فشار سبک و سنگين و نمک آن ته نشين مي شود و آب شيرين بالا مي ماند ؛ اما ما در دستگاه خود از فيلتر استفاده نکرده ايم ، بلکه انرژي خورشيد را به وسيله سيستمي روي مخازن خود متمرکز کرده ايم.

اين سيستم ها از کنترل اتوماتيک برخوردارند. آب وقتي به جوش آمد و بخار شد ، نمک آن ته نشين مي شود. سپس بخار آب به سيستم خنک کننده هدايت مي شود.
 درصد خلوص آب توليد شده چقدر است؟
با اين دستگاه آب را مقطر مي کنيد ؛ يعني آب کاملا به جوش مي آيد و بخار آن سرد مي شود.
اين دستگاه ، تقطير خورشيدي نام دارد و تمام نمک آب ته نشين مي شود. علاوه بر نمک ، دستگاههاي تقطير آب چه ضايعات ديگري توليد مي کنند؟

فيلترهايي که از خارج از کشور وارد مي شوند ، از آن جهت که بايد گاه به گاه تعويض شوند ، هزينه هاي زيادي را تحميل مي کنند. لذا با استفاده از دستگاه ها ي فيلتري شما ۲ نوع ضايعات داريد. هم نمک و هم فيلترهاي مستعمل که بايد دور انداخته شوند ، اما ضايعات دستگاه من فقط نمک و رسوب است. در دستگاه تقطير خورشيدي از يک طرف بخار آب داريد و از طرف ديگر ،

نمک و مقداري رسوبات مختلفي که در آب وجود دارد. اين دستگاه به محيط زيست هيچ لطمه اي وارد نمي کند. انرژي مصرفي آن از نور خورشيد تهيه مي شود و ضايعات آن هم نمک است که در صنايع براي سخت سازي ، رنگ سازي ، ضدعفوني کردن و براي بعضي صافي ها مورد استفاده قرار مي گيرد.

 حجم آبي که شيرين مي شودچه ميزان است؟
اين دستگاه مدل هاي مختلف دارد. ما بايد يک بردار ماهواره اي از منطقه و مکاني که قرار است دستگاه در آنجا نصب شود ، داشته باشيم تا مشخص شود نسبت به ميزان تابش آفتاب چه حجم آب را در دقيقه مي توان شيرين کرد. اين مقدار بسته به مکان استفاده متفاوت و متغير است ؛ مثلا حجم آبي که در مناطق ساحلي يا در کوير ايران شيرين مي شود، متفاوت است. عواملي مانند تابش ، زاويه ، دما، رطوبت و غيره بر حجم آب شيرين به دست آمده ، تاثير مي گذارد.

 تفاوت اين دستگاه با نمونه هاي ديگر چيست؟
نمونه هاي ديگر دستگاه آب شيرين کن به روش خورشيدي که ساخته شده اند، شيشه هاي معمولي هستند که آب در زير آنها بخار مي شود و قطرات آب گوشه دستگاه جمع مي شود. اين دستگاه ها درصد آب شيرين کردن شان خيلي پايين است ،

اما در دستگاه من ، چون از آينه ها و عدسي هاي مخصوص استفاده شده و سيستم کنترل اتوماتيک دارد؛ يعني حتي براي تامين باتري هاي انرژي خورشيدي که بايد پمپ هاي آب شور را راه انداخته و آب را مکش کرده و به مخازن برسانند، همه مجهز به سيستم ردياب نور خورشيد است ؛ يعني سعي کرده ايم در تمام قسمتها بهينه سازي کنيم. حتي نور خورشيد را رديابي مي کنيم و نمي گذاريم مقدار اندکي از آن هم به هدر رود. نمونه واقعي اين دستگاه ابعاد بزرگي به اندازه يک تصفيه خانه کوچک آب دارد.

دستگاه هاي موجود چه نقصي داشتند که شما را بر آن داشت به طراحي اين نوع دستگاه بپردازيد؟
دستگاه هاي آب شيرين کن موجود نواقص خاصي ندارند. حتي برخي از آنها کيفيت خيلي بالايي هم دارند. اما هزينه ، قيمت و فناوري ساخت آنها در داخل کشور ، نياز به واردات و مصرف انرژي هايي که قابل برگشت نيست ، از مواردي است که بايد به آنها توجه کرد. دستگاه تقطير خورشيدي تنها با انرژي خورشيدي ، يعني انرژي اي که رايگان به سطح زمين مي تابد ، کار مي کند و لذا تنها در مناطق خاصي نصب مي شود.
 قيمت تمام شده دستگاه آب شيرين کن چه قدر خواهد بود؟
قيمت تمام شده دستگاه بستگي به ابعاد و اندازه آن دارد ؛ اما از آنجايي که دستگاه از انرژي رايگان استفاده مي کند ، هرچقدر گران باشد چون بعدها براي انرژي بودجه اي مصرف نمي کنيد، هزينه هاي شما را جبران مي کند.

معمولا” سيستم هاي خورشيدي هزينه متوسطي دارند ؛ يعني نه خيلي گران هستند و نه خيلي ارزان. حتي نمونه هاي گران آنها به دليل اين که انرژي مصرفي رايگان است ، داراي توجيه اقتصادي است. مثل توربين هاي بادي که بسيار گرانقيمت هستند ؛ گيربکسها و سيستم کنترل آنها هزينه هاي زيادي را در بر دارد ؛ اما وقتي به کار مي افتند ، چون از انرژي رايگان استفاده مي کنند در دراز مدت و حتي گاه کوتاه مدت هزينه هاي خود را جبران مي کنند.

 آيا اين دستگاه توليد هم شده ، يا اين که صرفا در حد طراحي است؟
اين دستگاه گواهي ثبت اختراع دارد. طراحي آن تمام شده و نمونه کوچکي از آن ساخته شده است ، اما چون دستگاه اصلي خيلي بزرگ است ، به بودجه زيادي نياز دارد. متاسفانه هنوز نمونه اصلي آن را نساخته ام ، ولي درصدد تکميل آن هستم.

 براي اين کار به چه حمايت هايي نياز داريد؟
اين سومين پروژه و اختراع من است. اين طرح مربوط به ۲ سال پيش است. متاسفانه در کشور ما کمتر از اين طرح ها حمايت مي شود. من به دليل مشکلاتي که داشتم ، مجبور شدم کار را رها کنم. در يک کشور خارجي ، طراحي و اختراع يک شغل است ؛ يعني طراح و مخترع تمام وقت خود را صرف مطالعه ، طراحي و اختراع مي کند ،

بدون اين که نگران هزينه ها باشد ؛ اما در اينجا شما بايد اول در بازار کار کنيد ؛ از راههاي ديگر کسب درآمد کنيد و بعد درآمد خود را صرف طراحي و اختراع کنيد. محققان ، پژوهشگران و طراحان در اين زمينه حرفهاي زيادي براي گفتن دارند. کار من پژوهش و تحقيق و طراحي و اختراع است و در اين زمينه تنها به خودم متکي هستم. مشکلات و موانع ممکن است سرعت مرا کاهش دهند ، اما من دست از سعي و تلاش برنمي دارم.

 درباره ساير طرحهاي خود صحبت کنيد.
يک موتور طراحي کرديم که با انرژي هواي فشرده کار مي کند. فرق اين موتور با نمونه هاي خارجي اين است که اين موتور با سيستم کنترل صفر و يک کار مي کند ، يعني سوپاپ و تسمه و غيره ندارد ، بلکه قابليت برنامه ريزي دارد. اين موتور براي مکانهايي مثل معادن زغال سنگ طراحي شد. در اين مکانها نمي توان از الکتروموتورها و موتورهاي درونسوز استفاده کرد ؛

زيرا به دليل نشت گاز احتمال انفجار وجود دارد. براي بازو بسته کردن شيرهاي گازي و نفتي و قطع و وصل خط لوله ها نمي توان از الکتروموتور استفاده کرد. به اين دليل که بدنه الکتروموتورها داراي القاي الکتريسيته است و احتمال دارد اين القا به مخازن انتقال پيدا کند و با ايجاد جرقه و يا حرارت منفجر شود. اين موتور قابليت نصب روي خودروهاي سبک را هم دارد.

شما مي توانيد يک خودروي سبک را روزانه ۳ ساعت با سرعت متوسط حدود ۱۱۰ کيلومتر به حرکت درآوريد و زماني که پشت ترافيک هستيد، از اين ۳ ساعت شما کم نشود. انرژي مصرفي اين خودرو هواي فشرده است.

نمونه کوچکتر اين موتور ساخته شده و کار مي کند. مزاياي مختلف اين موتور عبارت است از کاهش آلودگي هوا، افزايش طول عمر موتور ، راه اندازي و نصب آسان ، تعمير و نگهداري آسان، استفاده در مکانهايي که به کارگيري موتورهاي درونسوز يا الکتروموتورها ممکن نيست و داراي خطر است.