دریافت انرژی خورشید با هلیوستات

آرایه انرژی ستاره خورشید یکی از منابع عمده انرژی در منظومه شمسی میباشد . طبق آخرین برآوردهای رسمی اعلام شده عمر این گوی آتشین بیش از ۱۰ میلیارد سال میباشد. 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.
خورشید از گازهایی نظیر هیدروژن (۸/۸۶ درصد) هلیوم (۳ درصد) و ۶۳ عنصر دیگر که مهم‌ترین آنها اکسیژن، کربن، نئون و نیتروژن است تشکیل شده‌است.

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. بنابراین سهم زمین در دریافت انرژی از خورشید میزان کمی از کل انرژی تابشی آن می‌باشد. سرمنشاء تمام اشکال مختلف انرژیهای شناخته شده تاکنون شامل ( سوختهای فسیلی ذخیره شده درزمین، انرژیهای بادی، آبشارها، امواج دریاها و … ) موجود در کره زمین از خورشید می‌باشد.
solar
در این تصویر یک نیروگاه حرارتی از نوع دریافت کننده مرکزی را مشاهده می کنید : دراین نیروگاه‌ها پرتوهای خورشیدی توسط مزرعه‌ای متشکل از تعداد زیادی آینه منعکس کننده بنام هلیوستات بر روی یک دریافت کننده که در بالای برج نسبتاًبلندی استقرار یافته‌است متمرکز می‌گردد. در نتیجه روی محل تمرکز پرتوه 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 وبخار 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 بافشار و حرارت بالا می‌گردد. در برخی از سیستم‌ها سیال عامل آب است و مستقیماً در داخل دریافت کننده به بخار تبدیل می‌شود.

Solar_Power

الف) هلیوستات

هلیوستاتها ، آینه های قابل کنترلی هستند که می توانند در تمام ساعات روز خورشید را دنبال کنند وبا زاویه خاصی که هر کدام از آنها با امتداد جهت اشعه خورشید دارند، تشعشع خورشیدی را به سمت دریافت کننده ثابت مرکزی در بالای برج منعکس کنند. این زاویه بستگی به زمان روز، طرز قرارگرفتن، فاصله و موقعیت هر هلیوستات نسبت به دریافت کننده مرکزی دارد.

هلیوستاتها بطور کلی از پنج قسمت عمده که شامل اینه ها، سازه، فونداسیون، سیستم محرک و سیستم کنترل کننده خورشیدی می باشد، تشکیل می گردند.

الف -۱) آینه ها:

آینه ها مهمترین بخش هلیوستاتها می باشند، که وظیفه انعکاس پرتوهای خورشید بر روی دریافت کننده مرکزی را بر عهده دارند . برای ساخت آینه باید سطحی در نظر گرفته شود، که بتوان پوشش دهی به وسیله فلزات را بر پشت و یا روی آن انجام داد.جنس این سطح باری آینه هایی که فلز پشت آنها پاشیده می شود، شیشه یا پلیمرهای شفاف و برای آینه هایی که فلز روی آنها پاشیده می شود، پلیمرهای کدر می باشد. آینه های یک هلیواستات به وسیله قاب فلزی روی سازه نگهدرای کننه نصب می شوند و در قاب خود تا حدودی قابل تنظیم می باشند، تا بتوان تقعر کمی به سطح هلیوستات داد.

الف – ۲) سازه:

وظیفه سازه ها نگهداری آینه ها می باشد. در ساخت هلیوستاتهای کوچک و متوسط از سازه هایی، که از یک ستون و چند تیر متقاطع تشکیل می شوند، استفاده می شود. این مدل سازه ها دارای قابلیت حرکت بسیار زیاد به منظور ردیابی خورشید توسط آینه ها می باشد. در هلیوستاتهای بزرگ برای نگهداری مجموعه آینه ها از یک ستون اصلی و خرپاهای فضایی استفاده می شود.

الف – ۳) فونداسیون:

فونداسیون واسطه نصب هلیوستات به زمین می باشد، که معمولاً از نوع بتونی است و حفره هایی دارد که ستون سازه درون آن قرار می گیرد.

الف – ۴) سیستم محرک:

به دلی ضرورت تمرکز نور خورشید بر روی یک نقطه (دریافت کننده مرکزی، ) می بایست حرکت هلیوستاتها در دو جهت افقی و عمودی امکان پذیر باشد. این امر توسط سیستم محرک هلیوستات صورت می پذیرد. علاوه بر لزوم ردیابی خورشید که مهمترین دلیل وجود سیستم حرکتی را ایجاب می نماید.

الف – ۵) سیستم کنترل کننده خورشیدی:

برای به دست آوردن بازدهی بهتر در استفاده از انرژی خورشیدی باید هلیوستاتها تا حد امکان با ردیابی صحیح خورشید، بیشترین تشعشعات خورشیدی را به نیروگاههای دریافت کننده مرکزی منعکس نمایند. در نیروگاههای هلیوستاتی که در آنها حرارتهای معادل نیروگاههای حرارتی متداول برای تولید الکتریسیته نیاز میباشد، می بایست بدلیل حرکت دورانی زمین به دور خود و به دور خورشید سیستمی ایجاد گردد، تا ردیابی خورشید توسط هلیوستاتها در طول روز امکان پذیر باشد. سیستمهای کنترل کننده خورشیدی دارای انواع گوناگون می باشند، که در ذیل برخی از آنها معرفی می گردند.

برای استفاده دائمی از این نوع نیروگاه‌ در زمانی که تابش خورشید وجود ندارد مثلاًساعات ابری یا شبها از سیستم‌های ذخیره کننده حرارت و یا احیاناً از تجهیزات پشتیبانی که ممکن است از سوخت فسیلی استفاده کنند جهت ایجاد بخاربرای 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.

(10 نفر , میانگین : 4٫90 از 5)
لینک کوتاه مقاله : http://bigbangpage.com/?p=1082

سمیر الله وردی

کارشناس عمران، علاقمند به نجوم، کیهان شناسی، فیزیک و تکنولوژی های جدید می باشد و بعنوان نویسنده علمی- نجومی در وب سایت بیگ بنگ فعالیت می کند.

شما ممکن است این را هم بپسندید

پاسخ دهید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *