توضيح تكنولوژي جاري خورشيدي از آنجائيكه انرژي خورشيدي جزء پيوسته اي از زندگي روزانه در روي كره زمين است، بشر از طلوع عصر تكنولوژي سعي كرده است كه توان اين انرژي را براي اهداف مفيد مهار نمايد. روش هاي فني گوناگوني بوجود آمده و تكميل شده اند و طرحهاي بسياري با درجات موفقيت متفاوت آزمايش گرديده اند و صنايع جديد و اقتصادي تاسيس گرديده اند. اگر چه كه هدف ما در اين بخش بحث مبسوطي از اين روشهاي تكنيكي نيست ( زير كه مراجع عالي بيشماري در اين مورد موجود دارند كه گزارش كميته انرژي خورشيدي WEC در سال 1989 و كتاب نيروگاه هاي خورشيدي از winter از آنجمله اند امابايستي بازنگري مختصري از اساس اين موضوع، وضعيت فعلي و آهنگ پيشرفت آن انجام گيرد و درس هاي مبهمي كه در اين فرآيند آموخته شده اند، شناخته شوند. در اين بخش نگرش كلي اي از تكنولوژي هاي مختلف و وضعيت توسعه آنها عرضه مي شود و پايه اي براي بحث ايجاد مي گردد. بحث بر مبناي گروه هاي تكنولوژي ترتيب داده شده است و شامل بحث در مورد كاربردهاي مربوطه هر تكنولوژي نيزمي گردد. جدول 3-2 كلياتي از مشخصات فني مهم هر يك از گروه ها و همينطور موقعيت فعلي صنايع توليدي موجود را نمايش مي دهد. در مورد هر يك از انواع تكنولوژي ها، مثال مشخصي از يك سيستم كامل بكار گرفته شده است تا هزينه محاسبه شده و ارقام معرف كارآئي سيستم بدست آيند و هرجائي كه لازم بوده است بجاي يك رقم، دامنه ارقام داده شده است تا اندازه تغييرات مورد انتظار نشان داده شود. برخي از اعدات تخميني هستند و بر پايه بهترين اطلاعات در دسترس تخمين زده شده اند. سيستم هاي حرارتي خورشيدي اين گروه سيستم هائي را در بر مي گيرد كه بر پايه گردآورنده هاي حرارتي با دماي پايين عمل مي نمايند. اين سيستم ها ازمنبع خورشيدي براي مصرف نهايي حرارتي استفاده مي كنند. گردآورنده هاي تخت از اين نوع گردآورنده خورشيدي بيش از هر نوع گردآورنده خورشيدي ديگر استفاده مي شود. عنصر اصلي آنها يك ورق است كه بوسيله تابشي كلي خورشيد حرارت مي يابد و حرارت خورد را به يك سيال جذب كننده حرارت كه در حال جريان است منتقل مي كند. اين سيال معمولا آب يا هوا است. رنگ اين ورق هميشه تيره است و ممكن است كه داراي پوشش خاصي باشد كه ضريب جذب انرژي خورشيدي را به حداكثر برساند. از ورق هاي لاستيكي، پلاستيكي و فلزي براي خروجي هائي با دماي فزاينده استفاده مي شود. ممكن است كه ورق تنها تشكيل دهنده گردآورنده باشد امابراي رسيدن به دماي بالا معمولا ورق را در داخل يك جعبه عايق شده كه روكش شفاف آن داراي كارآيي بالايي است قرار مي دهند تا از اثر گلخانه اي استفاده شود. تابش مرئي خورشيد از طريق اين پوشش نيمه شفاف وارد مي شد ولي جزئي از تابش طول موج بلندتر مادون قرمز كه بوسيله ورق حرارت ديده داخل جعبه ساطع مي شود در درون جعبه به دام مي افتد و نمي تواند خارج شود. كاربردهاي سيستم سيستم معمولا داراي يك بخش ذخيره است تا حرارت خورشيد را براي استفاده در شب ممكن نمايد. اگر سيال سيستم يك مايع باشد كه بخش ذخيره يك مخزن عايق دارا است و اگر سيال هوا باشد از مقداري سنگ يا بتون استفاده مي شود كه اين راه حل جاگير است و موادي كه تغيير فاز ميدهند راه حل بهتري بحساب مي آيند اماحتي با اين مواد پيشرفته هنوز هم ذخيره كردن حرارت براي مدتهاي طولانيعملي نيست و در نتيجه سيستم هاي حرارتي خورشيدي از سيستم هاي ثانويه اي كه با انرژي فسيلي كار مي كنند بعنوان مكمل سيستم استفاده مي كنند. در سيستم هاي تك گردآورنده ازگردش طبيعي بر پايه اثر اختلاف دما بين گردآورنده و بخش ذخيره استفاده مي شود، اما در سيستم هاي بزرگتر به گردش اجباري تحت فشار با كمك پمپ يا فن نياز است اينگونه سيستم ها اغلب براي گردش سريع و ثابت سيال كه بوسيله اختلاف دماي بين بخش ذخيره و گردآورند انجام مي گيرد، اما سيستم هاي جديد متناسب با گردش كند و متغير سيال كه متشابه تابش خورشيدي انجام مي گيرد ساخته شده اند و بدين ترتيب از كارآئي بيشتر و هزينه كمتري برخوردار هستند. اين شيوه طبيعي براي عملكرد سيستم هاي اختلاف دمائي كوچك است و در سيستم هاي بزرگتر با كمك پمپ هاي سرعت متغير و فن هائي كه با انرژي يك مدول كوچك فوتوولتائي تغذيه مي شوند انجام مي گيرد. سيستم هاي گرما خورشيدي بيشتر براي گرمايش اب بطور تجاري بكار مي روند. استخرهاي شنا يا آب مصرفي خانه هاي ويلائي، آپارتماني، هتل ها يا ساير ساختمان ها در بخش هاي خدماتي يا تجاري به آساني مي توان با كمك انرژي خورشيدي گرم نمود و اين كار با زمان بازپرداخت كوتاه سرمايه گذاري انجام مي گيرد. با استفاده از يك راندمان ساليانه ميانگين 40% تنها به 2 متر مربع سطح گردآورنده نياز هست تا 80% تقاضاي براي آبگرم يك خانواده در شرايط آب و هواي مديترانه اي تامين شود. در نواحي اي كه از هواي آفتابي كمتري برخوردار هستند به سطح گردآوري بزرگتري (اماهنوز متعادل) نياز خواهد بود. اين سيستم ها هم چنين مي توانند بخش بزرگي از تقاضا براي گرمايش فضاي ساختمان را تامين كنند لكن سطوح بزرگتري براي گردآوري انرژي خورشيدي مورد لزوم خواهد بود كه بلحاظ زيبائي ساختمانها و جنبه هاي اقتصادي زيان بار خواهد بود. موفقيت هاي تجاري تنها در بخش هاي با گرمايش كمتر خورشيدي و بدون ذخيره حاصل شده است. بنابر اين صرفه جوئي در انرژي به سه طريق بدست مي آيد ( با گرم كردن هوا، كاهش اتلاف حرارتي هوا از ديوارها و با مخلوط كردن هوا در ساختمان هاي جديدي كه از عايق بندي بهتري برخوردار هستند ازنسبت هزينه به كارآئي كم تري در مقايسه با ساختمان هاي معمولي سود مي برند. گرمائي كه از گردآورنده هاي گرماي خورشيدي بدست مي آيد را مي توان با تامين انرژي مدارهاي پمپ حرارتي جذبي يا امثالهم بمنظور تامين سرمايش فضاي ساختمان ها بكار برد. با استفاده از دماي بالائي كه در گرآورنده هاي متمركز كننده بدست مي آيد آسانتر مي توان مورد بالا را به اجرا در آورد ولي قيمت بالاتر اين گردآورنده ها و هزينه افزوده و پيچيدگي دستگاههاي سرمايش باعث شده است كه هنوز يك بازار تجاري براي سيستم هاشكل نگرفته باشد. تحقيقات اكنون درجهت افزايش كارآئي سيستم هاي خنك كننده است تا امكان استفاده از گردآورنده هاي تخت را كه ارزان تر مي باشند فراهم مي آورد. گرماي فرآيندي براي صنايع اين يكي ديگر از كاربردهاي ممكن براي سيستم هاي گرما خورشيدي است. گردآورنده هاي تمركزي طيف وسيع تري از كاربردهاي بالقوه در اين زمينه را در مقايسه با گردآورنده هاي تخت فراهم مي كنند زيرا اين گردآورنده ها دماي بالاتري را توليد مي كنند. اما صنايع بسيار انرژي بر هستند و عدم فضاي كافي براي نصب گردآورنده هاي خورشيدي اغلب يك مانع رفع نشدني است. همانند كاربرد گرمايش فضا كه قبلا به آن اشاره شد در اين مورد هم موفقيت تجاري محدودي كسب گرديده است آنهم فقط با سيستم هائي كه ذخيره ندارند و براي تامين بخش كوچكي از بار حرارتي مورد نياز فرآيند توليد، طراحي شده اند. سيستم هاي گرما خورشيدي هم چنين مي توانند گرماي فرآنيدي مورد نياز كشاورزي را تامين كنند. گلخانه ها ميتوانند برداشت محصول را بطور قابل توجهي افزايش دهند و فصل رشد گياهان را در اب و هواي سرد طولاني تر نمايند. خشك كردن با كمك خورشيد كيفيت محصولات را افزايش داده و باعث مي شود كه محصولات از عمر ذخيره طولاني تري پيش از فساد پيدا كنند و بدين ترتيب ارزش بازاري بالاتري را طلب نمايند. هر دو تسهيلات گلخانه اي و خشك كني را مي توان به آساني با كمك تابش مستقيم خورشيدي فعال نمود اما افزودن گردآورنده هاي ( هوا ) تخت باعث خواهد شد كه از بخش بمراتب بزرگتري از انرژي خورشيدي استفاده شده و عمليات مستقل تري از شرايط هوا داشته باشيم. اين سيستم ها امكانات بالقوه فني قابل توجهي را در اختيار مي گذارند اما مقدار محدود سرمايه اي كه در بسياري از نواحي روستائي در دسترس است باعث محدوديت عمده اي در گسترش بازار باي اين سيستم ها شده است. با ورود گردآورنده هاي تخت مجهز به سيال كند و متغير، كنترل سيستم احتمالا با بحال به تكامل تمام رسيده است. اما R&D بر روي مواد پيشرفته هنوز ادامه دارد بطوريكه در آينده گردآورنده هاي الياف پليمري و تركيبي به درجه اي از كارآئي مي رسند كه امروزه تنها از گردآورنده هاي فلزي بر مي آيد. كاهش هزينه ها يا توليد انبوه مواد جديد براحتي ميسر است بطوريكه اگر بازار نسبتا بزرگي شكل پيدا كند آنگاه قيمت هاي پائين تر ممكن خواهند شد. محدوديت عمده اي كه توسعه بازار با آن روبروست سرمايه گذاري مورد نياز براي سيستم خورشيدي است. حتي با اينكه قيمت هاي كنوني انرژي هاي معمولي پايين هستند، باز هم زمان هاي بازپرداخت سرمايه فقط در چند سال معمول مي باشد. اگر چه از اين زمان بسيار كوتاهي براي بازپرداخت سرمايه، براي يك شركت توليد انرژي محسوب مي شود ولي اغلب براي مشتريان فردي بالقوه، زماني طولاني تلقي مي شود. معماري خورشيدي در معماري خورشيدي ساختار يك ساختمان شامل يك سيستم گردآوري انرژي خورشيد و يك سيستم ذخيره و توزيع انرژي كه در نتيجه براي ساكنين ساختمان آسايش حرارتي و روشنائي طبيعي تامين مي نمايد، مي گردد. گرمايش فضاي دروني ساختمان از طريق ورود انرژي خورشيدي از پنجره هاي بزرگ يا فضاي خورشيدي و يا از طريق گردآورنده هاي حرارتي كه با بام يا نماي ساختمان يكپارچه هستند بدست مي آيد. سرمايش فضاي دروني بوسيله سايبان ها، تجهيزات تهويه و خنك كننده هاي تبخيري، تابشي يا جريان هواي خنك – تازه سطحي انجام مي گيرد. روشنائي طبيعي با استفاده از هدايت نور خورشيد از طريق كانال هاي ويژه به عمق ساختمان انجام مي گيرد. بيشتر كارهاي اوليه در زمينه معماري خورشيدي براي گرمايش فضاي خانه هاي خصوصي با اتكاي مطلق به انتقال طبيعي گرما انجام گرفته است. بنابر اين واژه خورشيدي غير فعال براي اين سيستم ها ابداع وهنوز بكار برده مي شود. اما بسياري از طرح هاي امروزي متكي به كنترل هاي الكترونيكي و يا حتي گردآورنده هاي خورشيدي فعال هستند تا توزيع گرما بهتر انجام گرفته و انرژي خورشيدي بيشتري جمع آوري شود. با توجه به اينكه تكنيكهاي ساختماني از منطقه به منطقه خيلي متفاوت هستند، و نيازهاي نسبي گرمايش، سرمايش، و نورگيري در روز بشدت تحت تاثير هوا قرار دارد. طراحي معماري خورشيدي مناسب تمايل به تاثير پذيري از شرايط خاص محل را دارد. با وجود اين مي توان اظهار نمود كه هزينه افزايشي جهت استفاده از طراحي كاملا غير فعال در مناطقي كه ديوارها و پارتيشن هاي با جرم زياد از قبيل بتون و آجر مرسوم است، حداقل مي باشد. هزينه شيشه هاي بزرگ با كارآيي زياد كه درمقابل آفتاب قرار دارند ( با سايبان درست و امكانات تهويه عرضي جهت اجتناب از گرمايش بيش از حد در تابستان ) تا حدودي توسط سطح كاهش يافته ديوارهاي خارجي جبران مي شود، و بخشي ازجرم حرارتي ساختمان مي تواند بسادگي از طريق تهويه به ذخيره حرارت تبديل گردد بدين صورت كه حرارت خورشيدي زمستاني براي استفاده در شب ذخيره مي شود و هواي شب خنك تابستان براي استفاده در روز ذخيره مي گردد. لذا با طراحي خوب مي توان بار حرارتي ساليانه را درنواحي سرد و آفتابي به ميزان 80% و در نواحي ابري تر به ميزان 50% كاهش داد. براي دستيابي به همان ميزان گرمايش خورشيدي در ساختمانهاي سبك،گردآورنده هاي حرارتي خورشيدي همراه با ذخيره مربوطه لازم است، كه هزينه بيشتري را در بر دارد. استراتژي صحيح سايبا ن و تهويه در ساختمان هي با جرم حرارتي زياد مي تواند 80% از بار سرمايشي ساليانه را اگر شبها به اندازه كافي خنك باشند كاهش دهد، اما درغير اينصورت تكنولوژي هاي پيچيده تري بر مبناي تبخير آب با تونلهاي خنك كننده زيرزميني، نيز مورد نياز مي باشد، نور دهي در روز كه از طريق شيشه هاي بزرگ با راندمان بالا حاصل مي شود سبب صرفه جوئي اندك انرژي در منازل مي گردد اما مي تواند براي دفاتر كه كاهش نياز به نور حاصل از الكتريسيته در كاهش بار سرمايشي اثر دارد، بسيار مهم است. معماري خورشيدي ساده، كه صرفا بر مبناي شيشه هاي با راندمان بالا و عايق حرارتي خوب ساختمان مي باشد، بطور تجاري توسط برخي از معماران مورد استفاده قرار مي گيرد و اغلب بدان بصورت صرفه جوئي در انرژي نگريسته مي شود. اين درست است زيرا ميتوان در ساختمانهاي موجود با چنين اقداماتي حدود 25% در انرژي صرفه جوئي نمود. اما ميزان بالاتر نقش خورشيد اشاره شده در بالا فقط مي تواند در ساختمانهاي جديد كه به دقت طراحي شده اند حاصل گردد، و مدلسازي كامپيوتري نورگيري و حرارت يك وسيله اساسي دربهينه كردن كارآيي ساختمان مي باشد. تعدادي نرم افزاهاي كامپيوتري ارائه شده اند، اما يك برنامه معتبر و جامع و ساده براي استفاده هنوز موجود نيست و اين مانع اصلي در توسعه وسيع تر طراحي معماري خورشيدي مي باشد. علاوه بر آن فقدان آگاهي عمومي كه چنين طراحي هايي مي تواند منجر به ساختمانهاي با نياز خيلي كمتر به انرژي شود كه درعين حال مكان لذت بخش تري براي زندگي و كار هستند، نيز وجود دارد. در جوامعي كه قبلا مرحله صنعتي را پشت سر گذارده اند،مصرف انرژي ساختمان ها خيلي چشمگير است. بنابر اين مشكل معماري خورشيد مي بايد حل گردد، زير يك پتانسيل واقعي را براي بهبود محيط ارائه مي دهد. و اين پتانسيل حتي ميتواند افزايش يابد مشروط به آنكه توسعه تكنولوژي پيشرفته كه در حال حاضر در دست انجام است موفقيت آميز باشد و به توليد تجاري منتهي گردد. مواد عايق شفاف، ذخيره با استفاده از تغيير فاز در حالت جامد، لوله هاي نوري، و شيشه هاي باكنترل الكتروكروميك ، ترموكروميك يا هالوگرافيك ( جهت كنترل مستقل حرارت و نور بصورت مطلوب در هر دو جهت ) ممكن است در آينده مورد استفاده قابل ملاحظه اي داشته باشد. بعنوان مثال ساختمانهاي با انرژي صفر در كشورهاي توسعه يافته. سيستم هاي حرارتي – برقي خورشيدي اين گروه به سيستم هائي اتلاق مي شود كه از گردآورنده هاي حرارتي براي استفاده از منبع خورشيدي عمدتا يا انحصار براي توليد الكتريسيته از طريق يك چرخه ترموديناميكي استفاده مي كنند. اين عمل با استفاده از گردآورنده هاي كم دما ميسر است اما عمدتا بوسيله گردآورنده هاي خطي يا دايره اي با دماي بالاتر صورت مي گيرد. اگر قرار باشد كه سيكل ترموديناميكي بوسيله يك گردآورنده خورشيدي كم دما تغذيه شود به يك مايع آلي با نقطه جوش پائين نياز خواهد بود. اما راندمان پائيني كه ناشي از طبيعت سيكل هاي ترموديناميكي كم دما است، مانع بهر برداري تجاري از گردآورنده هاي با تمركز كم يا تخت است. براي توليد برق از انرژي خورشيدي كم دما تنها در مورد بركه هاي خورشيدي كه بصورت گردآورنده غير متمركز كننده و مخزن ذخيره انرژي مركب عمل مي نمايند، اميدي بدست امده است. درنوع گردايان نمك غلظت نمك با افزايش عمق، فزوني پيدا مي كند كه با غلبه بر شناوري طبيعي آب گرم باعث مي شود كه دماي بيشتري در عمق ايجاد شود. اين سيستم ها ممكن است در نواحي اي كه از انرژي دريافتي خورشيدي زيادي برخوردار هستند و در آن نواحي كه يك برگه طبيعي وجود دارد يازمين، آب و نمك به وفور وجود داشته و ارزان هستند، كاربرد داشته باشند. آزمايش روي چنين سيستم هاي نمونه اي در فلسطين اشغالي و چند كشور ديگر انجام گرفته و R&D در زمينه بهبود بخشي به نگهداري مشخصات مطلوب برگه ها در شرايط موجي ( حاصل از وزش باد ) و آلودگي هاي حمل شده بوسيله باد در جريان است. متمركز كننده خطي سهموي متمركز كننده خطي سهموي، نوع عمده سيستم هاي تمركز خطي است كه از رديف هاي طولاني اي از تمركزدهنده هايي كه سطح مقطع آنها سهمي است تشكيل شده است. پوشش داخلي منعكس كننده انرژي خورشيدي را بر روي يك لوله سياه كه در طول كانون سهمي امتداد يافته و نصب شده است متمركز مي نمايد. آنها معمولا بر ري يك سيستم ردگيري تك محوري سوار شده اند كه حركت سمتي و ارتفاعي خورشيد را تعقيب مي نمايد. مايعي مانند روغن ويژه انتقال حرارت در درون لوله كانوني در گردش است كه انرژي خورشيدي را جمع آوري كرده اند و آن را حمل مي نمايد تا از آن براي كاربرد حرارت فرآيندي استفاده نمايد يا آنكه از آن در سيكل توربين توليد انرژي بهره گيرد. ايــــن سيستم ها بطور تجاري بوسيله چندين توليد كننده ساخته مي شوندو Luz International بزرگترين و سرشناس ترين انها است تمركز بيشتر اين سيستم ها در مقايسه با سيستم هاي كم دما كه قبلا مورد بحث قرارگرفت باعث دماي بالاتر و كارآئي بيشتر مي شود لكن دما كه قبلا مورد بحث قرار گرفت باعث دماي بالاتر و كارآئي بيشتر مي شود لكن نياز به ردگيري خورشيد دارد و تنها از مولفه تابش دريافتي مستقيم استفاده مي كند. R&Dهايي كه بر روي مواد ارزان تر و افزايش قابليت اعتماد سيستم و افزايش حجم توليد انجام مي گيرد هزينه توليد انرژي بوسيله اين سيستم ها كاهش خواهد داد. LUZ از تاريخ تاسيس آن در سال 1979 تاكنون با استفاده از بيش از يك ميليارد دلار سرمايه بخش خصوصي و اعتبارات مالياتي خورشيدي، اين تكنولوژي را بوجود آورده و توسعه داده است و در حال حاضر بيش از Mwe 350 توان توليدي فعال در جنوب كاليفرنيا را در اختيار دارد. طراحي درچندين مرحله ( نسل )صورت گرفته و تكميل شده است و سيستم هاي موجود روغن داخل لوله سياه كانوني را تا 440 درجــــه سانتيگراد ( 735 درجه نارنهايت ) گرم مي كنند و اين لوله كانوني درون يك لوله شيشه اي كه بوسيله خلاء عايق شده است قرار دارد. آينه هاي شيشه اي سهمي شكل از سيستم هاي كامپيوتري براي ردگيري خورشيد استفاده مي كنند. يك مولد بخار كه بوسيله روغن گرم مي شود و يك سيكل بخاري معمولي رانكين كه داراي كارآيي بالايي است با سيستم سوپر هيترگازسوز و منبع تامين حرارت پشتوانه براي حصول اطمينان از ظرفيت حداكثر مورد استفاده است. LUZ پيش از اعلام ورشكستگي در سال 1991 مشغول توسعه يك گردآورنده كه مستقايما با بخار خنك مي شد و همچنين طراحي تسهيلات خورشيدي براي شماري از ديگر كشورها بود. با ايجاد تمركز در دو محور به جاي يك محور، گردآورنده هاي مدور مي توانند به تمركزها و دماهاي بالاتري در مقايسه با گردآورنده هاي خطي دست يابند. شدت انرژي حداكثري كه در اين سيستم ها بدست مي آيد با سيستم هاي احتراقي معمولي قابل مقايسه است و مي توانند در كاربردهاي مشابه بسياري به كار گرفته شوند. بشقابك سهموي يك نوع مدولي از گرآورنده ها تحت عنوان بشقاب سهموي يك سطح فضايي است كه از دوران يك سهمي بوجود مي آيد و كانون آن يك نقطه است. براي اينكه چنين سيستمي كاملا موثر باشد لازم است كه اين گردآورنده تمام مدت بطرف خورشيد نشانه گيري شود و در نتيجه به مكانيسم ردگيري دو محوري نياز دارد. انرژي حرارتي را مي توان با كمك يك سيال مناسب در ناحيه كانوني جمع آوري كرد و اين انرژي را يا به يك سيكل ترمو ديناميكي جدا از گردآورنده منتقل نمود و يا اينكه در يك موتور كوچك ( در حدود Kwe 25 كه در پشت نقطه كانوني سوار مي شود،بكار برد. موتورهاي استرلينگ نيز براي اين كاربرد تحت توسعه بوده اند و موتورهاي رانكين و برايتون هم براي اين كاربرد ارزيابي شده اند. نمونه هاي كامل اين سيستم هاي گردآوري – الكتريكي ساخته و آزمايش شده اند . تركيب گردآورنده – استرلينگ با راندمان تبديل نور خورشيد به برق از قرار تقريبا 30% درتحت شرايط واقعي ساخته و آزمايش شده اند. به R&D بيشتر در زمينه موتور استرالنيگ، مبدل هاي حرارتي كانوني و سطوح بازتابنده ارزان قيمت نياز هست تا بتوان كارآئي دراز مدت و توجيه اقتصادي سيستم را افزايش داد. دريافت كننده مركزي، معادل يك بشقابك بزرگ سهموي است. مجموعه اي از آينه هائي كه هر يك بطور جداگانه انرژي خورشيد را منعكس و متمركز مي كنند هليوستات ناميده مي شوند. انرژي توسط يك مبدل حرارتي كه در روي يك برج نصب شده است و گيرنده ناميده مي ود جذب مي شود. يك كامپيوتر هر يك از هليوستات ها را طوري كنترل مي نمايد كه زاويه بين خورشيد و گيرنده راهميشه نصف مي كند. اندازه و درجه حرارت اين سيستم ها به آساني با بويلر هاي بخار صنعتي و نيروگاهي قابل قياس هستند. اين سيستم ها تا معادلMwe 200 با ضريب ظرفيت ساليانه 50% و با دستگاههاي توليد قدرت معمولي قابل استفاده هستند. يك نيروگاه نمونه Mwe10 كه از بخار / آب بعنوان سيال ناقل حرارت استفاده مي كند ساخته و آزمايش شده است و چندين تاسيسات كوچكتر ديگر هم ساخته شده اند. اجزاء نمونه براي سيستم هاي نسل دوم كه بر پايه نمك مذاب نيترات پتاسيم / سديم بعنوان سيال ناقل حرارت بنا شده اند نيز ساخته و آزمايش شده اند. R&Dدر زمينه گيرنده هاي پيشرفته و جنس مواد ذخيره و همچنين سطوح بازتابنده ادامه دارد. طرحي براي گنجاندن تكنولوژي نسل دوم ( نمك ) در يك نيروگاه نمونه با ظرفيت Mwe 10 درحال حاضر در دست است. دودكش خورشيدي يك سيستم بمراتب ساده تر ولي با كارآئي بمراتب كمتر سيستم دودكش خورشيدي است. مجموعه دايره اي هليوستات ها را با يك ناحيه دايره اي زمين كه پوشش شيشه اي دارد و برج گيرنده مركزي را با يك دودكش كه يك توربين بادي در آن قرار دارد جايگزين مي نمائيم. هوائي كه در زير شيشه بوسيله خورشيد گرم مي شود توسط دودكش كشيده مي شود و در اثر اين جريان توربين، ژنراتور را به گردش وا مي دارد. يك نمونه Kwe 100 در اسپانيا ساخته شده است. انرژي حرارتي كه بوسيله بركه هاي خورشيدي توليد مي شود را مي توان از طريق خطوط توزيع ناحيه اي بر گرمايش و سرمايش فضاي ساختماني بكار برد. از دماي بيشتري كه توسط متمركز كننده ها ايجاد مي وشد مي توان براي گرماي فرآيندي در صنايع همراه يا ذخيره حرارتي در مخزن استفاده نمود. اگر كمبود جا يك محدوديت به حساب نمي آمد، اين سيستم ها مي توانستند تا 80% بار گرمائي را در نواحي بسيار افتاب خيز و تا 50% همين بار را در نواحي اي كه شرايط هوا نامساعد تر است تامين نمايند، همراه با انرژي معمولي پشتيبان جهت تامين بقيه بار، اما قيمت انرژي گرمائي كمتر از قيمت انرژي برقي است و بنابر اين يك بازار تجاري هيچگاه براي اين نوع انرژي شكل نگرفته است. سقوط قيمت نفت كه بدنبال بحران نفت صورت گرفت حتي باعث جلوگيري از موفقيت تجاري سيستم هائي شده است كه انحصارا براي توليد الكتريسيته طراحي شده اند. سيستم سهموي خطي تنها تا زماني دوام آورد كه اعتبارهاي مالياتي خورشيدي دوام آوردند و سيستم هاي گردآورنده دايره اي هنوز از مرحله نمايشي گذر نكرده اند. تا زمانيكه قيمت انرژي همينطور پائين باقي بماند، گردآورنده مدور و خطي با شار فوتوني بسيار زياد تنها در كاربردهاي سم زدائي ممكن است بكار آيند ( سيستم هاي گرما شيميايي و نور شيميايي ). سيستم هاي فوتو ولتائي سيستم هاي فوتو ولتائي كه در اصل براي كاربردهاي فضايي ابداع و تكميل شده بودند انرژي نوري را مستقيما به انرژي الكتريكي تبديل مي كنند. اصل مقدماتي در اين تكنولوژي (( اثر فوتوالكتريك )) است كه اولين بار بوسيله اينشتين توضيح داده شده كه نور باعث مي شود الكترون ها از ماده جدا شوند. مكانيسم هاي فوتوولتائي – سلول هاي خورشيدي – كريستال هاي صافي هستند كه از لايه هاي نازك از جنس نيمه هادي اي ساخته شده اند كه خصايص الكترونيكي متفاوت دارند و اين امر بموجب پيدايش ميدان هاي الكترونيكي قوي درون آنها مي شود. هنگامي كه نور وارد كريستال مي شود، الكترون هائي كه بوسيله نور توليد مي شوند بوسيله اين ميادين جدا مي شوند و اختلاف پتانسيلي بين وجوه بالائي و پائيني سلول بوجود مي آيد. در صورتيكه مدار كامل شود آنگاه اين اختلاف پتانسيل جريان مستقيمي را بوجود مي آورد. براي حفاظت سلول ها در برابر محيط، سلول هاي فوتو ولتائي به يكديگر متصل شده و بصورت مدول در آورده مي شوند. مدول هائي كه در روي يك صفحه نصب شده و از زاويه و جهت صحيح براي حداكثر گردآوري فصلي و سالي به آنها داده شده و پانلPV يا شبكه PV ناميده مي شوند. پانل هاي تك مدولي يا مجموعه هاي عظيم شبكه هاي PV قابل تشكيل هستند و ولتاژهاي DCمتفاوتي را كه با كمك تبديل كننده هاي الكترونيكي حالت جامد به هر ولتاژDC ياAC مطلوبي قابل تبديل مي باشند، توليد مي نمايند. يك سيستم PVنوعي معمولا شامل باتري هاي ذخيره الكتروشيميائي براي كاربردهاي مستقل مي شود. توسعه PV براي كاربردهاي زميني در زمان اولين بحران نفت در دو جهت خيلي متفاوت آغاز گرديد. يكي در جهت تكنولوژي هاي تمركزي است كه درآن كاهش هزينه ها بوسيله جايگزين سطحPV بوسيله سطح عدسي صورت مي گيرد و ديگري در جهت كاهش هزينه هاي مدول هاي PV با استفاده از ساخت صنعتي با حجم زياد است. هدف اصلي R&D در تكنولوژي هاي تمركزي بدست آوردن راندمان بالاتر است. سلول هاي سليكوني با تماس نقطه اي به حداكثر راندمان 30% اي رسيده اند. با رويهم قرار دادن مواد سيليكوني و گاليمي ( پايه گاليم ) ( با ساير مواد نيمه هادي مثل فسفيداينديم ) بمنظور تشكيل سول هاي چند پيوندي اي كه هر يك از لايه هاي آنها جزء متفاوتي از طيف فركانسي خورشيدي را جمع آوري مي نمايد، مي تون به ارقام بالاتري براي كارآئي نيز رسيد. ركوردي كه تاكنون با اين روش بدست آمده است 37% مي باشد. اين سلول ها در مدول هاي با تمركز بالا ( در حدود 100) و يا خيل بالا (در حدود 1000) كه معمولا از عدسي هاي فرنل ساخته شده اند، قرار داده مي شوند. كارآيي سلولي همراه با افزايش دماي سلول كاهش مي يابد و تمركز كننده خيلي قوي به سيستم خنك كننده فعال نياز دارند كه اين خود بعنوان يك منبع انرژي گرمائي كم دما قابل بهره برداري است. به سيستم هاي ردگيري دو محوري بسيار دقيق نياز است تا كانون را بر روي سلول ها نگهدارد و همچنين پيشنهاد شده است كه اين سلول ها را بر روي برج گيرنده تابش مستقيمي كه توسط مجموعه هليوستات ها منعكس شده است، نصب گردد. اين خيلي به سيستم حرارتي از نوع دريافت كننده مركزي شبيه است، ام سيستم هاي PV با تمركز بالا در واقع به دو طريق به اين سيستم شبيه هستند: پيچيدگي مكانيكي اين سيستم ها را تنها براي نيروگاههاي مركزي مناسب مي سازد و عدم توانايي آنها در استفاده از تابش افقي پراكنده اين نيروگاهها را بالقوه محدود به نواحي مي كند كه دريافت تابش خورشيدي بسيار زياد است و اگر نه از درجه كارآئي بالائي برخوردارنخواهند بود . و درست مانند تكنولوژي هاي توليد برق حرارتي خورشيدي هنوز يك بازار تجاري واقعي براي آنها پيدا نشده است. سيستم هاي PV هاي با تمركز كم كه بر مبناي تمركز دهنده هاي هونوگرافي يا درخشنده غير مجازي استوار هستند نيز تحت بررسي بوده و توسعه آنها دنبال مي شود، در حاليكه شاخه اصلي صنعت PV متوجه تكنولوژي هاي غير متمركزي است تا بازار سيستم هاي مستقل را كه حاضر به تقبل هزينه هاي بالاتري براي الكتريسيته هستند، تغذيه كند. تكنولوژي هاي نسل دوم اين تكنولوژي ها مستقيما از تكنولوژي نسل اول قضايي زاده شده اند. هدف نهائي آنها جايگزيني تمام فرآيندهاي اوليه بوسيله معادل هاي صنعتي كه با حجم زياد توليد مي شوند،است. بعلت اصتفاده از ماسه يا ماده ديگري كه غني از سيليكون است، مراحل خالص سازي كه به سيليكون هاي نيمه هادي منتهي مي شود مي تواند با يك فرآيند ساده تري كه منتهي به سيليكونهاي خورشيدي مي شود جايگزين گردد. رشد گروهي شمش از يك وان مذاب با رشد پيوسته شمش جايگزين شده است. كه بصورت بلوك هاي مقطع مستطيلي بريده شده و سپس بصورت ويفرهاي مستطيلي برش داده مي شود. اين فرآيند نيز بوسيله فرآيند انجماد بلوكي جايگزين شده است كه در نتيجه برش اوليه از شمش به بلوك نيز حذف شده است. با رشد نواري كه مستقيما به ويفرهاي مستطيلي باريك منتهي مي شود اين مرحله قبلي را نيز حذف نموده اند. پخش حرارتي در ويفرها براي عمل پيوند و شكل دادن به سطح پشتي، كه بصورت گروهي انجام مي گرفته است بوسيله پخش حرارتي تفاله اي جايگزين شده است، يا حتي از كاشت يون و باز پخت ليزري كه خيلي سريع تر است براي اين كار استفاده مي شود. تمام عمليات مربوط به تعمير سطح سلول و ويفر كه با مواد شيميائي انجام مي شد بوسيله معادل هاي پلاسمائي خود جايگزين شده اند. و در نهايت ، مدل سازي سلول ها كه قبلا با دست انجام مي گرفت اكنون بطور اتوماتيك انجام مي گيرد. با كمك طراحي دقيق، تمام فرآيندهاي بالا ميتوانند موجب افزايش چشمگير راندمان حداكثرشوند. ارقام بالاتر راندمان با استفاده از مدول هاي سلول تك كريستالي بدست مي آيد كه تاكنون به رقم 20% دست يافته شده است. اما رشد سريع تر كريستال، كليد اصلي كاهش هزينه هاست و اين راهي است كه براي تكنولوژي هاي بلوك ونوار انتخاب شده است. اين روش به سلول هاي چند كريستالي كه از حداكثر كارآئي پائين تري بعلت اتلاف در مرزدانه ها برخوردارهستند منج مي گردد. اما خنثي سازي با پلاسماي هيدروژن اين مكان را بوجود مي آورد كه به ارقامي نزديك به ارقام مربوط به تك كريستال نزديك شويم و تاكنون مدول هاي كارآمد با راندمان 17% بدست آمده اند. اين فرآيندها هنوز تكنولوژي نسل دوم جا افتاده قلمداد نمي شوند، عمدتا بدليل اينكه هنوز بوفورسيليكون مناسب نيمه هادي كه از صنايع الكترونيك خريداري مي شود بكار برده مي شود اين باعث مي شود كه بازپرداخت انرژي خورشيدي مورد بحث تقريبا 10 سال طول بكشد، درحاليكه سيليكون خورشيدي مي تواند زمان بازپرداخت انرژ
© کپی رایت توسط ::مقاله دات نت:: پایگاه مقالات ایرانیان کلیه حقوق مادی و معنوی مربوط و متعلق به این سایت و گردآورندگان و نويسندگان مقالات است.)
برداشت مقالات فقط با ذکر منبع امکان پذیر است. نوشته شده در تاریخ: 1385/6/27 (1012 مشاهده) [ بازگشت ] |
