منابع انرژی

خورشیدی

اصول خورشیدی
انرژی از خورشید

خورشید میلیاردها سال انرژی تولید کرده و منبع نهایی تمام منابع انرژی و سوخت هایی است که امروز استفاده می کنیم. هزاران سال مردم از اشعه خورشید (تابش خورشید) برای گرما و خشک کردن گوشت، میوه و غلات استفاده کرده اند. با گذشت زمان، مردم فن آوری هایی را برای جمع آوری انرژی خورشیدی برای گرما و تبدیل آن به برق توسعه دادند.

جمع آوری و استفاده از انرژی حرارتی (حرارتی) خورشیدی

نمونه ای از دستگاه های اولیه جمع آوری انرژی خورشیدی، اجاق خورشیدی است (جعبه ای برای جمع آوری و جذب نور خورشید). در دهه 1830، منجم بریتانیایی جان هرشل در حین سفر به آفریقا از اجاق خورشیدی برای پخت غذا استفاده کرد. اکنون مردم از فن آوری های مختلفی برای جمع آوری و تبدیل تابش خورشید به انرژی گرمایی برای مصارف مختلف استفاده می کنند.

ما برای گرم کردن از سیستم های انرژی گرمایی خورشیدی استفاده می کنیم

  • آب برای استفاده در خانه ها، ساختمان ها یا استخرها
  • داخل خانه ها، گلخانه ها و سایر ساختمان ها
  • مایعات به دمای بالا در نیروگاه های حرارتی خورشیدی
سیستم های فتوولتائیک خورشیدی، نور خورشید را به برق تبدیل می کنند

دستگاه های فتوولتائیک خورشیدی (PV) یا سلول های خورشیدی، نور خورشید را مستقیماً به برق تبدیل می کنند. سلول های PV کوچک می توانند ماشین حساب، ساعت و سایر دستگاه های الکترونیکی کوچک را تأمین کنند. چیدمان بسیاری از سلولهای خورشیدی در صفحات PV و آرایش چندین صفحه PV در آرایه های PV می تواند برای کل خانه برق تولید کند. برخی از نیروگاه های PV دارای آرایه های بزرگی هستند که مساحت بسیاری از هکتارها را تولید می کنند تا برای هزاران خانه برق تولید کنند.

انرژی خورشیدی دارای مزایا و محدودیت هایی است

استفاده از انرژی خورشیدی دو مزیت اصلی دارد:

  • سیستم های انرژی خورشیدی آلاینده های هوا یا دی اکسید کربن تولید نمی کنند.
  • سیستم های انرژی خورشیدی در ساختمان ها حداقل تأثیرات را بر محیط زیست دارند.

انرژی خورشیدی همچنین محدودیت هایی دارد:

  • میزان نور خورشید که به سطح زمین می رسد ثابت نیست. میزان نور خورشید بسته به مکان، زمان روز، فصل سال و شرایط آب و هوایی متفاوت است.
  • میزان نور خورشید که به یک فوت مربع از سطح زمین می رسد نسبتاً کم است، بنابراین یک سطح بزرگ برای جذب یا جمع آوری مقدار مفید انرژی لازم است.
جایی که خورشیدی پیدا می شود
انرژی خورشیدی آفتاب است

آفتاب انرژی تابشی از خورشید است. میزان تابش خورشید یا انرژی خورشیدی که هر روز زمین دریافت می کند، چندین برابر بیشتر از کل انرژی است که مردم هر روز مصرف می کنند. استفاده از انرژی خورشیدی، به ویژه برای تولید برق، در 30 سال گذشته در ایالات متحده و سراسر جهان بسیار افزایش یافته است.

عرض جغرافیایی، آب و هوا و الگوهای آب و هوایی مهمترین عواملی هستند که بر انزوا تأثیر می گذارند – مقدار تابش خورشید دریافت شده در یک سطح مشخص در طی مدت زمان مشخص. مکانهای نزدیکتر به خط استوا و در آب و هوای خشک معمولاً مقادیر بیشتری از خاک را نسبت به مکانهای دیگر دریافت می کنند. ابرها، گرد و غبار، خاکستر آتشفشانی و آلودگی موجود در جو ، بر میزان خلوص سطح تأثیر می گذارد. ساختمانها، درختان و کوهها ممکن است مکان را در زمانهای مختلف روز در ماههای مختلف سال سایه بزنند. تغییرات فصلی (ماهانه) منابع خورشیدی با افزایش فاصله از خط استوا زمین افزایش می یابد.

نوع کلکتور خورشیدی همچنین نوع تابش خورشید و میزان خلوصی را که یک کلکتور خورشیدی دریافت می کند تعیین می کند. سیستم های جمع کننده خورشیدی متمرکز، مانند سیستم های مورد استفاده در نیروگاه های حرارتی-الکتریکی خورشیدی، به تابش مستقیم خورشید نیاز دارند، که به طور کلی در مناطق خشک و با روزهای ابری بیشتر است. صفحه جمع کننده های حرارتی و فتوولتائیک (PV) صفحه تخت قادر به استفاده از تابش خورشید جهانی هستند که شامل تابش خورشید منتشر (پراکنده) و مستقیم است. درباره تابش خورشید بیشتر بدانید.

جمع کننده های حرارتی خورشیدی

کلکتورهای حرارتی خورشیدی در دمای پایین، انرژی گرمایی خورشید را برای گرم کردن آب برای شستشو و استحمام یا استخرها، یا گرم کردن هوای داخل ساختمان جذب می کنند.

جمع كننده ها

فن آوری های انرژی خورشیدی متمرکز، از آینه ها برای انعکاس و تمرکز نور خورشید روی گیرنده هایی استفاده می کنند که انرژی خورشیدی را جذب می کنند و آن را به گرما تبدیل می کنند. ما می توانیم از این انرژی حرارتی برای گرم کردن ساختمان ها یا تولید برق با توربین بخار یا موتور گرمائی که یک ژنراتور را به حرکت در می آورد استفاده کنیم.

سیستم های فتوولتائیک

سلولهای فتوولتائیک (PV) نور خورشید را مستقیماً به برق تبدیل می کنند. سیستم های PV می توانند از سیستم هایی که مقدار کمی برق برای ساعت ها و ماشین حساب ها تأمین می کنند تا سیستم هایی که مقدار برق مورد استفاده صدها یا هزاران خانه را تأمین می کنند، متغیر باشند. میلیون ها خانه و ساختمان در سراسر جهان دارای سیستم های PV در پشت بام خود هستند و بسیاری از نیروگاه های بزرگ PV وجود دارد.

استفاده از انرژی خورشیدی

اداره اطلاعات انرژی ایالات متحده (EIA) تخمین می زند که استفاده از انرژی خورشیدی در ایالات متحده از حدود 0.06 تریلیون واحد حرارتی انگلیس (Btu) در سال 1984 به حدود 1044 تریلیون Btu در سال 2019 افزایش یابد. کل تولید برق خورشیدی از حدود 5 میلیون کیلووات ساعت (کیلووات ساعت) افزایش یافته است ) در سال 1984، تقریباً همه از نیروگاههای حرارتی-حرارتی خورشیدی در مقیاس مطلوب (نیروگاههایی با حداقل یک مگاوات (مگاوات) ظرفیت تولید برق)، تا حدود 107،057 میلیون (یا 104 میلیارد) کیلووات ساعت در سال 2019، که 64٪ مربوط به نیروگاههای PV در مقیاس مطلوب، 33٪ مربوط به سیستمهای PV در مقیاس کوچک (یا توزیع شده) (سیستمهایی با ظرفیت تولید کمتر از یک مگاوات) و 3٪ مربوط به نیروگاههای حرارتی-برقی خورشیدی در مقیاس مطلوب بود.

EIA همچنین تخمین می زند که کل تولید برق خورشیدی جهان در سال 2010 حدود 33 میلیارد کیلووات ساعت و در سال 2018 894 میلیارد کیلووات ساعت بوده است که آمریکا حدود 11 درصد و چین حدود 36 درصد تولید کرده است.

فتوولتائیک خورشیدی
سلولهای فتوولتائیک نور خورشید را به برق تبدیل می کنند

سلول فتوولتائیک (PV)، که معمولاً سلول خورشیدی نامیده می شود، وسیله ای غیر مکانیکی است که نور خورشید را مستقیماً به برق تبدیل می کند. برخی از سلول های PV می توانند نور مصنوعی را به برق تبدیل کنند.

فوتون ها انرژی خورشیدی را حمل می کنند

نور خورشید از فوتون ها یا ذرات انرژی خورشید تشکیل شده است. این فوتون ها حاوی مقادیر مختلف انرژی هستند که با طول موج های مختلف طیف خورشیدی مطابقت دارند.

جریان برق

حرکت الکترونها که هرکدام دارای بار منفی هستند ، به سمت سطح جلوی سلول عدم تعادل بار الکتریکی را بین سطح جلو و عقب سلول ایجاد می کند. این عدم تعادل ، به نوبه خود ، یک پتانسیل ولتاژ مانند ترمینال های منفی و مثبت یک باتری ایجاد می کند. هادی های الکتریکی موجود در سلول الکترون ها را جذب می کنند. وقتی هادی ها در یک مدار الکتریکی به یک بار خارجی مانند باتری متصل می شوند ، برق در مدار جریان می یابد.

کارایی سیستم های فتوولتائیک با توجه به نوع فناوری فتوولتائیک متفاوت است

بازدهی که سلولهای PV نور خورشید را به الکتریسیته تبدیل می کنند، با توجه به نوع مواد سلول و فناوری متفاوت است. کارایی ماژول های PV در اواسط دهه 1980 به طور متوسط ​​کمتر از 10٪ بود، تا سال 2015 به حدود 15٪ افزایش یافت و اکنون برای پیشرفته ترین ماژول ها به 20٪ نزدیک می شود. سلولهای PV آزمایشگاهی و سلولهای PV برای ماهواره های فضایی تقریباً 50٪ کارآمد هستند.

سیستم های فتوولتائیک چگونه کار می کنند

سلول PV عنصر اصلی ساخت سیستم PV است. اندازه سلولهای فردی می تواند از حدود 0.5 اینچ تا حدود 4 اینچ باشد. با این حال، یک سلول فقط 1 یا 2 وات تولید می کند، که فقط برای مصارف کوچک، مانند تأمین انرژی ماشین حساب یا ساعت مچی، برق کافی است.

سلول های PV به صورت الکتریکی در یک ماژول PV یا پانل بسته بندی شده و هوا تنگ وصل می شوند. اندازه ماژول های PV و میزان الکتریکی که می توانند تولید کنند متفاوت است. ظرفیت تولید برق ماژول PV با تعداد سلولهای ماژول یا سطح ماژول افزایش می یابد. ماژول های PV را می توان به صورت گروهی متصل کرد و یک آرایه PV تشکیل داد. یک آرایه PV می تواند از دو یا صدها ماژول PV تشکیل شود. تعداد ماژول های PV متصل شده در یک آرایه PV تعیین کننده مقدار کل الکتریکی است که آرایه می تواند تولید کند.

سلول های فتوولتائیک جریان مستقیم (DC) تولید می کنند. از این برق DC می توان برای شارژ باتری هایی استفاده کرد که به نوبه خود، دستگاه هایی را که از برق جریان مستقیم استفاده می کنند، تأمین می کنند. تقریباً تمام برق به عنوان جریان متناوب (AC) در خطوط برق الکتریکی تأمین می شود. دستگاه هایی به نام اینورتر در ماژول های PV یا در آرایه ها برای تبدیل برق DC به برق AC استفاده می شود.

سلولهای PV و ماژول ها وقتی مستقیماً رو به خورشید باشند بیشترین مقدار برق را تولید می کنند. ماژول ها و آرایه های PV می توانند از سیستم های ردیابی استفاده کنند که ماژول ها را به سمت دائمی آفتاب حرکت می دهد، اما این سیستم ها گران هستند و بیشتر در نیروگاه های بزرگ PV استفاده می شوند. اکثر سیستم های PV در ساختمان ها دارای ماژول هایی در موقعیت ثابت هستند که ماژول ها مستقیماً رو به جنوب (در نیمکره شمالی – مستقیماً در شمال در نیمکره جنوبی) قرار دارند. درباره زاویه های شیب جمع کننده PV و سیستم های ردیابی جمع کننده PV بیشتر بیاموزید.

کاربردهای سیستم های فتوولتائیک

کوچکترین سیستم های فتوولتائیک ماشین حساب و ساعت مچی. سیستم های بزرگتر می توانند برق را برای پمپاژ آب ، تأمین انرژی تجهیزات ارتباطی ، تأمین برق برای یک خانه یا مشاغل واحد یا تشکیل آرایه های بزرگ فراهم کنند که برق هزاران مصرف کننده برق را تأمین می کند.

برخی از مزایای سیستم های PV عبارتند از:

  • سیستم های PV می توانند برق را در مکان هایی که سیستم های توزیع برق (خطوط برق) وجود ندارند تأمین کنند و همچنین می توانند برق شبکه برق را تأمین کنند.
  • آرایه های PV می توانند به سرعت نصب شوند و می توانند هر اندازه باشند.
  • اثرات زیست محیطی سیستم های PV مستقر در ساختمان ها حداقل است.

تاریخچه فتوولتائیک

اولین سلول PV کاربردی در سال 1954 توسط محققان بل تلفن ساخته شد. از اواخر دهه 1950 ، سلولهای PV برای تأمین انرژی ماهواره های فضایی ایالات متحده مورد استفاده قرار گرفتند. در اواخر دهه 1970 ، پانل های PV برق را از راه دور یا خارج از شبکه ، مکان هایی که خطوط برق ندارند تأمین می کنند. از سال 2004 ، بیشتر پانل های PV نصب شده در ایالات متحده در سیستم های متصل به شبکه در خانه ها ، ساختمان ها و تاسیسات برق ایستگاه مرکزی قرار دارند. پیشرفت های فنی ، هزینه های کمتر برای سیستم های PV و مشوق های مالی و سیاست های دولت به گسترش بسیار زیاد استفاده از PV از اواسط دهه 1990 کمک کرده است. اکنون صدها هزار سیستم PV متصل به شبکه در ایالات متحده نصب شده است.

EIA تخمین می زند که برق تولید شده در نیروگاه های PV در مقیاس کمکی از 76 میلیون کیلووات ساعت (کیلووات ساعت) در سال 2008 به 69 میلیارد کیلووات ساعت در سال 2019 افزایش یافته است. نیروگاه های مقیاس کم مصرف حداقل 1000 کیلووات (یا یک مگاوات) ظرفیت تولید برق دارند. EIA تخمین می زند که 35 میلیارد کیلووات ساعت توسط سیستم های PV متصل به شبکه در مقیاس کوچک در سال 2019 تولید شده باشد ، در حالی که این میزان در سال 2014 11 میلیارد کیلووات ساعت است. سیستم های PV در مقیاس کوچک ، سیستم هایی هستند که کمتر از یک مگاوات ظرفیت تولید برق دارند. بیشتر آنها در ساختمانها واقع شده اند و گاهی اوقات سیستم PV پشت بام نامیده می شوند .

نیروگاه های حرارتی خورشیدی

سیستم های انرژی حرارتی خورشیدی از انرژی خورشیدی متمرکز استفاده می کنند

سیستم های تولید برق حرارتی خورشیدی ، نور خورشید را جمع آوری و متمرکز می کنند تا گرمای دمای بالا مورد نیاز برای تولید برق را تولید کنند. تمام سیستم های انرژی حرارتی خورشیدی دارای جمع کننده های انرژی خورشیدی با دو جز main اصلی هستند: بازتابنده ها (آینه ها) که نور خورشید را به یک گیرنده می گیرند و متمرکز می کنند . در اکثر انواع سیستم ها ، یک مایع انتقال گرما گرم می شود و در گیرنده گردش می کند و برای تولید بخار استفاده می شود. بخار در یک توربین به انرژی مکانیکی تبدیل می شود که باعث تولید ژنراتور برای تولید برق می شود. سیستم های انرژی حرارتی خورشیدی دارای سیستم های ردیابی هستند که با تغییر موقعیت خورشید در آسمان ، نور خورشید را روی گیرنده متمرکز می کنند.

سیستم های انرژی حرارتی خورشیدی همچنین ممکن است دارای یک جز system سیستم ذخیره انرژی گرمایی باشند که به سیستم جمع کننده خورشیدی اجازه می دهد تا سیستم ذخیره انرژی را در طول روز گرم کند و گرمای سیستم ذخیره سازی برای تولید برق در عصر یا در هوای ابری استفاده می شود. نیروگاه های حرارتی خورشیدی همچنین ممکن است سیستم های ترکیبی باشند که از سوخت های دیگر (معمولاً گاز طبیعی) برای تأمین انرژی خورشید در دوره های تابش کم خورشید استفاده می کنند.

انواع نیروگاه های حرارتی خورشیدی متمرکز

سه نوع اصلی از سیستم های حرارتی خورشیدی متمرکز وجود دارد:

سیستم های غلظت خطی

سیستم های غلظت خطی با استفاده از آینه های بلند، مستطیل، منحنی (U شکل) انرژی خورشید را جمع می کنند. آینه ها نور خورشید را روی گیرنده ها (لوله ها) متمرکز می کنند که طول آینه ها را دارند. نور خورشید غلیظ مایعی را که از طریق لوله ها جریان دارد گرم می کند. این مایعات به یک مبدل حرارتی ارسال می شود تا آب را در یک ژنراتور توربین بخار معمولی بجوشاند تا برق تولید کند. دو نوع عمده از سیستم های متمرکز کننده خطی وجود دارد: سیستم های فرار سهموی، جایی که لوله های گیرنده در امتداد خط کانونی هر آینه سهموی قرار می گیرند، و سیستم های بازتابنده فرنل خطی، که در آن یک لوله گیرنده بالای چندین آینه است تا به آینه ها امکان ردیابی بیشتر را بدهد. خورشید.

یک نیروگاه کلکتور متمرکز خطی تعداد زیادی یا میدان جمع کننده در ردیف های موازی با جهت شمال – جنوب دارد به طوری که آینه ها خورشید را از شرق به غرب ردیابی می کنند و در طول روز به طور مداوم نور خورشید را روی لوله های گیرنده متمرکز می کنند.

فرورفتگی های سهموی

یک جمع کننده فرورفتگی سهموی دارای یک بازتابنده سهموی (منحنی شکل) طولانی است که پرتوهای خورشید را بر روی یک لوله گیرنده قرار دارد که در کانون سهمی قرار دارد. جمع کننده حرکت می کند تا در هنگام حرکت خورشید در آسمان، نور خورشید را روی گیرنده متمرکز کند.

به دلیل سهمی بودن ، یک دهانه خورشید می تواند نور خورشید را از 30 برابر تا 100 برابر شدت نرمال (نسبت غلظت) خود بر روی لوله گیرنده متمرکز کند ، که در امتداد خط کانونی دهانه قرار دارد و دمای عملیاتی بالاتر از 750 درجه فارنهایت را بدست می آورد.

طولانی ترین کارخانه تأسیسات حرارتی خورشیدی در جهان با استفاده از سیستم های غلظت خطی سهموی استفاده می شود. تاسیسات سیستم تولید انرژی خورشیدی (SEGS) با 9 نیروگاه مجزا در صحرای موهاوی در کالیفرنیا است. اولین نیروگاه در سیستم ، SEGS I ، از 1984 تا 2015 و دومین آن ، SEGS II ، از 1985 تا 2015 کار می کرد. SEGS III – VII (3-7) ، هرکدام با ظرفیت تولید برق الکتریکی تابستانی 36 مگاوات (مگاوات) ) ، در سالهای 1986 ، 1987 و 1988 وارد اینترنت شد. SEGS VIII و IX (8 و 9) ، هرکدام با ظرفیت تولید خالص تابستان 88 مگاوات ، به ترتیب در سالهای 1989 و 1990 فعالیت خود را آغاز کردند. با هم ، هفت نیروگاه SEGS III – IX که در حال حاضر کار می کنند ، دارای ظرفیت خالص تولید برق تابستانی در حدود 356 مگاوات هستند که آنها را به یکی از بزرگترین تأسیسات برق حرارتی خورشیدی در جهان تبدیل کرده است.

علاوه بر SEGS ، بسیاری از پروژه های سهموی دیگر از طریق انرژی خورشیدی در ایالات متحده و سراسر جهان کار می کنند. چهار پروژه بزرگ در ایالات متحده پس از SEGS هستند

  • پروژه خورشیدی Mojave: یک پروژه 280 مگاواتی در بارستو ، کالیفرنیا
  • ایستگاه تولید Solana: یک پروژه 280 مگاواتی در Gila Bend ، آریزونا
  • پروژه انرژی خورشیدی Genesis: یک پروژه 250 مگاواتی در Blythe ، کالیفرنیا
  • Nevada Solar One: نیروگاهی 69 مگاواتی در نزدیکی شهر بولدر ، نوادا
بازتابنده های خطی فرنل

سیستم های بازتابنده فرنل خطی (LFR) شبیه سیستم های فرار سهموی هستند زیرا آینه ها (بازتابنده ها) نور خورشید را بر روی یک گیرنده واقع در بالای آینه ها متمرکز می کنند. این بازتابنده ها از لنز فرنل استفاده می کنندافکت، که امکان ایجاد آینه متمرکز با دیافراگم بزرگ و فاصله کانونی کوتاه را فراهم می کند. این سیستم ها قادرند انرژی خورشید را تا حدود 30 برابر شدت طبیعی خود متمرکز کنند. بازتابنده Fresnel خطی فشرده (CLFR) – که به آن بازتابنده Fresnel خطی متمرکز نیز گفته می شود – نوعی فناوری LFR با جاذب های متعدد در مجاورت آینه ها است. چندین گیرنده به آینه ها اجازه می دهد تا موقعیت خود را تغییر دهند تا سایه بازتابنده ها را نداشته باشد. این کار باعث بهبود کارایی سیستم و کاهش هزینه ها می شود. یک نیروگاه خورشیدی نمایشی CLFR در نزدیکی بیکرزفیلد، کالیفرنیا، در سال 2008 ساخته شد، اما در حال حاضر کار نمی کند.

برج های خورشیدی

یک سیستم برج انرژی خورشیدی از یک میدان بزرگ آینه های ردیاب خورشید به نام heliostats برای انعکاس و تمرکز نور خورشید بر روی یک گیرنده در بالای برج استفاده می کند. نور خورشید می تواند تا 1500 بار متمرکز شود. برخی از برج های برق از آب به عنوان مایعات انتقال گرما استفاده می کنند. طرح های پیشرفته به دلیل قابلیت انتقال حرارت برتر و ذخیره انرژی، نمک نیترات مذاب را آزمایش می کنند. ذخیره انرژی حرارتی به سیستم امکان تولید برق در هوای ابری یا شب را می دهد.

وزارت انرژی ایالات متحده و چندین تاسیسات الکتریکی طی دهه 1980 و 1990 اولین برج تأسیسات خورشیدی جهان را در نزدیکی بارستو، کالیفرنیا ساختند و از آن بهره برداری کردند. اکنون دو پروژه برج برق خورشیدی در ایالات متحده کار می کنند

 

  • تاسیسات برق خورشیدی Ivanpah: یک پروژه سه برج 392 مگاواتی با ظرفیت تولید 126 مگاوات، 133 مگاوات و 133 مگاوات در دریاچه خشک ایوانپاه، کالیفرنیا

 

  • پروژه انرژی خورشیدی هلال احمر: پروژه ای با یک برج 110 مگاواتی در نوادا
ظرف خورشیدی / موتورهای خورشیدی

بشقاب خورشیدی / سیستم های موتور از یک ظرف آینه ای شبیه یک بشقاب ماهواره ای بسیار بزرگ استفاده می کنند. برای کاهش هزینه ها، ظرف آینه ای معمولاً آینه های تخت کوچک زیادی دارد که به شکل بشقاب درآمده اند. سطح بشقاب شکل، نور خورشید را به یک گیرنده حرارتی هدایت و متمرکز می کند، که گرما را جذب و جمع می کند و به یک مولد موتور منتقل می کند. متداول ترین نوع موتور حرارتی مورد استفاده در سیستم های دیش / موتور، موتور استرلینگ است. این سیستم از مایع گرم شده توسط گیرنده برای حرکت پیستون ها و ایجاد قدرت مکانیکی استفاده می کند. نیروی مکانیکی یک ژنراتور یا دینام را برای تولید برق کار می کند.

بشقاب خورشیدی / سیستم های موتور همیشه مستقیم به خورشید و انرژی خورشیدی را در نقطه کانونی ظرف متمرکز می کنند. نسبت غلظت یک ظرف خورشیدی بسیار بالاتر از سیستم های غلظت خطی است و دمای سیال کاری آن بالاتر از 1380 درجه فارنهایت است. تجهیزات تولید برق یک ظرف خورشیدی را می توان در نقطه کانونی ظرف قرار داد، و آن را برای مکان های از راه دور مناسب سازد، یا ممکن است انرژی از بسیاری از ظروف جمع شده و در یک نقطه مرکزی به برق تبدیل شود.

ارتش ایالات متحده در حال ساخت نیروگاه بشقاب سهموی 1.5 مگاواتی در انبار ارتش Tooele در یوتا با 429 صفحه خورشیدی با موتور استرلینگ است

جمع کننده های حرارتی خورشیدی
گرم شدن با انرژی خورشید

مردم از انرژی حرارتی خورشیدی برای گرم کردن آب و هوا استفاده می کنند. دو نوع کلی سیستم گرمایش خورشیدی، سیستم های غیرفعال و سیستم های فعال هستند

گرم شدن منفعل فضای خورشیدی هنگامی اتفاق می افتد که خورشید از پنجره های ساختمان تابیده و فضای داخلی را گرم می کند. طرح های ساختمانی که از حرارت خورشیدی غیرفعال استفاده می کنند معمولاً دارای پنجره های رو به جنوب هستند که باعث می شود خورشید در طول زمستان بر روی دیوارها یا کف های جذب کننده گرمای خورشید بتابد. انرژی خورشیدی جذب شده با تابش و همرفت طبیعی در شب ساختمان را گرم می کند. برآمدگی یا سایه های پنجره مانع ورود خورشید به پنجره ها در طول تابستان می شود تا ساختمان را خنک نگه دارد.

سیستم های گرمایش خورشیدی فعال از کلکتور و مایعی استفاده می کنند که تابش خورشید را جذب می کند. فن ها یا پمپ ها هوا یا مایعات جاذب گرما را از طریق کلکتورها به گردش در می آورند و سپس مایعات گرم شده را مستقیماً به اتاق یا سیستم ذخیره گرما منتقل می کنند. سیستم های گرمایش آب خورشیدی فعال معمولاً مخزنی برای ذخیره آب گرم شده خورشیدی دارند.

جمع کننده های خورشیدی یا غلظت ندارند یا تمرکز دارند

جمع کننده های غیر غلظت – منطقه جمع کننده (منطقه ای که تابش خورشید را قطع می کند) همان منطقه جاذب است (منطقه جذب کننده تابش). سیستم های خورشیدی برای گرم کردن آب یا هوا معمولاً جمع کننده های غیر غلظت دارند. کلکتورهای صفحه تخت متداول ترین نوع جمع کننده های غیر غلظت آب و گرمایش فضا در ساختمان ها هستند و در صورت کافی بودن دمای کمتر از 200 درجه فارنهایت استفاده می شوند.

جمع کننده های خورشیدی صفحه تخت معمولاً سه جز components اصلی دارند:

  • صفحه ای فلزی تخت که انرژی خورشیدی را رهگیری و جذب می کند
  • یک پوشش شفاف که اجازه می دهد انرژی خورشیدی از داخل پوشش عبور کند و اتلاف حرارت از جاذب را کاهش می دهد
  • یک لایه عایق پشت جاذب برای کاهش اتلاف گرما

کلکتورهای گرمایش آب خورشیدی دارای لوله های فلزی متصل به جاذب هستند. یک سیال انتقال گرما از طریق لوله های جاذب پمپ می شود تا گرما را از جاذب خارج کرده و گرما را به آب در یک مخزن ذخیره منتقل کند. سیستم های خورشیدی برای گرم کردن آب استخر در آب و هوای گرم معمولاً پوشش یا عایق جذب کننده ندارند و آب استخر از طریق کلکتورها و دوباره به استخر از استخر پخش می شود.

سیستم های گرمایش هوای خورشیدی از فن ها برای انتقال هوا از طریق جمع کننده های صفحه تخت و داخل ساختمانها استفاده می کنند.

جمع کننده های متمرکز – منطقه ای که تابش خورشید را رهگیری می کند ، گاهی صدها برابر بیشتر از منطقه جذب کننده است. جمع کننده انرژی خورشیدی را روی یک جاذب متمرکز یا متمرکز می کند. جمع کننده معمولاً طوری حرکت می کند که باعث شود نور خورشید روی جاذب متمرکز شود. نیروگاه های حرارتی خورشیدی از سیستم های جمع کننده خورشیدی متمرکز استفاده می کنند زیرا می توانند گرمای دمای بالا تولید کنند

انرژی خورشیدی و محیط زیست

سیستم های انرژی خورشیدی / نیروگاه ها آلودگی هوا، آلودگی آب یا گازهای گلخانه ای تولید نمی کنند. استفاده از انرژی خورشیدی هنگامی که انرژی خورشیدی جایگزین یا کاهش استفاده از سایر منابع انرژی را که تأثیرات بیشتری بر محیط دارند، می تواند تأثیر مثبت و غیرمستقیم بر محیط داشته باشد.

از برخی مواد سمی و شیمیایی برای ساخت سلولهای فتوولتائیک (PV) استفاده می شود که نور خورشید را به برق تبدیل می کنند. برخی از سیستم های حرارتی خورشیدی از مایعات بالقوه خطرناک برای انتقال گرما استفاده می کنند. نشت این مواد می تواند برای محیط زیست مضر باشد. قوانین زیست محیطی ایالات متحده استفاده و دفع این نوع مواد را تنظیم می کند.

مانند هر نوع نیروگاه، نیروگاه های بزرگ خورشیدی نیز می توانند محیط اطراف محل زندگی خود را تحت تأثیر قرار دهند. پاکسازی زمین برای ساخت و ساز و قرار دادن نیروگاه ممکن است اثرات طولانی مدت بر روی زیستگاه های گیاهان و حیوانات بومی داشته باشد. برخی از نیروگاه های خورشیدی ممکن است برای تمیز کردن جمع کننده ها و متمرکز کننده های خورشیدی یا خنک کننده ژنراتورهای توربین به آب نیاز داشته باشند. استفاده از حجم زیادی از آبهای زیرزمینی یا آبهای سطحی در بعضی از مناطق خشک ممکن است بر اکوسیستم های وابسته به این منابع آبی تأثیر بگذارد. علاوه بر این، پرتوی نور خورشید متمرکز که یک برج انرژی خورشیدی ایجاد می کند می تواند پرندگان و حشرات را که به داخل پرتو پرواز می کنند از بین ببرد.