بخشی از مقاله

چکیده   

استفاده از انرژی های پاک و تجدیدپذیر هم در جهت کاهش آلودگی های زیست محیطی و هم به عنوان جایگزینی مناسب برای سوخت های فسیلی از آرمانهای بشر بوده است. از اینرو در مطالعه حاضر به صورت میدانی سیستم مکانیزه ای طراحی و اجرا گردیده که به تامین انرژی موردنیاز در کارگاه دامداری-کشاورزی از محل انرژی خورشیدی پرداخته و در زمان کاهش انرژی خورشیدی و یا اتمام ذخیره سازی به صورت خودکار یا توسط تلفن همراه سیستم تامین انرژی خورشیدی قطع و به ژنراتور منتقل می گردد.

ژنراتور ضمن تامین برق موردنیاز به طور همزمان به شارژ باطریها پرداخته و پس از اتمام شارژ باتری ها به صورت خودکار از مدار خارج می گردد. بنابراین زمان استفاده از تامین انرژی توسط ژنراتور و مصرف سوخت به حداقل ممکن خواهد رسید. این سیستم به صورت میدانی در یک کارگاه دامداری-کشاورزی به مساحت حدود 1000 مترمربع بدون وجود انشعاب برق در حومه شهرستان سراوان واقع در استان سیستان و بلوچستان اجرا و مورد بهره برداری قرار گرفته است.

سیستم از چهار بخش کلی شامل - 1 سیستم تامین انرژی خورشیدی، - 2 سیستم تامین انرژی توسط ژنراتور، - 3 سیستم کنترل از راه دور، - 4 سیستم توزیع انرژی تشکیل شده و در جهت تامین انرژی موردنیاز در امور دامداری و کشاورزی مورد استفاده قرار گرفته است. در سیستم اجرا شده قادر هستیم عملیاتی نظیر روشن وخاموش نمودن ژنراتور، کنترل روشن یا خاموش بودن ژنراتور، تغییر منبع انرژی - که می تواند انرژی خورشیدی یا ژنراتور باشد - ، تنظیم دما و رطوبت اتاق پرورش دام، پرنمودن مخزن آب، آبیاری، نظارت تصویری، تحت کنترل قرار دادن سیستم رایانه مستقر در کارگاه، را از راه دور و با استفاده از تلفن همراه انجام دهیم.

-1 مقدمه

خورشید یک راکتور هسته ای بسیار عظیم است که ماده در آنجا در اثر همجوشی هسته ای به انرژی تبدیل میشود. انرژی ستاره خورشید یکی از منابع عمده انرژی در منظومه شمسی میباشد. طبق آخرین برآوردهای رسمی اعلام شده عمر این گوی آتشین بیش از 14میلیارد سال میباشد. در هر ثانیه 2/4 میلیون تن از جرم خورشید به انرژی تبدیل میشود. انرژی که از طریق خورشید به زمین میرسد 10000 بار بیشتر از انرژی مورد نیاز انسان است. با توجه به وزن خورشید که حدود 333 هزار برابر وزن زمین است، این کوره نورانی را میتوان به عنوان منبع عظیم انرژی تا 5 میلیارد سال آینده    به حساب آورد.

خورشید    از گازهایی نظیر هیدروژن - 86/8 درصد - ، هلیوم - 13درصد -     و 63    عنصر دیگر که مهمترین    آنها اکسیژن، کربن، نئون و نیتروژن است، تشکیل شده است . میزان دما در مرکز خورشید حدود 10 تا 14 میلیون    درجه سانتی گراد    میباشد    که    از سطح آن با حرارتی نزدیک به 5600 درجه    و    بصورت    امواج الکترومغناطیسی در    فضا منتشر میشود    . زمین    در    فاصله 150میلیون کیلومتری خورشید واقع است و    8    دقیقه    و 18 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.

نور خورشید که به زمین میرسد شامل طول موجهای زیر است: 47 درصدمادون قرمز، 46 ‚ درصد نور مرئی، 7 درصد فرابنفش. سر منشاء تمام اشکال مختلف انرژی های شناخته شده تا کنون شامل سوختهای فسیلی ذخیره شده در زمین، انرژی های باد، آبشارها، امواج دریاها و... موجود در کره زمین از خورشید میباشد. انرژی خورشیدی نتیجه فرآیند پیوسته همجوشی هسته ای در خورشید است و هم اکنون کل منبع انرژی خورشیدی 10 هزار برابر مصرف انرژی کنونی بشر است . اما اندک بودن شدت این توان و تنوع زمانی و جغرافیایی آن، مشکلات عمده ای را فراهم کرده که سهم این انرژی را در برابر کل انرژی محدود میکند.

اهمیت این محدودیت، همراه با الگوهای مصرف و اولویت های ملی تغییر می یابد.[3-1] در ایران با تشکیل سازمان انرژی های نو ایران در سال 1374، سعی گردید علاوه بر پایدارسازی و تنوع بخشی منابع انرژی، در صیانت از محیط زیست کشور با استفاده از انرژی های تجدید شونده، به عدم خام سوزی و مصرف بالای انرژی های فسیلی کشور کمک گردد.[4]

کشور ایران در بین مدارهای 25 تا 40 درجه عرض شمالی قرارگرفته است و در منطقه ای واقع شده است که به لحاظ دریافت انرژی خورشیدی در بین نقاط جهان در بالاترین رده ها قرار دارد. میزان تابش خورشیدی در ایران بین 1800 تا 2200 کیلووات ساعت بر متر مربع در سال تخمین زده شده است که البته بالاتر از میزان متوسط جهانی است. این ویژگی بیانگر پتانسیل بالای کشور ایران در بهره گیری از انرژی خورشید است. در ایران بطور متوسط سالیانه بیش از 280 روز آفتابی گزارش شده که بسیار قابل توجه است. این مساله در مورد استان سیستان و بلوچستان که محل اجرای طرح حاضر بوده و از مناطق گرمسیری کشور می باشد، به وضوح صدق می نماید.

استفاده از انرژی خورشیدی به صورت ترکیبی با سایر منابع انرژی می تواند به طور موثری در بهینه سازی مصرف سوخت مفید واقع شود. در طرح پژوهشی کاربردی حاضر تلاش گردیده تا در یک کارگاه دامداری-کشاورزی به مساحت حدود 1000 مترمربع واقع در حومه شهرستان سراوان از توابع استان سیتان وبلوچستان، با استفاده از انرژی خورشیدی، تعدادی باطری جهت ذخیره سازی انرژی، و ژنراتور بدون وجود هرگونه انشعاب برق انرژی موردنیاز تامین گردد .

جهت مکانیزه نمودن سیستم یک رایانه به همراه سیستم کنترل از راه دور، شبکه تلفن همراه، تعدادی نرم افزار موبایل، شبکه جهانی اینترنت مورداستفاده قرار گرفته است. در بخش های بعدی ابتدا به طور مختصر انرژی خورشیدی و سیستمهای مورداستفاده از این نوع انرژی شرح داده شده و سپس طرح پیشنهادی اجرا شده، تشریح خواهد گردید.

-2 انرژی خورشیدی

درعصر حاضر از انرژی خورشیدی توسط سیستم های مختلف و برای مقاصد مختلف استفاده و بهره گیری میشود که عبارتند از -1استفاده از انرژی حرارتی خورشید 2 -تبدیل پرتوهای خورشید به الکتریسیته توسط تجهیز اتی به نام فتوولتائیک.

-1 -2 استفاده از انرژی حرارتی خورشید

در طرح حاضر از انرژی حرارتی خورشید با استفاده از آبگرم کن های خورشیدی برای تامین آب گرم کارگاه استفاده شده است. آبگرمکن ها اصلی ترین سیستم مورد استفاده در کاربردهای غیرنیروگاهی خورشیدی می باشند. همانطور که از نام آن پیداست این سیستم برای گرم کردن آب، مورد استفاده قرار می گیرد. یک آبگرمکن خورشیدی از سه بخش اصلی تشکیل می شود که شامل: کلکتور، مدار لوله کشی، مخزن ذخیره حرارتی می باشد. در اغلب آبگرمکنهای امروزی سیال عامل که محلول آب و ضد یخ است در یک سیکل بسته بین مخزن و کلکتور توسط مدار لوله کشی در جریان است.

کلکتور انرژی حرارتی خورشید را جذب کرده و به سیال عامل منتقل می کند . سیال گرم شده به سمت منبع ذخیره حرکت کرده و در آنجا پس از عبور از یک مبدل حرارتی، گرمای خود را به آب داخل مخزن منتقل می کند و پس از سرد شدن به کلکتور باز می گردد و بدین ترتیب بدون اینکه با آب مصرفی مخلوط شود، دائماً در یک سیکل بسته در حال حرکت است. آبگرمکنهای خورشیدی به دو دسته، آبگرمکنهای مدار باز و مدار بسته طبقه بندی می شوند که هر یک به دو صورت ترموسیفونی - جریان طبیعی - یا پمپی - اجباری - می توانند کار نمایند.

بخش اصلی یک آبگرمکن خورشیدی کلکتور آن است که خود شامل ورقی است که بهوسیله تابش کلی خورشید حرارت یافته و حرارت خ  ود را به یک سیال جذب کننده که داخل لوله در حال جریان است، منتقل می کند. رنگ این ورق همیشه تیره انتخاب میشود و دارای پوشش خاصی است که بتواند ضریب جذب انرژی را به حداکثر و ضریب پخش را به حداقل برساند. برای رسیدن به دمای بالا مجموعه ورق و لولهها را در داخل یک جعبه عایق با روکش شیشه قرار میدهند تا از اثر گلخانهای بتوان استفاده نمود.

در متن اصلی مقاله به هم ریختگی وجود ندارد. برای مطالعه بیشتر مقاله آن را خریداری کنید