بخشی از مطلب
مقدمه
آرایه انرژی ستاره خورشیدیکی از منابع عمده انرژی در منظومه شمسی میباشد . طبق آخرین برآوردهای رسمی اعلام شده عمر این گوی آتشین بیش از 14 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.
انرژی خورشید همانند سایر انرژیها بطور مستقیم یا غیر مستقیم میتواند به دیگر اشکال انرژی تبدیل شود، همانند گرما و الکتریسیته و.... ولیکن موانعی شامل ( ضعف علمی و تکنیکی در تبدیل بعلت کمبود دانش و تجربه میدانی - متغیر و متناوب بودن مقدار انرژی به دلیل تغییرات جوی و فصول سال و جهت تابش - محدوده توزیع بسیار وسیع ) موجب گردیده که نتوان استفاده مناسبی از این موحبت خدایی داشته باشیم .
استفاده ازمنابع عظیم انرژی خورشید برای تولید انرژی الکتریسته، استفاده دینامیکی، ایجاد گرمایش محوطه ها و ساختمانها، خشک کردن تولیدات کشاورزی و تغییرات شیمیایی و ..... اخیرا شروع گردیده است .
در سال ۱۸۳۰ ستاره شناس انگلیسی به نام جان هرشل John Herschel یک جعبه جمع آوری خورشیدی را برای پختن غذا در طول یک سفر در افریقا استفاده کرد .
کاربردهای الکتریکی فتوو لتایکها را آزمایش میکنند یک فرایند که توسط آن انرژی نور خورشید به طور مستقیم به الکتریسیته تبدیل میشود . الکتریسیته میتواند به طور مستقیم از انرژی خورشید تولید شود و ابزارهای فتوولتایک استفاده کند یا به طور غیر مستقیم از ژنراتورهای بخار ذخایر حرارتی خورشیدی را برای گرما بخشیدن به یک سیال کاربردی مورد استفاده قرار میدهند .
تاريخچه
شناخت انرژي خورشيدي و استفاده از آن براي منظورهاي مختلف به زمان ماقبل تاريخ باز مي گردد. شايد به دوران سفالگري، در آن هنگام روحانيون معابد به كمك جامهاي بزرگ طلائي صيقل داده شده و اشعه خورشيد، آتشدانهاي محرابها را روشن مي كردند. يكي از فراعنه مصر معبدي ساخته بود كه با طلوع خورشيد درب آن باز و با غروب خورشيد درب بسته مي شد. ولي مهمترين روايتي كه درباره استفاده از خورشيد بيان شده داستان ارشميدس دانشمند و مخترع بزرگ يونان قديم مي باشد كه ناوگان روم را با استفاده از انرژي حرارتي خورشيد به آتش كشيد گفته مي شود كه ارشميدس با نصب تعداد زيادي آئينه هاي كوچك مربعي شكل در كنار يكديگر كه روي يك پايه متحرك قرار داشته است اشعه خورشيد را از راه دور روي كشتي هاي روميان متمركز ساخته و به اين ترتيب آنها را به آتش كشيده است. در ايران نيز معماري سنتي ايرانيان باستان نشان دهنده توجه خاص آنان در استفاده صحيح و مؤثر از انرژي خورشيد در زمان هاي قديم بوده است.
با وجود به آنكه انرژي خورشيد و مزاياي آن در قرون گذشته به خوبي شناخته شده بود ولي بالا بودن هزينه اوليه چنين سيستمهايي از يك طرف و عرضه نفت و گاز ارزان از طرف ديگر سد راه پيشرفت اين سيستم ها شده بود تا اينكه افزايش قيمت نفت در سال 1973 باعث شد كه كشورهاي پيشرفته صنعتي مجبور شدند به مسئله تولید انرژي از راههاي ديگر (غير از استفاده سوختهاي فسيلي) توجه جدي تري نمايند.
انرژی خورشیدی( ( Solar Energy
خورشید به عنوان یک منبع بی پایان انرژی می تواند حلال مشکلات موجود در مورد انرژی و محیط زیست باشد.انرژی بدون خطر …
این انرژی که به زمین می تابد هزاران بار بیشتر از آنچه که ما نیاز داریم و مصرف می کنیم ,می باشد.حتی نور کمی که از پنجره به اتاق میتابد دارای انرژی بیشتری از سیم برقی است که به داخل اتاق کشیده شده است. از انرژی خورشیدی می توان استفاده های مهم و کاملا مفید, به عنوان یک انرژی تمیز و قابل دسترس در همه جا استفاده کرد. اما از نور خورشید به طور مستقیم نمی توان به جای سوخت های فسیلی بهره برد بلکه باید دستگاههایی ساخته شود که بتوانند انرژی تابشی خورشید را به انرژی قابل استفاده نظیر انرژی مکانیکی, حرارتی الکتریسیته و ...تبدیل کنند.
انرژی خورشیدی يكي از منابع تامين انرژي رايگان، پاك و عاري از اثرات مخرب زيست محيطي است كه از ديرباز به روشهاي گوناگون مورد استفاده بشر قرار گرفته است. به طور متوسط خورشيد در هر ثانيه 1.1*1020 كيلووات ساعت انرژي ساطع مي كند. از كل انرژي منتشر شده توسط خورشيد، تنها در حدود 47% آن به سطح زمين ميرسد. اين بدان معني است كه زمين در هر ساعت، تابشي در حدود 60 ميليون Btu دريافت ميكند.
يعني انرژی ناشي از سه روز تابش خورشید به زمين برابر با تمام انرژي ناشي از احتراق كل سوختهاي فسيلي در دل زمين است و بنابراين ميتوان نتيجه گرفت كه در اثر تابش خورشيد به مدت چهل روز، ميتوان انرژي مورد نياز يك قرن را ذخيره نمود. بنابراين با به كارگيري كلكتورهاي خورشيدي ميتوان تا حدودي از اين منبع انرژي بيپايان، پاك و رايگان استفاده كرد و تا حد بسيار زيادي در مصرف سوختهاي فسيلي صرفه جويي نمود.
موقعيت كشور ايران از نظر ميزان دريافت انرژی خورشیدی
كشور ايران در بين مدارهاي 25 تا 40 درجه عرض شمالي قرار گرفته است و در منطقهاي واقع شده كه به لحاظ دريافت انرژي خورشيدي در بين نقاط جهان در بالاترين ردهها قرار دارد. ميزان تابش خورشيدي در ايران بين 1800 تا 2200 كيلووات ساعت بر مترمربع در سال تخمين زده شده است كه البته بالاتر از ميزان متوسط جهاني است. در ايران به طور متوسط ساليانه بيش از 280 روز آفتابي گزارش شده است كه بسيار قابل توجه است.
ویژگی استفاده از انرژی خورشیدی
پاك و بدون آلودگي (حذف انتشار گازهاي گلخانهاي از جمله دياكسيد كربن)
بيپايان
رايگان و دردسترس
كاهش مصرف سوختهاي فسيلي
امن و بی خطر
كاربرد انرژي خورشيدي
به طور كلي موارد استفاده از انرژي خورشيد به صورت زير دستهبندي ميشود:
تامين روشنايي از انرژي خورشيدي 1)
تامين انرژي الكتريسيته 2)
توليد برق با استفاده از فتوولتاييكها
توليد برق با استفاده از گرمايش خورشيدي
سرمايش و گرمايش هوا 3)
اجاق ها 4)
آب شيرين كن 5)
گرمايش آب 6)
تهيه آبگرم مورد نياز مصارف خانگي با استفاده از آبگرمكنهاي خورشيدي
تامين آبگرم در فرايندهاي صنعتي و تامين گرماي مورد نياز برخي فرايندها
گرمايش استخرها
مخازن ذخيره آب فصلي
در عصر حاضر از انرژی خورشیدی توسط سیستمهای مختلف استفاده میشود که عبارتاند از:
استفاده از انرژی حرارتی خورشید برای مصارف خانگی، صنعتی و نیروگاهی.
تبدیل مستقیم پرتوهای خورشید به الکتریسیته بوسیله تجهیزاتی به نام فتوولتائیک.
بخش دوم
سلول های فتوولتاییک
انرژي فتو ولتايك . تبديل نور خورشيد به الكتريسيته از ميان يك سلول فتو ولتاتيك (pvs) مي باشد، كخ بطور معمول يك سلول خورشيدي ناميده مي شود. سلول خورشيدي يك ابزار غير مكانيكي است كه معمولاً از آلياز سيليكون ساخته شده است.
نور خورشيد از فتو نهي ،يا ذرات انرزي خورشيدي ساخته شده استاين فتو نهي مغادير متغير انرژي را شامل مي شود مشابه طول مولد هاي متفاوت اسپكتروم هاي نوري هستند .
وقتي فتو نهي به يك سلول فتو ولتاتيك بر خورد مي كند، ممكن است منعكس شوند ،مستفيم از ميان عبور كنند ،يا جذب شوند. فقط فتو نهي جذب شده انرژي را براي توليد الكتريسيته فراهم مي كنند .وقتي كه نور خورشيد كافي يا انرژي توسط جسم نيمه رسانا جذب شود ،الكترون از اتم هاي جسم جابجا مي شوند.
رفتار خاصي سطح جسم در طول ساختن باعث مي شود سطح جتويي سلولكه براي الكترون هاي آزاد بيشتر پذيرش يابد .بنا براين الكترون ها بطور طبيعي به سطح مهاجرت مي كنند .
زمانی که الکترونها موقعیت n را ترک میکنند، سوراخهایی شکل میگیرد. تعداد الکترونها زیاد بوده و هر کدام یک بار منفی را حمل میکنند و به طرف جلو سطح سلول پیش میروند، در نتیجه عدم توازون بار بین سلولهای جلویی وسطوح عقبی یک پتانسیل ولتاژ شبیه قطبهای مثبت ومنفی یک باطری ایجاد میشود.
وقتی که دو سطح از میان یک راه داخلی مرتبط میشود، الکتریسیته جریان مییابد.
سلول فتو ولتاتیک قاعده بلوک ساختمان یک سیستم PV است.
سلولهای انفرادی میتوانند در اندازههایی از حدود cm ۱ تا cm۱۰ از این سو به آن سو متغیر باشند .
با این وجود، توان ۱یا ۲ وات تولید میکند، که برای بیشتر کار بردها این مقدار از انرژی کافی نیست. برای اینکه بازده انرژی را افزایش دهیم، سلولها بطور الکتریکی به داخل هوای بسته یک مدول سخت مرتبط میشود .
مدولها میتوانند بیشتر برای شکل گیری یک آرایش مرتبط شوند.
اصطلاح آرایش به کل صفحه انرژی اشاره میکند، اگر چه آن از یک یا چند هزار مدول ساخته شده باشد، آن تعداد مدولهای مورد نیاز میتوانند بهم مرتبط شوند برای اینکه اندازه آرایش مورد نیاز (تولید انرژی) را تشکیل دهند. اجرای یک آرایش فتو ولتاتیک به انرژی خورشید وابستهاست .
شرایط آب وهوایی (همانند ابر و مه )تاثیر مهمی روی انرزی خورشیدی دریافت شده توسط یک آرایش pv و در عوض، اجرایی آن دارد .بیشتر تکنولوژی مدولهای فتو ولتاتیک در حدود ۱۰ درصد موثر هستند در تبدیل انرژیخورشید با تحقیق بیشتر مرتبط شوند برای اینکه این کار را به ۲۰ درصدافزایش دهند.
سلولهای pv که در سال ۱۹۵۴ توسط تحقیقات تلفنی بل bell کشف شد حساسیت یک آب سیلیکونی حاضر به خورشید را به طور خاصی آزمایش کرد .ابتدا در گذشته در دهه ۱۹۵۰،pvs برای تامین انرژی قمرهای فضا در یک مورد استفاده قرار گرفتند.
موفقیت pvs در فضا کار بردهای تجاری برای تکنو لوژی pvs تولید کرد .سادهترین سیستمهای فتو ولتاتیک انرژی تعداد زیادی از ماشین حسابهای کوچک و ساعتهای مچی که روزانه مورد استفاده قرار می گیرد را تأمین می کند.
بیشتر سیستمهای پیچیده الکتریسیته را برای پمپاژ آب، انرژی ابزارهای ارتباطی، وحتی فراهم کردن الکتریسیته برای خانه هایمان فراهم میکنند .
تبدیل فتو ولتاتیک به چندین دلیل مفید است .تبدیل نور خورشیدبه الکتریسیته مستقیم است، بنابراین سیستمهای تولید کننده مکانیکی به حجم زیادی لازم نیستند .خصوصیت مدولی انرژی فتو ولتاتیک اجازه میدهد به طور سریع آرایشها در هر اندازه مورد نیاز یا اجازه داده شده نصب شوند .
همچنین، تاثیر محیطی یک سیستم فتو ولتاتیک حد اقل است، آب را برای سیستم نیاز ندارد پختن و تولید محصول فرعی نیست .سلولهای فتوولتاتیک، همانند باتریها، جریان مستقیم (dc)را تولید میکنند که به طور عمومی برای برای راههای کوچکی مورد استفادهاست (ابزار الکترونیک).وقتی که جریان مستقیم از سلولهای فتوولتاتیک برای کاربردهای تجاری یا لحیم کردن کار بردهای الکتریکی استفاده میشود . راندمان سلولهای فتوولتایک در سال 2010 حدود 17% میباشد و توان آن در تابش مستقیم آفتاب (1000 وات بر متر مربع) به ازای هر متر مربع حدود 170 وات است.
شبکههای الکتریکی بایستی به جریان متناوب (AC)برای استفاده تبدیل کنندهها تبدیل شوند، Inverterها ابزارهایی هستند که جریان مستقیم را به جریان متناوب تبدیل میکنند. به طور تاریخی PVS در جاهای دور برای تولید الکتریسیته بکار گرفته شدهاست. با این وجود یک بازار برای تولید از PVS را توزیع کنند ممکن است با بی نظمی قیمتهای تبدیل و توزیع همزمان با بی نظمی الکتریکی توسعه داده شود .
جایگزین ژنراتوهای کوچک مقیاس عددی در تغذیه کنندهای الکتریکی میتوانند اقتصاد واعتبار سیستم توزیع را بهبود بخشد.
سيستم هاي فتوولتاييك در جهان
سيستمهاي فتوولتاييك همچنان سريعترين روند رشد را در ميان فناوريهاي توليد انرژي به خود اختصاص دادهاند و ظرفيت آنها با 70 درصد رشد در سال 2008، به 13گيگاوات رسيده است. به علت رشد 6 برابري اين سيستمها در مقايسه با ظرفيت جهاني در سال 2004، رشد ظرفيت سالانه سيستمهاي فتوولتاييك در شبكههاي برق در سال 2008 ظرفيتي حدود 5.4 گيگاوات ارزيابي شده است. بازار اسپانيا با افزايش ظرفيت نصب شده خود به ميزان 2.6 گيگاوات، حدود نيمي از ظرفيتهاي افزوده شده در كل جهان را در سال 2008 به خود اختصاص داده است.
پس از اسپانيا، كشور آلمان در جايگاه دوم قرار دارد كه در سال 2008، ظرفيت توليد انرژي از اين نوع منبع را در حدود 1.5 گيگاوات افزايش داده است. پس از اسپانيا و آلمان، ساير كشورهاي بزرگ صنعتي سعي بر اين داشتهاند كه با سرمايهگذاري در اين بخش از قافله عقب نمانند كه از آن جمله ميتوان به ايالات متحده آمريكا با 310 مگاوات، كرهجنوبي با 200 تا 270 مگاوات، ژاپن با 240 مگاوات و ايتاليا با 200 تا 300 مگاوات افزايش ظرفيت اشاره كرد. بازارهاي استراليا، كانادا، چين، فرانسه و هندوستان نيز همچنان روند رو به رشد را طي كرده و بسياري از كشورها از جمله چين نيز به تازگي فعاليت خود را در اين بخش آغاز كردهاند تا مجموع ظرفيت جهاني سيستم فتوولتاييك را در سال 2008 به بيش از 16 گيگاوات افزايش دهند.
در سال 2008،سه گرايش مشخص در بازارهاي فتوولتاييك وجود داشته است: گرايش اول: توجه به توسعه پنلهاي فتوولتاييك براي استفاده در ساختمانها بود كه با وجود اختصاص سهم كمي از بازار، رشد سريعي را در جذب بازار از خود نشان داد به طوريكه بيش از 25 مگاوات از اين سيستم در اروپا نصب شد. گرايش دوم: فناوريهاي فتوولتاييك ورقهاي بود كه سهم بيشتري از سهم بازار را داشت. نيروگاههاي مجهز به فتوولتاييك مقياس بزرگ با ظرفيتي بيش از 200 كيلووات بودند كه به طور انبوه در سال 2008 راهاندازي شدند. تا پايان سال 2008، در حدود 1800 مورد از چنين نيروگاههايي در سرتاسر جهان وجود داشتند، در حاليكه اين تعداد در پايان سال 2007 در حدود يك هزار نيروگاه بوده است.
به طوركلي، مجموع ظرفيت اين نيروگاهها در حدود 3 گيگاوات است كه در مقايسه با سال 2007، تا سه برابر افزايش يافته است. اكثر نيروگاههاي جديد در سال 2008 با مجموع ظرفيت بيش از 1.9 گيگاوات در كشور اسپانيا نصب شدند و ساير نيروگاههاي فتوولتاييك در كشورهاي جمهوري چك، فرانسه، آلمان، ايتاليا، كره و پرتغال راهاندازي شدند. يكي از اين نيروگاهها، نيروگاه 60 مگاواتي المديا در شهر آلاركون اسپانيا است كه با اتمام پروژه راهاندازي آن در سال 2008، در حال حاضر بزرگترين نيروگاه فتوولتاييك جهان لقب گرفته است. همچنين، نيروگاههاي فتوولتاييك جديدي در ساير كشورهاي اروپايي و جهان از جمله چين، هند، ژاپن و ايالات متحده آمريكا طراحي شده يا در حال توسعه هستند.
يك سلول فتوولتاييك
سيستمهاي فتوولتاييك يكي از پرمصرفترين كاربردهاي انرژيهاي نو هستند. از سري و موازي كردن سلول هاي آفتابي ميتوان به جريان و ولتاژ قابل قبولي دست يافت. به يك مجموعه از سلولهاي سري و موازي شده پنل (Panel) فتوولتاييك ميگويند. سيستمهاي فتوولتاييك را ميتوان بطور كلي به دو بخش اصلي تقسيم نمود: ۱ – پنلهاي خورشيدي: اين بخش در واقع مبدل انرژي تابشي خورشيد به انرژي الكتريكي بدون واسطه مكانيكي ميباشد. ۲ – مصرف كننده يا بار الكتريكي
۱ – پنلهای خورشیدی:
این بخش در واقع مبدل انرژی تابشی خورشید به انرژی الکتریکی بدون واسطه مکانیکی میباشد. این بخش در واقع کلیه مشخصات سیستم را کنترل کرده وتوان ورودی پنلها را طبق طراحی انجام شده و نیاز مصرف کننده به بار یا باتری تزریق و کنترل میکند. لازم به ذکر است که در این بخش مشخصات و عناصر تشکیل دهنده با توجه به نیازهای بار الکتریکی و مصرف کننده و نیز شرایط آب و هوایی محلی تغییر میکند.
۲ – مصرف کننده یا بار الکتریکی:
با توجه به خروجی DC پنلهای فتوولتائیک، مصرف کننده میتواند دو نوع DC یا AC باشد، همچنین با آرایشهای مختلف پنلهای فتوولتائیک میتوان نیاز مصرف کنندگان مختلف را با توانهای متفاوت تأمین نمود. با توجه به کاهش روز افزون ذخائر سوخت فسیلی و خطرات ناشی از بکارگیری نیروگاههای اتمی، گمان قوی وجود دارد که در آیندهای نه چندان دور سلولهای خورشیدی به انرژی برق بهعنوان جایگزین مناسب و بی خطر برای سوختهای فسیلی و نیروگاههای اتمی توسط بشر بکار گرفته شود.
مصارف و کاربردهای فتوولتائیک
مصارف فضانوردی و تأمین انرژی مورد نیاز ماهوارهها جهت ارسال پیام
روشنایی خورشیدی:
در حال حاضر روشنایی خورشیدی بالاترین میزان کاربرد سیستمهای فتوولتائیک را در سراسر جهان دارد و سالانه دهها هزار نمونه از این سیستم در سراسر جهان نصب و راه اندازی میگردد، مانند برق جادهها و تونلها بخصوص در مناطقی که به شبکه برق دسترسی ندارند، تأمین برق پاسگاههای مرزی که دور از شبکه برق هستند، تأمین برق مناطقی شکاربانی و مناطق حفاظت شده نظیر جزیرههای دور افتاده که جنبه نظامی دارند.
سیستم تغذیه کننده یک واحد مسکونی:
انرژی مورد نیاز کلیه لوازم برقی منازل (شهری و روستایی) و مراکز تجاری را میتوان با استفاده از پنلهای فتوولتائیک و سیستمهای ذخیره کننده و کنترل نسبتاً ساده، تأمین نمود.
سیستم پمپاژ خورشیدی:
سیستم پمپهای فتوولتائیک قابلیت استحصال آب از چاهها، قنوات، چشمهها، رودخانهها و ….. را جهت مصارف متنوعی دارا میباشد. .
سیستم تغذیه کننده ایستگاههای مخابراتی و زلزله نگاری:
اغلب ایستگاههای مخابراتی و یا زلزله نگاری در مکانهای فاقد شبکه سراسری و سختگذر و یا در محلی که احداث پست فشار قوی به فشار ضعیف و تأمین توان الکتریکی ایستگاه مذکور صرفه اقتصادی و حفاظت الکتریکی ندارد نصب شدهاند.
ماشین حساب، ساعت، رادیو، ضبط صوت و وسایل بازی کودکانه یا هر نوع وسیلهای که تاکنون با باطری خشک کار میکردهاست یکی دیگر از کاربردهای این سیستم میباشد.
مثلاً ژاپن در سال ۱۹۸۳ حدود ۳۰ میلیون ماشین حساب خورشیدی تولید کردهاست که سلولهای خورشیدی بکار گرفته در آنها مساحتی حدود ۰۰۰/۲۰ متر مربع و توان الکتریکی معادل ۵۰۰ کیلووات داشتهاند.
نیروگاههای فتوولتائیک:
همزمان با استفاده از سیستمهای فتوولتائیک در بخش انرژی الکتریکی مورد نیاز ساختمانها اطلاعات و تجربیات کافی جهت احداث واحدهای بزرگتر حاصل گردید و همه اکنون در بسیاری از کشورهای جهان نیروگاه فتوولتائیک در واحدهای کوچک و بزرگ و به صورت اتصال به شبکه و یا مستقل از شبکه نصب و راه اندازی شدهاست ولی این تأسیسات دارای هزینه ساخت، راه اندازی و نگهداری بالایی میباشند که فعلاً مقرون به صرفه و اقتصادی نیست.
سیستم تغذیه کننده پرتابل یا قابل حمل:
قابلیت حمل و نقل و سهولت در نصب و راه اندازی از جمله مزایای این سیستمها میباشد بازده توان این سیستمها از ۱۰۰ وات الی یک کیلو وات تعریف شدهاست. از جمله کاربردهای آن میتوان به تأمین برق اضطراری در مواقع بروز حوادث غیر مترقبه، سیستم تغذیه کننده یک چادر عشایری و کمپهای جنگلی اشاره نمود.
امروزه بشر با دو بحران بزرگ روبرو است که بیش از آنچه ما ظاهرا تشخیص می دهیم با یکدیگر ارتباط دارند. از یک طرف جوامع صنعتی و همچنین شهرهای بزرگ با مشکل آلودگی محیط زیست مواجهند و از طرف دیگر مشاهده می شود که مواد اولیه و سوخت مورد نیاز همین ماشینها با شتاب روز افزون در حال اتمام است.
اثرات مصرف بالای انرژِی در زمین و آب و هوا آشکارا مشخص می باشد و ما تنها راه حل را در پایین آوردن میزان مصرف انرژی می دانیم ,حال آنکه این امر نمی تواند به طور موثر ادامه داشته باشد.توجه و توصل به انرژی اتمی به عنوان جانشینی برای سوختهای فسیلی نیز چندان موفقیت آمیز نبوده است.
صرف هزینه های سنگین و همچنین تشعشعات خطر ناکی که از نیروگاههای اتمی در فضا پخش شده ,نتیجه مثبتی نداشته است و اگر یکی از این نیروگاهها منفجر شود زیانهای فراوان و جبران ناپذیری به بار خواهد آورد.به علاوه به مشکل اساسی که در مورد مواد سوختی نظیر نفت ,گاز و زغال سنگ داشتیم بر می خوریم بدین معنی که معادن اورانیم که سوخت این نیروگاهها را تامین می کند منابع محدودی هستند و روزی خواهد رسید که این ذخایر پایان خواهد یافت و ماده ای که جایگزین آن شود وجود نخواهد داشت. باتري خورشيدي
چگونه ميتوانيم از گرماي خورشيد براي توليد انرژي استفاده کنيم. آيا از نور خورشيد نيز ميتوان انرژي بدست آورد. براي اينکار از باتري خورشيدي استفاده ميشود که نور خورشيد را ميگيرد و برق توليد ميکند. باتريهاي خورشيدي از مادهاي بنام سيليسيوم ساخته ميشود. هر باتري خورشيدي برق بسيار ناچيزي توليد ميکند. براي همين معمولا بايد از تعداد زيادي باتري کنار هم استفاده شود تا مقدار برقي که بدست ميآيد، مفيد و مناسب باشد
اين باتريهاي خورشيدي براحتي تعمير ميشوند و نگهداري آنها ساده است و محيط را نيز آلوده نميکنند. با استفاده از باتريهاي خورشيدي ميتوان دستگاههايي چون تلويزيون ، تلفن و پمپ آب را بکار انداخت. در جاهايي که روزهاي طولاني و آفتاب درخشان دارند، حتي ميتوان تمام برق مورد نياز را از باتريهاي خورشيدي گرفت. باتريهاي خورشيدي خيلي سبک هستند و به راحتي ميتوان آنها را به دهکدههاي دور افتاده برد. مردمي که هميشه در حرکت هستند نيز ميتوانند اين باتريها را همراه داشته باشند و هر کجا که ميروند از برق آنها استفاده کنند. مثلا گروههاي پزشکي که براي درمان مردم به صحراها و جاهاي دور افتاده ميروند، باتريهاي خورشيدي را براي روشن نگه داشتن يخچالهايشان بکار ميگيرند تا داروها سالم و خنک بمانند.
با ساختن نيروگاههاي خورشيدي بزرگ ميتوان مقدار زيادي برق توليد کرد. البته اين نيروگاهها در جاهايي مفيد هستند که روزهاي طولاني و آفتابي دارند. نيروگاه خورشيدي محيط را آلوده نميکند، چون انرژي لازم را از خورشيد ميگيرد و نيازي به سوزاندن سوختهاي فسيلي ندارد. با استفاده از يک نيروگاه خورشيدي بزرگ ، برق مورد نياز تمام خانه هاي يک شهر کوچک توليد ميشود.
در نيروگاه خورشيدي ، با استفاده از نيروي بخار ، برق توليد ميشود. تعداد زيادي آينه را بکار ميگيرند تا نور خورشيد را بر روي يک ديگ بخار بتابانند که در لولههاي درون آن مايعي مثل روغن جريان دارد. روغن حرارت خورشيد را ميگيرد و آنقدر گرم ميشود که ميتواند آب ديگ را به بخار تبديل کند. بخار توربين را به چرخش در ميآورد. توربين هم ژنراتور را ميچرخاند و برق توليد ميشود.
سولاروان نام نيروگاه خورشيدي بزرگي است که در کاليفرنياي آمريکا ساخته شده است. اين نيروگاه برج بسيار بلندي دارد. در بالاي برج يک ديگ بخار قرار گرفته است. تعداد زيادي آينه اطراف برج روي زمين چيده شدهاند و نور خورشيد را بر ديگ ميتابانند. به اين ترتيب ، آب ديگ به بخار تبديل ميشود و بخار هم براي توليد برق مورد استفاده قرار ميگيرد.
روي ديوار يک ساختمان بزرگ 10 طبقه تعداد زيادي آينه قرار دادهاند که يک آينه بشقابي بزرگ بوجود آمده است. اين آينه انرژي خورشيد را از منطقهاي وسيع جمع آوري ميکند و بر برجي ميتاباند که کوره دورن آن قرار دارد. آينههايي که روي تپه مقابل قرار گرفتهاند، خورشيد را دنبال ميکنند و پرتوهايي آن را بر آينه بشقابي بزرگ ميتابانند. جالب است بدانيد که تعداد اين آينهها حدود 11000 عدد است. نيروي خورشيد وقتي مفيدتر خواهد بود که بتوانيم آن را ذخيره کنيم. استخر خورشيدي ميتواند گرماي خورشيد را تا ساعتها پس از غروب آن ذخيره و نگهداري کند. اين استخر سرپوشيده پوشش سياه رنگي دارد که گرماي خورشيد را ميگيرد. آب استخر داراي نمک است که مقدار آن در عمق استخر بيشتر ميشود.
لايههاي بالايي آب نمک کمتري دارند از خروج گرماي لايه پاييني که گرم و داغ شده است جلوگيري ميکنند. ساختن اين استخرها و استفاده از آنها ساده است. راههاي زيادي براي استفاده از انرژي و نيروي خورشيد وجود دارد. نيروي خورشيد پاکيزه است و ميتوانيم انرژي مورد نيازمان را از آن بگيريم. ذغال سنگ ، نفت و گاز هوا را آلوده ميکنند و سرانجام يک روز تمام ميشوند.اما خورشيد به درخشش خود ادامه ميدهد و نيروي آن هميشگي و ماندني است.
باتری خورشیدی وسيله يا دستگاهي است که نور خورشيد را مستقيما به الکتريسيته يا برق تبديل مي کند. ماهوارههايي که به فضا فرستاده ميشوند، انرژي مورد نيازشان را از تعداد زيادي از همين باتريها ميگيرند. بعضي ماشين حسابها با باتري خورشيدي هم کار ميکنند. در نقاط دور افتاده که برق ندارند، با استفاده باتري خورشيدي ميتوان دستگاههايي مثل تلويزيون يا يخچال را بکار انداخت و امروزه دانشمندان ماشينها و حتي هواپيماهايي ساختهاند که نيروي خود را از باتري خورشيدي ميگيرند.
طریقه دریافت الکتریسیته از انرژی خورشیدی :
1) نیروگاه های حرارتی که حرارت لازم توسط آینه هایی که نور خورشید را روی دیگ بخار متمرکز میکنند, تولید میشود.
2) اثر فتوولتایی:در این روش انرژی تابشی مستقیما به انرژی الکتریکی تبدیل میشود.قطعاتی که اثر فتوولتایی از خود نشان میدهند به سلول خورشیدی معروفند .
و در حال حاظر بیشترین استفاده از انرژی خورشیدی با این روش است.در برخی کشورها نیروگاه های فتوولتائیک ساخته شده که برای تولید برق است.
اما بیشترین استفاده از سلولهای خورشیدی در نیروگاه (( فتو ولتائیک50مگاواتی جزیره کرت یونان))است.
اساس کار سلولهای خورشیدی :
سلول خورشیدی عبارت از قطعات نیم رسانایی هستند که انرژی تابشی خورشید را به انرژی الکتریکی تبدیل میکنند.رسانندگی این مواد به طور کلی به دما , روشنایی ,میدان مغناطیسی و مقدار دقیق ناخالصی موجود در نیم رسانا بستگی دارد.
از ویژگی های سلولهای خورشیدی میتوان به این موارد اشاره کرد:
جای زیادی اشغال نمی کنند .قسمت متحرک ندارند .بازده آنها با تغییرات دمایی محیط تغییرات چندانی نمی کنند.نسبتا به سادگی نصب می شوند.به راحتی با سیستمهای به کار رفته در ساختمان جور می شوند.
همچنین از اشکالات سلولهای خوشیدی می توان به تولید وسایل فتوولتائیک که هزینه زیادی دارد و چگالی انرژی تابشی که بسیار کم است اشاره کرد که در فصول مختلف و ساعات متفاوت شبانه روز تغییر می كند که باید ذخیره شود و همین موضوع بسیار هزینه بر است.
کاربردهای سلولهای خوشیدی :
1) تامین نیروی حرکتی ماهواره ها و سفینه های فضایی
2) تامین انرژی لازم دستگاهایی که نیاز به ولتاژهای کمتری دارند مثل ماشین حساب و ساعت
3) تهیه برق شهر توسط نیروگاههای فتوولتائیک
4) تامین نیروی لازم برای حرکت خودروها و قایقهای کوچک
امروزه شش شيوه توليد برق از نور خورشيد شناخته شده است كه عبارتند از: آيينه سهمي گون، دريافت كننده مركزي، آيينههاي شلجمي (بشقابي - استرلينگ)، دودكش خورشيدي، استخر خورشيدي و سلولهاي نوري (فتوولتائي). توليد برق توسط سيلكلهاي تركيبي - پيوندي (استفاده از سوخت فسيلي و انرژي خورشيدي) نيز مراحل مطالعات امكان سنجي را پشت سر ميگذارد. تقريبا 80 درصداز الكتريسيته خورشيدي توسط نيروگاه حرارتي - خورشيدي و 20 درصد بقيه به وسيله نيروگاه برق نوري (فتوولتائيك) توليد ميشود. تولدي الكترويسيته از چند وات تا به اندازه يك نيروگاه معمولي توسط فن آوريهاي برق خورشيدي امكان پذير است . پيشرفت فن آوريهاي برق خورشيدي در نتيجه فعاليتهاي تحقيقاتي، امكان رقابت برق خورشيدي را با ساير روشهاي توليد برق پديد خواهد آورد. توليد و مصرف برق خورشيدي نقش قابل توجهي در كاهش انتشار دي اكسيدكربن ايفا خواهد كرد. نوشتار حاضر در دو بخش ارائه شده است . در هر بخش سه روش توليد برق خورشيدي و مقايسه فني و اقتصادي روشهاي مختلف مورد بحث و بررسي قرار گرفته و نرمافزار SOLELE كه ابزاري براي تصيمي گيري و بر آورد اقتصادي است ، معرفي خواهد شد.
بخش سوم
دستگاههای نیروی گرمایش خورشیدی
دستگاههاي نيروي گرماي خورشيدي
دستگاههاي نيروي گرماي خورشيدي از پرتوهاي خورشيدي براي گرم كردن يك سيال استفاده ميكنند، بطوريكه سيستمهاي انتقال گرما ممكن است براي توليد بخار استفاده شوند. در عوض بخار در يك توربين به انرژي مكانيكي و با يك مولد تبديلي همراه با توربين به انرژي الكتريكي تبديل ميشود. توليد نيروي گرماي خورشيدي دقيقاً مانند فنون تبديلي است. بجز اينكه در متون تبديل، منبع انرژي از انرژي ذخيره شده در سوختهاي فسيلي در اثر احتراق آزاد ميشود. فنون گرماي خورشيد از سيستمهاي تمركز دهنده به منظور كسب حرارتهاي بالا مورد نياز استفاده ميكند. سه نوع سيستم نيروي گرماي خورشيدي در حال استفاده و يا در مرحلة توسعه هستند.
• گودي سهمي شكل (Parabolic Trough)
• صفحه خورشيدي (Solar Dish)
• برج نيروي خورشيدي (Solar Power Tower)
گودي سهمي شكل (Parabolie Traugh)
گودي سهمي شكل پيشرفته ترين سيستمهاي تمركز دهنده است: اين تكنولوژي براي در دستگاههاي نيروي حرارت خورشيد بزرگ شبكه دنيا بكار برده ميشود. شركتهاي كرامر جانكشن (Kramer Junction co.) پنج سيستم توليد الكتريسيتة خورشيدي 30 مگا واتي (SEGS) را راهاندازي و نگهداري می کنند.
اين دستگاه SEGS 150 تا 354 مگاوات برق است كه در فضاي توليد كنده برق گرماي خورشيد داراي گودي سهمي واقع در بيابان موجاو (Mojave) كاليفرنيا قرار گرفته است. تجهيزات تركيب شدة كاليفرنيا بيش از 99 درصد برق خورشيدي تجاري قابل دسترس ايالات متحده را توليد ميكند.
تجمع دهنده گودي سهمي داراي انعكاس دهندة سهمي شكلي است كه پرتو خورشيد را روي يك دريافت كننده خطي واقع در كانون سهمي متمركز ميكند. تجمع دهنده خورشيد را در امتداد يك محور در طول روز از شرق به غرب دنبال ميكند تا تمركز پيوستة پرتو خورشيد روي دريافت كننده را تضمين كند. به خاطر شكل سهمي آن، يك گودي ميتواند خورشيد را 30 تا 100 برابر بيشتر از ميزان معمول (ضريب تمركز) روي لولة دريافت كننده واقع در خط كانوني گوري تمركز دهد كه اين امر باعث احصال دماهاي تا بيش 400 درجة سانتي گراد ميشود
يك ناحية جاذب شامل ناحيهاي بزرگ از تجمع دهندة گودي سهمي رديار تك محوره است. ناحية خورشيدي در طبيعت ساختگي است و از رديفهاي موازي زيادي از تجمع دهندههاي خورشيدي كه در محور افقي شمالي ـ جنوبي چيده شدهاند، تشكيل شده است. سيال عامل (انتقال دهندة گرما) گرم شده بطوريكه درون دريافت كنندهها چرخيده و به سريهايي از مبادله كنندههاي گرما در محل مركزي، جاييكه سيال بخار بسيار داغ پر فشار توليد ميكند بر ميگردد. سپس اين بخار وارد يك توربين يا مولد تبديل بخار شده و برق توليد ميشود. بعد از عبور سيال از مبدل گرما سيال خنك شده در ناحية خورشيدي چرخش ميكند. دستگاه معمولاً تنها با استفاده از انرژي خورشيدي براي توليد نيروي برق كامل راهاندازي ميشود و انرژي خورشيدي كافي توليد ميكند. تنها با استفاده از انرژي خورشيدي هرچند، تمام دستگاهها، دستگاههاي با سوخت دوگانة فسيلي ـ خورشيدي هستند، كه قابليت به كارگيري سوخت فسيلي براي پشتيباني از دورههاي خروج خورشيدي يا كاهش انرژي خورشيدي بكار برده ميشود. دستگاه لوز (Luz) دستگاه دوگانه گاز طبيعي است.
نيروگاههاي حرارتي خورشيد از نوع سهموي خطي
. در این نیروگاهها، از منعکس کنندههایی که به صورت سهموی خطی میباشند جهت تمرکز پرتوهای خورشید در خط کانونی آنها استفاده میشود و گیرنده به صورت لولهای در خط کانونی منعکس کنندهها قرار دارد. در داخل این لوله روغن مخصوصی در جریان است که بر اثر حرارت پرتوهای خورشید گرم و داغ میگردد.
روغن داغ از مبدل حرارتی عبور کرده و آب را به بخار به مدارهای مرسوم در نیروگاههای حرارتی انتقال داده میشود تا به کمک توربین بخار و ژنراتور به توان الکتریکی تبدیل گردد.
برای بهرهگیری بیشتر و افزایش بازدهی لوله دریافت کننده سطح آن را با اکسید فلزی که ضریب بالایی دارد پوشش میدهند و همچنین در محیط اطراف آن لوله شیشهای به صورت لفاف پوشیده میشود تا از تلفات گرمایی و افت تشعشعی جلوگیری گردد و نیز از لوله دریافت کننده محافظت بعمل آید.
ضمناً بین این دو لوله خلاء بوجود میآوردند برای آنکه پرتوهای تابشی خورشید در تمام طول روز به صورت مستقیم به لوله دریافت کننده برسد.
در این نیروگاهها یک سیستم ردیاب خورشید نیز وجود دارد که بوسیله آن آینههای شلجمی دائماً خورشید را دنبال میکنند و پرتوهای آن را روی لوله دریافت کننده متمرکز مینمایند.
تغییرات تابش خورشید در این نیروگاهها توسط منبع ذخیره و گرمکن سوخت فسیلی جبران میشوند. در چند کشور نظیر ایالات متحده آمریکا – اسپانیا – مصر – مکزیک – هند و مراکش از نیروگاههای سهموی خطی استفاده شدهاست که این نیروگاهها یا در مرحله ساخت و یا در مرحله بهرهبرداری قرار دارند. در ایران نیز تحقیقات و مطالعاتی در زمینه این نیروگاهها انجام شده و پروژه یک نیروگاه تحقیقاتی با ظرفیت ۳۵۰ کیلووات توسط سازمان انرژیهای نو ایران در شیراز در حال انجام میباشد و انتظار میرود تا پایان سال ۸۳ به بهرهبرداری برسد.
کلیه مراحل مطالعاتی، طراحی و ساخت این نیروگاه به طور کامل توسط مختصصین و مهندسان ایرانی انجام میپذیرد.
بدیهی است که با افزایش ظرفیت فنی و علمی که در اثر اجرای پروژه نیروگاه خورشیدی شیراز عابد محققین مجرب ایرانی میشود ایران در زمره محدود کشورهای سازنده نیروگاههای خورشید از نو ع متمرکز کنندههای سهموی خطی قرار خواهند گرفت.
نيروگاه سهموي خطي
صفحة خورشيدي (Solar Dish)
سيستم صفحه ـ موتور از جاذبهاي خورشيدي غير تمركزي كه خورشيد را در دو محور رديابي ميكنند استفاده ميكند بطوريكه چون به سمت خورشيد نشانه رفتهاند، انرژي را در نقطة كانون صفحه متمركز ميكند. ضريب تمركز صفحة خورشيدي بسيار بيشتر از گودي خورشيد و بطور شاخص بيش از 2000 و با حرارت سيال بيش از 750 درجه سانتي گراد است. تجهيزات مولد نيروي بكار برده همراه با صفحة خورشيدي ميتواند روي نقطة كانوني صفحه سوار شود و كار را براي اجراي اعمال از راه دور مناسب كند و يا با استفاده از يك گودي خورشيدي، انرژي ميتواند از تعدادي دستگاه، جمعآوري شده و در نقطة مركزي به برق تبديل شود. موتور در يك سيستم صفحه ـ موتور باعث فشار قرار دادن سيلال در زماني كه سرد است و گرم كردن آن و قرار دادن آن در يك توربين يا پيستون، گرما را به نيروي مكانيكي تبديل كند و كار توليدموتور با يك مولد برق براي تبديل نيروي مكانيكي به نيروي الكتريسيته همراه است.
نيروگاههاي حرارتي از نوع بشقابي
در اين نيروگاهها از منعكس كنندههايي كه به صورت شلجمي بشقابي هستند، جهت تمركز نقطهاي پرتوهاي خورشيدي استفاده مي كنند و گيرندههايي كه در كانون شلجمي قرار ميگيرند، به كمك سيال جاري در آن انرژي گرمايي را جذب نموده و به كمك يك ماشين حرارتي و ژنراتور آن را به نوع مكانيكي و الكتريكي تبديل ميكند.
نیروگاههای حرارتی از نوع شلمجی بشقابی
سیستمی که در آن انرژی خورشیدی بدون بهره گیری از مکانیزم های متحرک و شیمیایی به انرژی الکتریکی تبدیل شود، اثر آنرا فتوولتائیک گویند و عاملی که در این فرآیند بکار میرود سلول خورشیدی نامیده میشود. سلول های خورشیدی به عنوان مولد در سفینه های فضایی بکار میرود این سلولها قادرند انرژی تشعشعی خورشید را با بازدهی معادل ۵ تا ۲۵ درصد مستقیما به الکتریسیته تبدیل کند. امروزه در بسیاری از نقاط دنیا که دسترسی به سوختهای فسیلی به دلایل اقتصادی امکان پذیر و یا مقرون به صرفه نیست استفاده از این سیستم متداول شده است.
برج نيروي خورشيدي
برج نيروي خورشيدي يا دريافت كنندة مركزي با انرژي خورشيدي تمركز يافته روي يك برج مبدل يا دريافت كنندة گرما از نور خورشيد نيروي برق توليد ميكند. اين سيستم داراي صدها تا هزاران آينة سطح ردياب خورشيد دارد كه هليواستيت (heliostate) نام دارند. اين هليو استيتها انرژي خورشيدي را روي برج دريافت كنندة مركزي بازتابانده و متمركز ميكنند. در اين سيستم انرژي به اندازة 1500 مرتبه بيشتر از انرژي مستقيم خورشيد تمركز مييابد. ضايعات انرژي حاصل از انتقال حرارت ـ انرژي در اين سيستم به حداقل ميرسد به طوري كه انرژي در اثر انعكاس از هليواستيت به يك دريافت كنندة منفرد، بطور مستقيم انتقال مييابد، تا اينكه مانند سيستم گودي سهمي شكل در يك واسطة انتقالي به يك محل مركزي انتقال يابد. اين سيستم يك تكنولوژي مطمئن براي دستگاههاي نيروي بزرگ مقياس شبكهاي است. اگرچه برجهاي قدرت در مقايسه تكنولوژي گودي سهمي شكل در مراحل اولية توسعه هستند. اما چندين نمونة آزمايشي آن در جاهاي مختلف دنيا بكار افتاده است.
نيروگاههاي حرارتي از نوع دريافت كننده مركزي
در این نیروگاهها پرتوهای خورشیدی توسط مزرعهای متشکل از تعداد زیادی آینه منعکس کننده بنام هلیوستات بر روی یک دریافت کننده که در بالای برج نسبتاً بلندی استقرار یافتهاست متمرکز میگردد. در نتیجه روی محل تمرکز پرتوها 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 و بخار 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 با فشار و حرارت بالا میگردد. در برخی از سیستمها سیال عامل آب است و مستقیماً در داخل دریافت کننده به بخار تبدیل میشود.
برای استفاده دائمی از این نوع نیروگاه در زمانی که تابش خورشید وجود ندارد مثلاً ساعات ابری یا شبها از سیستمهای ذخیره کننده حرارت و یا احیاناً از تجهیزات پشتیبانی که ممکن است از سوخت فسیلی استفاده کنند جهت ایجاد بخار برای 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.
مطالعات ساخت اولین نیروگاه خورشیدی ایران از نوع دریافت کننده مرکزی توسط سازمان انرژیهای نو ایران و با کمک شرکتهای مشاور و سازنده داخلی با ظرفیت یک مگاوات و سیال عامل آب و بخار در طالقان جریان دارد. کلیه مطالعات اولیه و پتانسیل سنجی و طراحی نیروگاه به انجام رسیده و یک نمونه هلیوستات نیز ساخته شدهاست.
سولاروان نام نيروگاه خورشيدي بزرگي است که در کاليفرنياي آمريکا ساخته شده است. اين نيروگاه برج بسيار بلندي دارد. در بالاي برج يک ديگ بخار قرار گرفته است. تعداد زيادي آينه اطراف برج روي زمين چيده شدهاند و نور خورشيد را بر ديگ ميتابانند. به اين ترتيب ، آب ديگ به بخار تبديل ميشود و بخار هم براي توليد برق مورد استفاده قرار ميگيرد.
نيروگاه حرارتي از نوع دريافت كننده مركزي
نيروگاه حرارتي از نوع دريافت كننده مركزي
مزایای نیروگاههای خورشیدی
نیروگاههای خورشیدی که انرژی خورشید را به برق تبدیل میکنند امید است در آینده با مزایای قاطعی که در برابر نیروگاههای فسیلی و اتمی دارند به خصوص اینکه سازگار با محیط زیست میباشند، مشکل برق بخصوص در دوران اتمام ذخائر نفت و گاز را حل نمایند. تأسیس و بکارگیری نیروگاههای خورشیدی آیندهای پر ثمر و زمینهای گسترده را برای کمک به خودکفایی و قطع وابستگی کشور به صادرات نفت فراهم خواهد کرد. اکنون شایستهاست که به ذکر چند مورد از مزایای این نیروگاهها بپردازیم.
الف) تولید برق بدون مصرف سوخت
نیروگاههای خورشیدی نیاز به سوخت ندارند و برخلاف نیروگاههای فسیلی که قیمت برق تولیدی آنها تابع قیمت نفت بوده و همیشه در حال تغییر میباشد. در نیروگاههای خورشیدی این نوسان وجود نداشته و میتوان بهای برق مصرفی را برای مدت طولانی ثابت نگهداشت.
ب) عدم احتیاج به آب زیاد
نیروگاههای خورشیدی بخصوص دودکشهای خورشیدی با هوای گرم احتیاج به آب ندارند لذا برای مناطق خشک مثل ایران بسیار حائز اهمیت میباشند. (نیروگاههای حرارتی سنتی هنگام فعالیت نیاز به آب مصرفی زیادی دارند).
ت) امکان تأمین شبکههای کوچک و ناحیهای
نیروگاههای خورشیدی میتوانند با تولید برق به شبکه سراسری برق نیرو برسانند و در عین امکان تأمین شبکههای کوچک ناحیهای، احتیاج به تأسیس خطوط فشار قوی طولانی جهت انتقال برق ندارند و نیاز به هزینه زیاد احداث شبکههای انتقال نمیباشد.
ث) استهلاک کم و عمر زیاد
نیروگاههای خورشیدی بدلایل فنی و نداشتن استهلاک زیاد دارای عمر طولانی میباشند در حالی که عمر نیروگاههای فسیلی بین ۱۵ تا ۳۰ سال محاسبه شدهاست.
ج) عدم احتیاج به متخصص
نیروگاههای خورشیدی احتیاج به متخصص عالی ندارند و میتوان آنها را بطور اتوماتیک بکار انداخت، در صورتی که در نیروگاههای اتمی وجود متخصصین در سطح عالی ضروری بوده و این دستگاهها احتیاج به مراقبتهای دائمی و ویژه دارند.