انرژی خورشیدی نتیجه فیوژن هسته‌ای در خورشید است. این انرژی پاک و ضروری برای زندگی در سیاره زمین، از طریق تابش خورشید به ما می‌رسد. یکی از کاربردهای بسیار مهم انرژی خورشیدی تولید برق است. در این فرایند، نور خورشید به انرژی الکتریکی تبدیل می‌شود که می‌تواند برای تأمین نیازهای مختلف انسانی و مصارف روزمره مورد استفاده قرار گیرد. همچنین، سیستم‌های نورافکن خورشیدی نیز به عنوان راهکارهای پایدار در روشنایی محیط‌های محوطه‌ها و فضاهای عمومی به کار می‌روند.
پیچیدگی‌های فرایند ایجاد انرژی خورشیدی
انرژی خورشیدی از فرایند PP (پروتون-پروتون) ناشی می‌شود، که در هسته خورشید به وقوع می‌پیوندد. خورشید با ذوب کردن حدود 620 میلیون تن هیدروژن در هر ثانیه، انرژی زیادی را ایجاد و تابان می‌کند. در حال حاضر، حدود 2 درصد از این انرژی توسط سیکل CNO تولید می‌شود که به کمک کربن، نیتروژن و اکسیژن (C، N و O)، هیدروژن را به هلیوم تبدیل می‌کند. واکنش‌های PP و سیکل CNO انرژی زیادی را به شکل امواج و ذرات آزاد می‌کنند که در سراسر منظومه شمسی جریان دارد. این انرژی، گرمای زمین، تولید باد و آب و هوا، و حفظ تنوع زندگی در سراسر کره زمین را فراهم می‌کند.
استفاده انواع فناوری‌های خورشیدی در زندگی روزمره
انرژی خورشیدی، به عنوان منبع تجدیدپذیر، در ساختمان‌های مسکونی، تجاری، مدارس و بیمارستان‌ها کاربرد دارد. از میان فناوری‌های استفاده شده، می‌توان به سلول‌ها و پانل‌های فتوولتائیک، انرژی خورشیدی متمرکز و معماری خاص مبتنی بر خورشید اشاره نمود. این تکنولوژی‌ها از انرژی خورشیدی، ساختمان‌ها را به صورت فعال یا غیرفعال تامین کرده و به تولید انرژی قابل استفاده برای زندگی انسان کمک می‌نمایند.
فناوری‌های خورشیدی فعال از سیستم‌های الکتریکی یا مکانیکی برای تبدیل انرژی خورشیدی به فرم‌های دیگر نظیر گرما یا الکتریسیته استفاده می‌کنند. به طور مقابل، فناوری‌های غیرفعال خورشیدی بدون استفاده از دستگاه‌های خارجی از آب و هوای محلی برای گرمایش ساختمان‌ها در طول زمستان بهره می‌برند و این گرما را در تابستان منعکس می‌کنند. انرژی خورشیدی، با پتانسیل بالای خود، روزانه حدود دویست هزار برابر ظرفیت تولید برق جهان را از تابش خورشید دریافت می‌کند.
کاربردهای استفاده از انرژی خورشیدی در ایران
در ایران، کاربرد رایج انرژی خورشیدی به وسیلهٔ کلکتورهای صفحه تخت است که انرژی خورشید را جذب کرده و به انرژی حرارتی تبدیل می‌کنند. این فناوری معمولاً در مناطق مسکونی و پارک‌ها برای گرم‌کردن آب مورد استفاده قرار می‌گیرد. با توجه به کمبود شدت تابش خورشید، کلکتورها بسیار بزرگ هستند و برای تأمین انرژی لازم یک فرد، مساحت حداقل 40 متر مربع را باید داشته باشند. این کلکتورها معمولاً از یک صفحه فلزی سیاه با پوشش ورقه شیشه‌ای تشکیل شده‌اند که با تابش نور خورشید گرم می‌شود و سپس آب یا سیالات پشت صفحه را گرم کرده و برای سیستم‌های گرمایش آب و منازل استفاده می‌شوند.
انرژی خورشیدی در خانه
سیستم انرژی خورشیدی در منزل، آب گرم را از ذخیره‌سازهای عایق در طول شب یا روزهای ابری فراهم می‌آورد. این سیستم می‌تواند به عنوان منبع گرمایش فضا و تأمین آب گرم برای ساختمان با جریان آب گرم از لوله‌های کف و سقف به کار رود. کلکتورهای صفحه تخت این سیستم سیالات را به دمای 66 تا 93 درجه سانتیگراد گرم می‌کنند و راندمان آن‌ها به نسبت طراحی بین 20 تا 80 درصد متغیر است.
تابش خورشیدی فراوان در ایران به طوریکه بیش از 60 هزار مگاوات برق تجدیدپذیر قابل تأمین است، به دنبال اعلام مسئولین سازمان انرژی‌های تجدیدپذیر. در حال حاضر، نیروگاه‌های خورشیدی کشور بیش از ۹۱۰ مگاوات از برق مورد نیاز تولید می‌کنند. بخش خصوصی نیز در دست ساخت نیروگاه‌های تجدیدپذیر با ظرفیت ۲۵۰ مگاوات به منظور تأمین برق، که به زودی به بهره‌برداری خواهند رسید.
بررسی ویژگی‌های تامین انرژی از خورشید
در این بررسی، به مزایا و معایب تامین انرژی از خورشید می‌پردازیم. خورشید به عنوان منبع تجدیدپذیر، در آینده پنج میلیارد سالی به عنوان یک منبع نامحدود تابشی خواهد بود. اتمسفر زمین میزان تابش خورشید را به اندازه‌ای جذب می‌کند که تامین برق سالیانه برای هر انسان امکان‌پذیر خواهد بود. یکی از مهمترین مزایای انرژی خورشیدی این است که پس از نصب، برای ادامه عملکرد نیاز به سوخت ندارد و از انتشار گازهای گلخانه ای یا مواد سمی جلوگیری می‌کند، که به طور کلی تاثیرات منفی بر محیط زیست را به حداقل می‌رساند.
معایب استفاده از انرژی تابشی خورشید
استفاده از انرژی خورشیدی با مشکلاتی همراه است. هزینه بالای تجهیزات فناوری خورشیدی و محدودیت‌های مالی در تخصیص مالیات‌ها، ایجاد مشکلاتی در راه اندازی نیروگاه‌های خورشیدی می‌کند. همچنین، نصب تجهیزات برای افراد با هزینه زیادی همراه است و ممکن است در برخی مناطق مقاومت سازی ساختمان و تنظیم به سمت خورشید مشکلاتی را ایجاد کند. هوا و ابرپوشش نیز بر استفاده از این انرژی تاثیر گذار است و نیاز به ارزیابی دقیق دارد.
