منبع: ماهنامه خانه تاسیسات – شماره ۱۰ – آبان ماه ۱۳۹۲
استفاده از این مقاله با ذکر منبع مجاز است.
در دنیای امروز، بحران انرژی و پایان‌پذیری سوخت‌های فسیلی به همراه مشکلاتی مانند آلودگی محیط زیست از جمله عواملی هستند که بشر را ترغیب به دستیابی به انرژی‌های فناناپذیری چون خورشید، باد و مانند آن می‌نمایند. امروزه کشورهایی مانند آلمان و ژاپن با سرمایه‌گذاری‌های هنگفت در حوزه انرژی‌های تجدیدپذیر، اقدام به گسترش بهره‌وری مناسب از انرژی خورشیدی نموده‌اند.
کشور ما ایران بر روی کمربند زرد زمین قرار دارد که بیشترین میزان نور خورشید را در طول روز در ماه‌های مختلف دریافت می‌کند. در حال حاضر نیز با توجه به هدفمندی یارانه‌ها و اختصاص یارانه به انرژی‌های تجدیدپذیر، سرمایه‌گذاری در ساخت سیستم‌های سرمایشی و گرمایشی خورشیدی برای پروژه‌های مختلف ضمن صرفه‌جویی در مصرف سوخت، صرفه اقتصادی و کاهش صدمات زیست محیطی به مسئله‌های قابل توجه تبدیل شده است.
در سال ۱۹۴۵ برای اولین بار چیلر جذبی با محلول لیتیم بروماید با فرمول LiBr برای استفاده در زیردریایی‌های آمریکایی ساخته شد. در سال ۱۹۴۷ نیز اولین چیلر جذبی برای کاربردهای متداول تهویه مطبوع به کار گرفته شد. اولین چیلر جذبی خورشیدی در سال ۱۹۷۴ در کشور ژاپن طراحی شد و از آن سال به بعد این نوع چیلر جذبی گسترش زیادی در بخش‌های مختلف داشته است. بیشترین تقاضای این سیستم در دنیا در ظرفیت‌هایی بین ۵ تا ۷ تن برودت می‌باشد و تاکنون بیشترین کاربرد را در کشورهایی مانند آلمان و اسپانیا داشته است. به طور متداول از انرژی حرارتی خورشید برای تامین آب گرم مصرفی ساختمان در آ بگر مک نهای خورشیدی و استفاده از آب گرم تولید شده به منظور تامین سرمایش ساختمان استفاده می‌شود که مورد اخیر در صورت استفاده از چیلر جذبی خورشیدی مطرح خواهد بود. برای بهره‌گیری از انرژی خورشید معمولا از سه نوع متداول جاذب‌های انرژی خورشیدی استفاده می‌شود:
- جمع کننده‌های صفحه تخت۱
- جمع کننده‌های لوله خلا ۲
- جمع کننده‌های سهموی خطی۳
جمع کننده‌های صفحه تخت
جمع کننده‌های صفحه تخت، کلکتورهایی هستند که مانند جعبه‌ای با پوشش شیشه‌ای تیره رنگ، انرژی خورشید را جذب و از طریق لوله‌های فلزی به سیال جاذب انتقال می‌دهند. دمای سیال در این جمع کننده‌ها در محدوده۶۰ C° تا ۴۰ C°است. به طور معمول از این کلکتورها برای گرم گردن آب تا دماهای پایین استفاده می‌شود که این محدوده دما برای تامین آب‌گرم مصرفی مناسب است.
جمع‌کننده‌های لوله خلا
جمع‌کننده‌های لوله خلا با ظاهر استوانه‌ای شکلی که دارند می‌توانند نور خورشید را از هر زاویه‌ای جذب کنند و به دلیل وجود خلا به عنوان یک عایق حرارتی مناسب میان محفظه شیشه‌ای آن‌ها، می‌توانند دمای سیال را از ۷۰°C تا ۱۱۰°C افزایش دهند. کاربری اصلی این کلکتورها در سرمایش خورشیدی به وسیله چیلرهای جذبی تک اثره و فرایندهای حرارتی دما پایین است.
جمع کننده‌های سهموی خطی
جمع‌کننده‌های سهموی خطی در دو نوع با دهانه کوچک و بزرگ موجود هستند. در نوع کوچک، آیینه‌ای سهمی‌گون با شعاعی در حدود یک متر، نور خورشید را روی سطح لوله‌ای که در کانون آیینه قرار گرفته است متمرکز می‌کند. دمای کارکرد این نوع جمع‌کننده‌ها به بازه ۱۲۰°C تا C 220° محدود می‌شود و در تامین سیال گرم مورد نیاز در فرایندهای صنعتی، چیلرهای جذبی خورشیدی دو و سه اثره وآبگرم‌کن‌های صنعتی به کار می‌روند. جمع‌کننده‌های با دهانه بزرگ امکان افزایش دمای سیال ازC 250°تا ۴۵۰°C را دارند و برای مولدهای قدرت در مقیاس صنعتی به کار می‌روند. عملکرد چیلرهای جذبی خورشیدی اساسا تفاوت زیادی با عملکرد چیلرهای جذبی متداول ندارد و تفاوت عمده در نحوه دریافت انرژی برای گرم کردن آب در ژنراتور این چیلرهاست. در چیلرهای جذبی خورشیدی برای دریافت گرما از انواع جمع‌کننده‌ها و کلکتورهای خورشیدی استفاده می‌شود که این کلکتورها معمولا با توجه به کارایی و عمر مفید دارای قیمت‌های متفاوتی می‌باشد. در حال حاضر در بازار ایران محصولات آلمانی، اتریشی، استرالیایی و چینی موجود هستند. ساخت پانل‌های خورشیدی هوشمند به هدف استفاده بهینه از تابش خورشیده بوده و این پانل‌ها به علت هوشمند بودن در دوره‌های شش ماهه توسط نیروهای اجرایی تغییروضعیت داده می‌شوند تا جذب نور بالاتری داشته باشند. امروزه جمع‌کننده‌های خورشیدی را اغلب به صورت ثابت بر روی دیوارها، نمای ساختمان، روی شیروانی‌ها و نیز روی سقف به صورت افقی یا شیب‌دار در کنار هم نصب می‌کنند. البته استفاده از نوع متحرک جمع‌کننده‌ها نیز به عنوان ایده‌ای برای بهینه نمودن دریافت انرژی خورشیدی در دست آزمایش است. در حال حاضر در بعضی از کشورها برای احداث ساختمان‌های جدید، با نصب این جمع‌کننده‌های خورشیدی، بام ساختمان عایق‌بندی شده و دیگر نیازی به هزینه اضافی برای سقف نیست. ضمن آن که این جمع‌کننده‌ها زیبایی ویژه‌ای نیز به ساختمان می‌دهند. چیلرهای جذبی خورشیدی با مزایایی چون صرفه‌جویی در مصرف انرژی و جلوگیری از گسترش آلودگی‌های زیست‌محیطی به عنوان یکی از سیستم‌های تهویه مطبوع خورشیدی مطرح هستند. چشم‌گیرترین بازارهای سیستم‌های خورشیدی در کشورهایی مانند ژاپن، آمریکا و آلمان است و جالب است بدانیم که ژاپن بیشترین مقدار سلول‌های خورشیدی نصب شده را بر حسب تعداد افراد کشور خود دارد. سیاست‌گذاری این کشورها در زمینه توسعه بازار انرژی خورشیدی بر پایه دو اصل زیر است:
الف) تولید دی‌اکسیدکربن کمتر
ب) توسعه صنعت ملی انرژی خورشیدی و ایجاد فرصت‌های شغلی با فناوری برتر
در پایان با توجه به موارد ذکر شده در مورد انرژی تجدیدپذیر خورشید و وضعیت فعلی مصرف آن در کشور، می‌توان به پتانسیل مناسب این نوع سیستم‌ها در کشور اشاره کرد چرا که در حال حاضر تنها بخش اندکی از تولید انرژی کشور به سیستم‌های خورشیدی اختصاص داده شده است. این در حالی است که ایران یکی از کشورهایی است که دسترسی زیادی به انرژی خورشید دارد. همچنین با توجه به بررسی‌های فنی و سرمایه‌گذاری‌های اولیه می‌توان با احداث نیروگاه‌های مجهز خورشیدی در کنار کاربردهای محلیآن گامی بلند در راستای دستیابی به توسعه پایدار زیست محیطی برداشت.
پی‌نوشت:
۱٫Flat Plate Collectors
۲٫Vaccum Tube Collectors
۳٫Parabolic Trough Collectors
منبع: ماهنامه خانه تاسیسات – شماره ۱۰ – آبان ماه ۱۳۹۲
استفاده از این مقاله با ذکر منبع مجاز است.