روي اين سياره است. بيش ار 5000 سال قبل، مردم خورشيد را پرستش ميكردند. اولين پادشاه مصر، خداي خورشيدي، به نام را (Ra) بود. در بين النهرين، خداي خورشيدي به نام شاماش (Shamash)، خداي اعظم و برابر با عدالت بود. در يونان دو خداي خورشيد به نامهاي آپولو و هليوس وجود داشت. تأثير خورشيد در ساير اديان نيز نمايان است. زرتشتي، مذهب رومي، هندو، بودائي، كاهن (انگليس)، آزتگ (مكزيك) و خيلي از قبايل بومي امريكا خورشيد را پرستش ميكردند.
امروزه ما ميدانيم كه خورشيد نزديكترين ستاره به سياره زمين است. بدون خورشيد، امكان ادامه زندگي بر روي اين سياره وجود ندارد. هر روز ما از انرژي خورشيد به طرق مختلف استفاده ميكنيم. زمانيكه لباسهاي خيس را روي طناب آويزان ميكنيم، گرماي خورشيد باعث خشك شدن آنها ميشود.
گياهان براي توليد غذا از نور خورشيد استفاده ميكنند. سپس حيوانات، گياهان را به عنوان غذا ميخورند. و همانطوريكه در فصل 5 گفتيم ، تجزيه گياهان در صدها ميليون سال قبل باعث توليد ذغال سنگ، نفت و گاز طبيعي گرديد كه امروزه ما از آنها استفاده ميكنيم . بنابراين، سوختهاي فسيلي در واقع از ميليونها سال قبل نور خورشيد را در خود ذخيره نمودهاند. خورشيد و ساير ستارگان بطور غير مستقيم نقش مهمي را در توليد كليه انرژيها، بازي ميكنند. حتي منشاء توليد انرژي هستهاي مربوط به يك ستاره است. زيرا اتمهاي اورانيوم در اثر نووا (انفجار يك ستاره) بوجود آمدند.
آب گرم خورشيدي
در دهه 1890 در سرتاسر امريكا از آبگرمكنهاي خورشيدي براي گرم كردن آب استفاده ميشد. آنها مزيت بيشتري نسبت به كورههاي زغال سوز و چوب سوز داشتند. در آن زمان از گاز مصنوعي حاصل از ذغال نيز براي گرم نمودن آب استفاده ميگرديد، اما قيمت آن 10 برابر قيمت گاز طبيعي امروز بود. قيمت برق حتي اگر در شهر شما وجود داشت بسيار گران بود.
در آن زمان بسياري از خانهها از آبگرمكنهاي خورشيدي استفاده ميكردند. در سال 1897، حدود 30 درصد از خانههاي شهر پاسادانا ، واقع در شرق لسآنجلس ، مجهز به آب گرمكنهاي خورشيدي بودند. با پيشرفتهاي مكانيكي صورت گرفته، سيستمهاي خورشيدي در آريزونا، فلوريدا و خيلي ديگر از مناطق آفتابي ايالت متحده نيز مورد استفاده قرار گرفت. در تصوير ، آب گرمكن خورشيديي را ميبينيد كه در سال 1911 در روي سقف خانهاي در دره پومونا (Pomona) ، واقع در كاليفرنيا، نصب گرديد
تا سال 1920، دهها هزار عدد از اين آب گرم كنهاي خورشيدي به فروش رسيده بود. اما بعد از اين سال، مخازن بزرگ نفت و گاز طبيعي در غرب ايالت متحده كشف شد. با دسترس قرار گرفتن سوختهاي فسيلي ارزان ، آنها جايگزين سيستمهاي خورشيدي شدند.
امروزه، مردم مجدداً شروع به استفاده از آب گرم كنهاي خورشيدي كردهاند. در حال حاضر تنها در ايالت كاليفرنيا، بيش از نيم ميليون آب گرم كن خورشيدي وجود دارد. اين آب گرمكنها در مراكز تجاري و منازل استفاده ميشود.
همانطوريكه در تصوير ميبينيد ، از اين آبگرمكنها براي استخرهاي شنا نيز استفاده ميگردد. صفحاتي كه بر روي سقف ساختمان نصب شدهاند داراي يك سري لولههاي آب هستند. زمانيكه اشعه خورشيد به اين صفحات و لولهها برخورد ميكند، آب داخل لوله ها گرم شده و از آن ميتوان براي پركردن استخر استفاده نمود.
توليد برق از طريق گرماي خورشيد
از انرژي خورشيدي نيز ميتوان جهت توليد برق استفاده نمود. بعضي از نيروگاههاي خورشيدي، مانند نيروگاههايي كه در صحراي مووجاو (Mojava) ، در ايالت كاليفرنيا ، قرار دارد (رجوع به تصوير)، داراي آينه بسيار خميده اي به نام طشتك سهمي شكل (Parabolic Trough) است كه نور خورشيد را بر روي لوله اي ، که به طرف نقطه مركزي در بالاي خميدگي آينه ادامه مييابد، متمركز ميكند. آينه، نور خورشيد را به روي لوله متمركز كرده و آنرا آنقدر گرم ميكند كه ميتواند باعث جوشش آب بصورت بخار گردد. سپس از اين بخار ميتوان براي چرخش توربين و در نتيجه توليد برق استفاده نمود. در نيروگاه خورشيدي صحراي مووجاو، در ايالت كاليفرنيا، از چند رديف آينه خورشيدي استفاده شده است. اين نوع نيروگاهها را نيروگاههاي حرارت خورشيدي مي نامند. نيروگاههاي صحراي مووجاو براي توليد برق 350000 خانه طراحي شدهاند.
مشكل اصلي در استفاده از اين نوع نيروگاهها اين است كه آنها صرفاً در زمان تابش خورشيد كار ميكنند. بنابراين در روزهاي ابري و شبها، اين نيروگاهها نميتوانند انرژي توليد كنند. بعضي از نيروگاهها داراي فن آوري دوگانه هستند، بدين ترتيب كه در روز از انرژي خورشيدي و در شب و روزهاي ابري از گاز طبيعي براي جوشاندن آب و در نتيجه توليد برق استفاده مي كنند.
نوع ديگري از نيروگاههاي خورشيدي براي توليد برق، نيروگاه برج مركزي نام دارد (رجوع به تصوير). در بالاي برج اين نيروگاه، 1800 آينه چرخان نصب شده كه نور خورشيد را منعكس ميكنند. اين آينهها را « heliostats » مينامند كه در تمام روز در حال چرخش و حركت بوده تا رو به خورشيد قرار گيرند. نور انعكاس يافته باعث گرم شدن سيالي در مركز آينه ميشود. حال ، اين سيال گرم مي تواند باعث جوشش آب و توليد بخار شده ، و در نتيجه توربين ژنراتور را به گردش در آورد. اين نيروگاه آزمايشي ، خورشيدي II نام دارد. شروع كار اين نيروگاه به اوايل دهه 1980 بر ميگردد، اما اكنون با استفاده از فن آوري جديد بازسازي گرديده است.
اين نيروگاه براي تأمين برق 10000 خانه طراحي شده است. طبق گفته كارشناسان با احداث نيروگاههاي برج مركزي بزرگتر ميتوان برق 100000 تا 200000 خانه را تامین نمود.
سلولهاي خورشيدي يا انرژي فتوولتايي
با استفاده از سلولهاي خورشيدي ، مستقيماً ميتوان از نور خورشيد برق توليد نمود. سلولهاي خورشيدي را سلولهاي فتوولتايي يا به اختصار PV نيز مينامند. از اين نوع سلولها در ماشين حساب يا حتي فضا پيما استفاده ميشود.
اولين بار آنها در دهة 1950 در ماهواره هاي فضايي ايالت متحده مورد استفاده قرار گرفتند. اين سلولها از سيليكون (نوع خاصي از ماسه مذاب) ساخته شدهاند.
زمانيكه نور خورشيد به سلولها برخورد مي كند، الكترونها آزاد شده و به سمت صفحه جلويي (رنگ آبي تيره) حركت ميكنند (به تصوير توجه كنيد) . بدين ترتيب يك الكترون اضافي بين جلو و عقب صفحه توليد ميشود. زمانيكه دو صفحه توسط يك رابط مثل سيم بهم وصل ميشوند ، جريان برق بين قطب مثبت و منفي برقرار مي گردد.
مجموعهاي از سلولهاي خورشيدي در يك واحد فتوولتايي چيده شده و مجموعه اي از واحدهاي فتوولتايي نيز بصورت آرايهاي در كنار هم قرار مي گيرند (به تصوير توجه كنيد) .
بعضي از آرايه ها بر روي وسايل رديابي نصب شده كه بتوانند نور خورشيد را در تمام طول روز دنبال كنند . انرژي الكتريكي بدست آمده از سلولهاي خورشيدي را مستقيماً ميتوان استفاده نمود. از اين انرژي ميتوان براي روشنايي منازل و وسايل برقي، و نيز مراكز تجاري استفاده نمود. انرژي خورشيدي را ميتوان در باتريهايي ذخيره نمود و از آن براي روشنايي تابلو علائم كنار جاده ها در شب استفاده كرد. همچنين اين انرژي را ميتوان در باتري ذخيره كرده و در تلفن هاي سلولي كه در كنار جاده ها نصب ميشود، استفاده نمود . بعضي از ماشينها نيز بطور آزمايشي از سلولهاي فتوولتايي استفاده مي كنند. اين نوع ماشين ها نور خورشيد را مستقيماً به انرژي تبديل كرده و موتور الكتريكي را به حركت مي اندازند.
اكثر ما زمانيكه در خصوص انرژي خورشيدي فكر ميكنيم، تصويري از ماهواره هاي فضايي در ذهنمان نقش مي بندد. در تصوير، صفحات خورشيديي كه بيرون از ماهواره قرار گرفته اند را مي بينيد.
