مقاله انرژی خورشیدی
انرژی خورشیدی
انرژی خورشیدی : امروزه می دانیم که سرچشمه غالب شکلهای گوناگون انرژی مورد استفاده ما انرژی خورشیدی
است .
منشاء سوختهای فسیلی,جریان اب ,باد,جزرومد همگی از انرژی خورشیدی مایه
می گیرند . سوختهای فسیلی رو به پایانند و استفاده از انرژی جریان اب و باد ومانند
آنها
نمی توانند تمام انرژی مصرفی جهان را تامین کنند .
استفاده از سوختهای هسته ای از طریق واکنشهای شکافت مواد رادیواکتیو موجود در طبیعت مخابراتی
در بردارد که ادامه روز افزون
آن به مصلحت انسان نیست و مهارواکنش همجوشی هسته ای هنوز امکنپذیر نشده است .
انرژی پایان ناپذیری که در اختیار داریم انرژی خورشیدی است ,اما وسایلی که تاکنون برای جمع آوری
واستفاده از انرژی خورشیدی ساخته شده است هنوز برای مصرفی ما کافی نیست واز طرف
دیگر بسیار گران تمام می شود .
با وجود این دانشمندان دو راه در پیش روی دارند;یکی کنترل واکنشهای همجوشی هسته ای ودیگر یافتن راههای
بهتر وارزانتر از انرژی خورشیدی است .
مقاله انرژی خورشیدی
آینه ها و جعبه های داغ :
آیا راهی برای متمرکز کردن پرتوهای نور خورشیدی و متراکم کردن آنها در یک فضای کوچک وجود دارد؟
در چنین صورتی انرژی بیشتری به این فضای کوچک می رسد ,دما زیاد می شود
وما می توانیم از انرژی خورشیدی بیشتر استفاده کنیم .
اولین آینه های خمیده ای که برای این منظور مورد استفاده قرار گرفتند به شکل نیمکره بودند .
مقاله انرژی خورشیدی
در این آینه ها پرتوهای کاملا به یک نقطه باز نمی تابیدند . در حدود ۲۳۰ سال پیش از میلاد
ریاضیدانی یونانی به نام دوسیتئوس(Dositheus) نشان داد که آینه ای به شکل سهموی
برای باز تاباندن پرتوها به یک نقطه بهتر عمل می کند . یک سهموی به شکل نیمکره کامل نیست
اما خیلی شبیه به نبمه کوچک یک تخم مرغ است . نور خورشید بازتابیده از سطح درونی یک
سهموی در یک کانون ,در یک نقطه مشخص به هم می رسند .
در واقع دما در این نقطه بسیار زیاد خواهد بود .
امروزه می دانیم که اگر سهموی به طور کامل خمیده باشد وهمه را بازبتاند
دمای کانون برابر با سطح خورشیدی ,یعنی ۶۰۰۰ سلسیوس خواهد بود .
این دما به قدری زیاد است که می تواند هر چیز سوختنی را بسوزاند ,
یا هر چیزی را که نمی سوزد ,ذوب کند وبه جوش آورد .
چنین آینه های کوره های خورشیدی نامیده می شوند .
مقاله انرژی خورشیدی
یو نانیان باستان نمی توانستند چنین اینه های را بسازند ;در واقع تا زمانهای اخیر کسی قادر به انجام این کار نبود .
هنوز هم ,داستانی بر سر زبانهاست که ارشمیدس ریاضیدان یونانی آینه های بسیار خوبی ساخته است ,
و وقتی کشتهای رومی در سال ۲۱۴ پیش از میلاد شهر او ,سیراکوز واقع در
ساحل جزیره سیسل را محاصره کرد.
ارشمیدس با استفاده از چنین آینه های نور خورشیدی
را به طرف کشتیها بازتابانده و آنها را آتش زده است .
ممکن است این داستان در مئرد ارشمیدس درست نباشد ,
نشان می دهد که مردم در آن هنگام
درباره امکان استفاده از انرژی خورشیدی به عنوان جنگ افزار می اندیشیده اند .
حدود ۱۰۰۰ سال پیش از میلاد ابن هیثم ,دانشمند مسلمان عرب که در مصر می زیست ,
کتابی درباره نور نوست و در آن آینه های سهموی را برای متمرکز کردن نور تشریح کرد
حدود سال ۱۲۵۰ میلادی راجر بیکن دانشور انگلیسی که کتاب ابن هیثم را مطالعه کرده بود .
اشاره ای داشت .
مقاله انرژی خورشیدی
برایکه مسلمان ممکن است از چنین آینه های سهموی به عنوان اسلحه در برابر سپاهیان مسیحی استفاده کنند .
وی به مسیحیان پیشنهاد کرد تا نخست این آینه ها را تکمیل کنند .
آینه های جنگی هرگز ساخته نشدند ,اما نمونه های کوچکی از آنها ساخته شد .
از اینآینه های بزرگی که بتوانند در فواصل دور آسیب رسان باشند بسیار سخت بود .
اما راهای دیگر برای متمرکز کردن گرمای نور خورشید وجود داشت پس از آنکه گلخانه های رومی دوباره کشف شدند ,
این نکته مورد استفاده قرار گرفت . در سال ۱۷۶۷ هوارس دوسسور دانشمند سویسی جعبه هایی شیشه ای
را طراحی کرد ,که یکی درون دیگری بود .
هر کدام از این جعبه ها گرمای بیشتری را نسبت به جعبه بیرنی اش به دام می انداخت ,ودرونیترین
جعبه به دمایی می رسد که برای جوشاندن اب کافی بود .
چنین جعبه های برای نمایش وسایل
نو ظهور مورد استفاده قرار می گرفتند . در سالهای دهه ۱۸۳۰ جان هرشل اختر شناس انگلسی بود
هنگامی که وی در آنجا بود جعبه داغی برای پختن غذای خود ,طراحی کرد
در این جعبه از چیزی غیر خورشید استفاده نمی شود.
البته ,ساختن آینه های خمیده یا جعبه های داغ کاری مشکل و پیچیده بود .
اگر کسی برای پختن
غذا یا ذوب کردن فلزی به گرما نیاز داشت . راحت تر آن بود که چوب یا زغال سنگ را
بسوزاند ,واین کاری بود که تقریبا همه آنجام می دادند .
در سال ۱۷۶۹ جیمز وات ,مهندس اسکاتلندی ,نخستین ماشین بخار را ساخت که کیفیت نسبتا
خوبی داشت .
در این ماشین بخار ,
گرمای حاصل از سوختن یا زغال سنگ برای جوشاندن اب در فلزی مورد استفاده قرار می گرفت .
درون ظرف بخار ایجاد می شد و منبسط می گردید .
در اثر انبساط بخار میله های فلزی حرکت رفت وبرگشت اآنجام می دادند ;میله ها چرخهایی
را می چرخاندند و ماشین به کارمی افتاد .
چنین ماشین بخاری به سرعت تکامل یافت وبهتر وبهتر شد . در سال ۱۸۰۰ حدود پانصد
ماشین بخار در بقیه اروپا وایالتهای متحد گسترش یافت . این ماشینهای همه نوع کاری
را که تا آن زمان به عهده عضلات انسان وحیوان بود آنجام می دادند . ماشینهای بخار با
چرخهای پره دار این امکان را فراهم آوردند که کشتیهای بخار در مقابل باد و جریان اب به
حرکت . چرخهای لوکوموتیو های بخار هم به همین طریق روی ریلهای به حرکت در
می امدند . با ماشینهای بخار انقلاب صنعتی آغاز شد وروش آدمی تغییر یافت .
برای کار کردن ماشینهای بخار ,لازم بود که به طور دائم چوپ یا زغال سنگ سوزاند شود .
اما ,چوپ یا زغال سنگ در همه جا نبود . بنابراین به ناچار چوپ و زغال سنگ را از جاهای
دور با هزینه ای زیاد می آوردند . آیا راه بهتری برای ایجاد بخار وجود داشت ؟
آیا انرژی نور خورشید می توانست برای جوشاندن اب و تولید بخار مورد استفاده قرار گیرد ؟
برای این کار می باید ماشینی خورشید در همه جا وجود دارد و قیمتی هم ندارد .
نور خورشید همچنین می توانست هوا را منبسط کند
و آن را به درون لوله های ارگ براند به طوری که ارگ یک نت موسیقی بنوازد .
در زمان قدیم مجسمه هایی بودند که وقتی نور طلوع
خورشید به آنها می خورند ,ک نت موسیقی به وسیله این مجسمه ها یک معجزه است ,
اما فقط انبساط هوا بود که باعث نواخته شدن موسیقی می شد .
در سال ۱۸۶۶ موشو جعبه داغ بزرگی شاخت که می توانست اب را به سرعت بجوشاند و
ماشینهای بخار را به کار اندازد.
وسیله ای موشو سا خته بود بزرگ و بدترکیب بود از این گذشته در فرانسه,ورشید در تمام
مدت روز نمی تابید . به خصوص ,درزمستان روزها اغلب ابری بودند . بنابراین ,بسیاری
از اوقات موشو فرصت استفاده از ما شین خورشیدی خودرا نداشت .
به همین دلیل موشو به الجیزایر که مستعمر فرانسه در افریقا شمالی بود رفت . در آنجا نور
خورشید زیادی وجود داشت . گذشته از این ,زغال سنگی در آنجا وجود نداشت .
به طوری که ماشینهای خورشیدی مخصوصا در آنجا سودمند بودند .
وی در شمال افریقا ما شینهای خورشیدی زیادی ساخت
که برای مقاصد مختلف به کار گرفته می شدند .
هر چند که چنین ما شینهای خورشیدی کار می کردند ,
اما نسبت به ماشینهای بخار معمولی بسیار گرانقیمت تر بودند .
این موضوع ,با توجه به اینکه نور خورشید مجانی است ,ممکن است عجیب به نظر برسد . اما
قطعاتی از ماشین خورشیدی وجود دارند که به هیچ وجه