استفاده از انرژی پاك

زندگی بشر از ابتدا و در تمام ادوار تاریخ رابطه مستقیمی با چگونگی تولید و مصرف انرژی داشته است.
گردش چرخ تكنولوژی مرهون انرژی و مصرف آن است؛ انرژی‌هایی كه از منابعی مانند نفت، زغال‌سنگ و انرژی‌های فسیلی تامین می‌شوند و صدالبته كه این انرژی‌ها تجدیدناپذیرند و روی به پایان.
از این رو در سال‌های اخیر استفاده از منابع انرژی كه قابل تجدید باشد از دغدغه‌های بشر امروزی است چرا كه این منابع علاوه بر اینكه قابل تجدیدند بسیار متنوع و زیاد هستند. انرژی باد، بیوانرژی، انرژی امواج، انرژی گرادیان، ژئوترمال، انرژی فیوژن، انرژی آب و البته انرژی خورشیدی از انواع انرژی‌های قابل تجدید هستند كه رشد و توسعه تكنولوژی، بشر را قادر به مهار آنها كرده است. انرژی خورشیدی از انواع انرژی‌هایی است كه با استفاده از علم فیزیك انرژی‌ها كاربری بسیار زیادی دارد.
ایران سرزمین تبلور انرژی‌ها است، چرا كه از یكسو دارای منابع گسترده سوخت‌های فسیلی و تجدیدناپذیر نظیر نفت و گاز است و از سوی دیگر دارای پتانسیل فراوانی در زمینه انرژی‌های تجدیدپذیر و نو مانند انرژی خورشیدی، زمین‌،گرمایی، باد و توده است.
زمین، گهواره بشر مكانی است كه هسته مركزی‌اش در عمق تقریبی 6400كیلومتری قرار دارد و حرارتی بالغ بر چهارهزار درجه سانتیگراد دارد و خورشیدی بر این كره می‌تابد كه اگر تنها یك‌درصد از صحراهای جهان به نیروگاه‌های خورشیدی تبدیل شوند برق سالانه این كره سرگردان تامین خواهد شد.
انرژی خورشیدی یكی از منابع تامین انرژی رایگان، پاك و عاری از اثرات مخرب زیست‌محیطی است كه از دیرباز با روش‌های گوناگون مورد استفاده بشر قرار گرفته است. به طور متوسط خورشید در هر ثانیه 1020كیلووات ساعت انرژی ساطع می‌كند و از كل این انرژی منتشر شده توسط خورشید تنها 47درصد آن به سطح زمین می‌رسد. یعنی انرژی ناشی از سه‌روز تابش خورشید به زمین برابر با تمام انرژی ناشی از احتراق كل سوخت‌های فسیلی در دل زمین است و می‌توان نتیجه گرفت كه در اثر تابش 40روز خورشید به زمین می‌توان انرژی موردنیاز یك قرن را ذخیره كرد.
كشور ایران در بین مدارهای 25 تا 40درجه عرض شمالی قرار گرفته است و در منطقه‌ای واقع شده كه به لحاظ دریافت انرژی خورشیدی در بین نقاط مختلف جهان در بالاترین رده‌ها قرار دارد. میزان تابش خورشید در ایران بین 1800 تا 2200كیلوولت ساعت بر مترمربع در سال تخمین زده شده است كه البته بالاتر از میزان متوسط جهانی است.

كاربردهای انرژی خورشیدی و معایب و محاسن آن
تامین انرژی الكتریسیته (تولید برق با استفاده از فوتوولتاییك‌ها و تولید برق با استفاده از گرمایش خورشیدی) سرمایش خورشیدی،‌ اجاق‌های خورشیدی، آب‌شیرین‌كن‌های خورشیدی و گرمایش خورشیدی از جمله كاربردهای این انرژی هستند كه از محاسن آن می‌توان به پاكی و بی‌آلایندگی (حذف انتشار گازهای گلخانه‌ای از جمله دی‌اكسید كربن)، نامحدود و فراوان بودن، رایگان و بی‌هزینه بودن، باعث كاهش مصرف سوخت‌های فسیلی و در دسترس بودن اشاره كرد.
و اما از معایب آن این است كه خورشید منبع كاملا متغیری است یعنی در فصول، ماه‌ها و ساعات شب و روز متغیر است و چگالی انرژی آن كم است.
در ایران از میان كاربری‌های متفاوت این انرژی به گرمایش خورشیدی برای تامین آبگرم مصرفی توجه شده است كه این كار از طریق راه‌اندازی دو نوع سیستم صورت گرفته است:
1 - آبگرمكن‌های خانگی خورشیدی (Domestic Solar Water Heater)
2 - حمام‌های عمومی روستایی خورشیدی (Solar Bath Water Heater)

آبگرمكن‌های خانگی خورشیدی
مساعدترین بخش برای كاربرد انرژی خورشیدی، بخش خانگی است. قسمت اعظم آب‌گرم مصرفی در این بخش می‌تواند توسط انرژی خورشیدی تامین شود.
استفاده از آبگرمكن خورشیدی نسبت به سیستم‌های برقی 13 برابر به ازای هر خانوار خطر تخریب لایه ازن را كاهش می‌دهد.
محققان معتقدند سیستم‌های آبگرمكن خورشیدی به ازای هر خانوار كمتر از 500كیلوگرم گاز گلخانه‌ای (دی‌اكسیدكربن) در هوا منتشر می‌كند.
این در حالی است كه سیستم‌های برقی سالانه حدود 5/6تن گاز گلخانه‌ای به ازای هر خانوار به هوا می‌فرستند.
(انتشار گاز گلخانه‌ای یكی از عوامل اصلی تخریب لایه ازن و گرم شدن بیش از اندازه دمای كره زمین است كه باعث بالا آمدن آب دریاها و وقوع سیل و ... می‌شود).
آبگرمكن‌های خورشیدی بیشتر در مناطقی استفاده می‌شود كه امكان گازرسانی وجود نداشته باشد و یا با سختی‌هایی برای گازرسانی مواجه هستند كه عمدتا استان‌های خراسان، یزد،‌ كرمان، هرمزگان، بوشهر، فارس و سیستان و بلوچستان را شامل می‌شود. برای اجرای این طرح حدودا 8/48میلیون دلار یارانه در نظر گرفته شده است و با تجهیز یك‌هزار روستا به آبگرمكن‌های خورشیدی سالانه حدود 90میلیون لیتر گازوئیل و مازوت صرفه‌جویی می‌شود.

ساختمان‌ آبگرمكن‌های خورشیدی
بخش اصلی یك آبگرمكن خورشدی كلكتور آن است كه خود شامل یك ورق است كه به وسیله تابش خورشید حرارت یافته و حرارت خود را به یك سیال جذب‌كننده (مانند آب) كه داخل لوله در حال جریان است، منتقل می‌كند.
رنگ این ورق همیشه تیره انتخاب می‌شود و دارای پوشش خاصی است كه بتواند ضریب جذب انرژی را به حداكثر و ضریب پخش را به حداقل برساند. برای رسیدن به دمای بالا مجموعه
ورق و لوله‌ها را در داخل یك جعبه عایق با روكش شیشه قرار می‌دهد. آبی كه بدین وسیله گرم می‌شود بر اثر اختلاف دما و با گردش طبیعی وارد یك تانك دوجداره شده و آب مخزن را گرم می‌كند.
ظرفیت این آبگرمكن‌های خانگی اگر به صورت منفرد نصب شوند حدودا بین 4 تا 6نفر است یعنی قابلیت این را دارد كه روزانه آبگرم مصرفی 4 تا 6نفر را تامین كند. هزینه نصب آبگرمكن‌های خانگی خورشیدی بسته به نوع سیستم درخواستی متفاوت است و همچنین، به عواملی مانند متراژ بنا، تعداد واحدها، میزان اوج مصرف، تعداد نفرات و... بستگی دارد اما در حالت كلی برای یك خانواده پنج‌نفره حدودا 400هزار تومان هزینه در برخواهد داشت.
دیگر كاربرد انرژی خورشیدی در ایران حمام‌های عمومی روستای خورشیدی است (Solar bath water heater). در این روش به جای استفاده از سوخت‌های فسیلی تجدیدناپذیر حمام را با استفاده از انرژی خورشیدی گرم می‌كنند و آبگرم حمام نیز از این طریق تامین می‌شود كه نمونه آن حمام استاد درگناباد است. برای این روش كافی است روستا از جمعیت كافی و حمام عمومی فعال برخوردار باشد.