در مورد نبض انرژی قرن در نبض انرژی بیشتر بخوانید
تهران – ایرنا – متناسب با پیشرفت انسان در زمینه های مختلف، بشر نیازمند انرژی بیشتر است و همین موضوع او را بر آن داشت تا با روش‌های گوناگون انرژی مورد نیاز خود را كسب كند.
خورشید در هر ثانیه حدود 1000 ژول انرژی به هر متر مربع از سطح زمین منتقل می‌كند كه با جمع‌آوری آن می‌توان انرژی مورد نیاز برای امور مختلف را تامین كرد.
قدمت فناوری خورشیدی تنها به چند دهه می‌رسد؛ اما در این مدت كوتاه به‌واسطه پیشرفت‌های چشمگیری كه در فناوری نانو حاصل شده، نانومواد جدید با ویژگی‌های منحصربه فرد جایگزین مواد قدیمی مورد استفاده در باتری‌های خورشیدی شد اند و كارآیی این نوع باتری‌ها را به‌طور بی‌سابقه‌ای توسعه داده اند.
در این گزارش دورنمایی از فناوری‌های خورشیدی و تحولات صنعتی مرتبط با آن ارایه شده است.
فناوری خورشیدی روی آب
یك شركت سوییسی راهكار جالبی را برای استفاده از سلول‌های خورشیدی در سطح آب ارایه كرده است.
این شركت سه جزیره متشكل از سلول‌های خورشیدی ساخته و آن‌ها را در دریاچه‌ای موسوم به نوكاتل شناور كرده است. هریك از این جزیره‌ها دربرگیرنده 100 پنل فتووالتاییك هستند و 25 متر قطر دارد.
هدف از ساخت این جزیره‌ها، انجام تحقیقات مرتبط با باتری‌های خورشیدی است.
حمل‌ونقل دریایی و آسمان آفتابی اغلب دریاها و اقیانوس ها زمینه بسیار مناسبی را برای بهره‌برداری از انرژی خورشیدی فراهم كرده است.
اولین نمونه از به‌كارگیری فناوری خورشیدی برای حمل‌ونقل دریایی در سال 2010 و در شانگهای چین معرفی شد. از آن پس، بسیاری از شركت‌ها از انرژی خورشید برای تامین توان موردنیاز موتور كشتی‌ها و قایق‌ها استفاده كردند.
با ظهور فناوری‌های جدید خورشیدی و افزایش انعطاف‌پذیری باتری‌ها، به زودی بخش عمده بدنه كشتی‌ها به سلول‌های خورشیدی مجهز خواهد شد.
سال گذشته یك قایق تفریحی، تنها با استفاده از انرژی خورشید و با بهره‌گیری از باتری‌های خورشیدی توانست به دور دنیا سفر كند.
فناوری خورشیدی در آسمان
بزرگ‌ترین ركوردزنی سفرهای هوایی با استفاده از انرژی خورشید در سال 2013 با اتمام موفقیت‌آمیز طولانی‌ترین سفر هوایی خورشیدی در جهان توسط گروهی موسوم به Solar Impulse رخ داد.
البته هواپیمای مورد استفاده در این سفر حامل انسان نبود و به دلیل وزن كم توانست مدت زیادی را در آسمان بماند.
در حال حاضر بسیاری از شركت‌ها برای تولید هواپیماهای كوچك مجهز به سلول‌های خورشیدی اقدام كرده‌اند كه قابلیت پرواز به مدت 14 ساعت را دارند.
فناوری خورشیدی در فضا
محققان دانشگاه كارنگی ملون، نمونه‌ای از یك كاوشگر فضایی را ساخته‌اند كه توان مصرفی خود را از نور خورشید به دست می‌آورد و همراه با موشك SpaceX به فضا ارسال شد. البته گفته می‌شود این كاوشگر برای اكتشاف در ارتفاعات و دره‌های تاریك ماه مناسب نیست. اما محققان از یك برنامه پیشرفته برای كنترل میزان انرژی ذخیره شده بهره می‌گیرند كه جریان اكتشاف در مناطق تاریك را تسهیل می‌كند.
چندی قبل اخباری درباره چند ماهواره ازكارافتاده در مدار زمین منتشر شد. نیروی محركه این ماهواره‌ها سوختی بود كه از زمین به همراه برده بودند و با اتمام آن، در عمل كارآیی خود را از دست دادند.
با استفاده از این تجربه نه‌چندان خوشایند، محققان یك ماهواره خورشیدی موسوم به سولارا ساختند كه تمام توان مصرفی خود را از انرژی خورشید دریافت می‌كند. با وجود این كه سولارا برخلاف سایر ماهواره‌های مخابراتی قابلیت رهگیری تماس‌های تلفنی را ندارد، سایر قابلیت‌های ماهواره‌های غیرنظامی را در اختیار می‌گذارد و در عمل عمر آن پایان ندارد.
شاید جاه‌طلبانه‌ترین ایده‌ای كه تاكنون درباره بهره‌برداری از توان خورشیدی مطرح شده، ایده یك شركت ژاپنی به نام شیزومی باشد كه با عنوان پروژه حلقه ماه شناخته می‌شود. این شركت ژاپنی امیدوار است كه با استفاده از روبات‌ها بتواند ظرف مدت 30 سال، كمربندی از باتری‌های خورشیدی را روی خط استوای ماه بسازد و سپس انرژی حاصل را به شكل یك پرتوی متمركز به زمین ارسال كند. مقامات شركت شیزومی امیدوارند تا آغاز سال 2035 بتوانند این پروژه را آغاز كنند. بر اساس تخمین این شركت، پروژه حلقه ماه 13000 تراوات توان تولید كند.
انرژی كه از طریق خورشید به زمین می‌رسد 10000 بار بیشتر از انرژی مورد نیاز انسان است. مصرف انرژی در سال 2050 یعنی سال 1429 خورشیدی (40 سال دیگر) 50 تا 300 درصد بیشتر از مصرف امروزی آن خواهد بود. با این‌حال اگر فقط 0.1 درصد از سطح زمین با مبدل‌های انرژی خورشیدی پوشیده شود و این مبدل‌ها تنها 10% بازده داشته باشند، انرژی حاصل از آن‌ها برای تأمین نیاز بشر كافی است.
در مركز خورشید، هر ثانیه 700 تن هیدروژن به انرژی تبدیل می‌شود و دمای خورشید در مركز آن 15 میلیون و در سطح آن 6 هزار درجه سانتیگراد است.
انرژی تولید شده در سطح خورشید بعد از 8 دقیقه به صورت پرتوهای نور به سطح زمین می‌رسد. این پرتوهای نوری شامل طول موج‌های فرو سرخ (47 %)، نور مرئی (46%) و فرابنفش (7%) است. از این رو سلول‌های خورشیدی باید در طول‌موج‌های فرو سرخ و نور مریی جذب بالایی داشته باشند.
