انرژی خورشیدی
تاریخچه
شناخت انرژی خورشیدی و استفاده از ان برای منظورهای مختلف بزمان ما قبل تاریخ باز می گردد شاید به دوران سفالیگری در ان هنگام روحانیون معابد به کمک جامهای بزرگ طلائی سیقل داده شده و اشعه خورشید جهت روشن کردن اتشدانهای محراب استفاده می کردند و یا در دوران فراعنه مصر در دوره امنوفیس سوم سالهای 1419-1455 قبل از میلاد بر اثر تابش خورشید بر مجسمه های ناطق هوای داخل انها گرم و مجسمه ها بصدا در می امدند همچنین بالای مقبره ممنن پسر امنوفیس پرنده ای نصب کرده بودند که بوسیله تابش خورشید صبحگاهی پرنده بصدا در می امد .
مهمترین روایتی که در رابطه با استفاده از تابش خورشید بیان شده داستان ارشمیدس دانشمند و مخترع بزرگ یونان قدیم سالهای 212-287 ق – م می باشد که ناوگان روم را با استفاده از انرژی حرارتی خورشید به اتش کشید . گفته یم شود که ارشمیدس با نصب تعداد زیادی ائینه های کوچک مربعی شکل در کنار یکدیگر که روی یک پایه متحرک قرار داشته است اشعه خورشید را از راه دور روی کشتیهای رومیان متمرکز ساخته و باین ترتیب انها را به اتش کشیده است . بهمین علت از ارشمیدس بعنوان بنیانگذار استفاده از تابش خورشید نام می برند در حالیکه منابع مصری قدیمیتر از انست .
رومیان در تاریخ می نویسند که انها مغلوب یک نیروی نامرئی شدند و اعتقاد پیدا کرده بودند که با خدایان در حال جنگ هستند . سئوال اینست که ایا ارشمیدس اطلاعات کافی درباره علم اپتیک داشته و یا از روش ساده ای برای متمرکز کردن اشعه خورشید در یک نقطه استفاده کرده است . گویا این دانشمند کتابی بنام ائینه های اتش زا نوشته بود ولی متاسفانه نسخه ای از ان جهت روشن شدن مطلب موجود نیست . شاید این کتاب در حمله ایکه چند سال بعد بوسیله رومیان انجام و باعث فتح یونان گردید نابوده شده باشد زیرا که در این حمله رومیها خود ارشمیدس را هم کشتند .
حدود 1800 سال پس از ارشمیدس شخصی بنام کیرچر (A.kircher سال 1610-1680) شاهکار ارشمیدس را تکرار کرد و با استفاده از تعدادی ائینه یک لنگرگاه چوبی را از فاصله دور اتش زد و ثابت کرد که داستان حقیقت دارد . در سال 1615 سالمون SALAMON DE CAUM اهل فرانسه بیانیه ای راجع به موتور خورشیدی منتشر کرد .
او با استفاده از تعدادی عدسی که در یک قاب نصب شده بودند اشعه خورشید را بر روی یک یک استوانه فلزی سر بسته که قسمتی از ان از آب پر شده بود متمرکز نمود . تابش خورشید باعث گرم شدن هوای داخل استوانه شده و با انبساط هوا فشار داخل محفظه افزایش یافته و اب به بیرون رانده می شد . این وسیله با اینکه جنبه اسباب بازی داشت ولی در واقع برای ایجاد علاقه جهتاستفاده از انرژی خورشید بی تاثیر نبود .
در قرن هیجدهم ناتورا اولین کوره خورشیدی را در فرانسه ساخت . بزرگترین کوره از 360 قطعه آئینه تخت کوچک تشکیل شده بود که هر کدام بطور مستقل اشعه خورشید را به یک نقطه متمرکز می گردند . این محقق کوره کوچکتری را نیز که از 168 قطعه ائینه تشکیل شده بود در سال 1747 طراحی و تولید کرد و بوسیله ان یک تل چوبی را در فاصله 60 متری اتش زد .
دستگاه های خوراک پز خورشیدی اولین بار بوسیله شخصی بنام NICHELAS DE SAUCCER 1740-1799 ساخته شد اجاق او شامل یک جعبه عایق شده با صفحه سیاهرنگی بود که قطعات شیشه ای در پوش انرا تشکیل می دادند اشعه خورشید با عبور از میان شیشه ها وارد جعبه شده و بوسیله سطح جذب و درجه حرارت داخل جعبه را به 88 درجه سانتی گراد افزایش می داد .
آنتونی لاوازیه 1743-1794 خالق شیمی نوین برای کسب بیشترین انرژی از خالص ترین منبع حرارتی تحقیقاتی در کوره های خورشیدی انجام داد و کوره ای ساخت که برای تشکیل یک عدسی محدب این کوره از دو صفحه شیشه ای که بین این دو صفحه با الکل پر شده بود استفاده نمود عدسی مایع بقطر 130 سانتیمتر و بفاصله کانونی 320 سانتیمتر بود .
چون قدرت انکسار این عدسی مایع برای بدست اوردن درجه حرارت زیاد در کانون ان موثر نبود لاوازیه عدسی کوچک دیگری را در کانون ان قرار دادو با کوچکتر کردن فاصله کانوین موثر این دستگاه قادر شد حتی پلاتینیوم را در دمای 1760 درجه سانتیگراد ذوب نماید .
بسمر BESSMER 1813-1898 پدر فولاد جهان حرارت مرود نیاز کروه خود را با استفاده از انرژی خورشیدی تامین کرد . در قرن نوزدهم تلاشهائی جهت تبدیل انرژی خورشیدی به دیگر فرمهای انرژی مثل تولید بخار و استفاده در موتورهای بخار انجام گرفت در این سالها چندین موتور بخار خورشیدی ساخته شده و مورد ازمایش قرار گرفتند در سال 1878 موشو MOUCHOT اولین کلکتور خورشیدی با متمرکز کننده مخروطی شکل را طراحی کرد . ائینه های داخل مخروط تمام اشعه های خورشیدی را در نقطه ای در وسط مخروط ناقص که جذب کننده ای در انجا نصب شده بود متمرکز می کرد .
این کلکتور را اکسیکون AXICON می نامیدند . اولین اکسیکون بزرگی که ساخته شد شامل یک صفحه از جنس نقره با قطر 540 سانتیمتر و بسطح 2/18 متر مربع بود . وزن ان با کلیه قسمتهای متحرک در جدود 1400 کیلوگرم بود و قدر داشت 78 درصد از انرژی خورشیدی تابیده شده را جذب کند . ولی از انجا که در این طرح تابش خورشید بحای یک نقطه در یک سطح متمرکز می شود دارای شدت کمتری بود . قدرت تولیدی مخروط ناقص موشو برای راه اندازی ماشین بخاری بقدرت 5/1 کیلو وات کافی بود که تقریبا فقط 3 % از انرژی جذب شده را تحویل می داد در صورتیکه ماشینهای بخار ذغال سنگی قادر به تحویل 9 % تا 11 % انرژی دریافتی می باشند . طی سالهای بعد انرژی اخذ شده از خورشید در مواردی نظیر تامین قدرت ماشینهای چاپ و یا تقطیر و شیرین کردن آب استفاده گردید .
اریکسون مبتکر سیکل موتور هوای گرم قدرت مورد نیاز ازمایشات خود را بوسیله یک متمرکز کننده پارابولیک دریافت می کرد این شخص با یک سطح انعکاسی برابر با 3/9 متر مربع در حدود 7/0 کیلو وات انرژی دریافت می کرد .
در سال 1880 اولین کلکتور تخت خورشیدی بوسیله چارلز تلی یر TELIER ساخته شد . در سال 1888 وستر E-WESTER پیشنهاد استفاده از انرژی خورشیدی در ترموکوپلها را ارائه داد . باین ترتیب که با متمرکز کردن انرژی خورشیدی بر روی ترموکوپل و با استفاده از اساس کار انها و با ایجاد منابع گرم و سرد انرژی الکتریکی در دو سر سیمهای نیکل و اهن ایجاد نمود .
در قرن نوزدهم دستگاه های اب شیرین کن خورشیدی رواج پیدا کردند و دستگاههائی ساخته شدند که قادر بودند در روزهای افتابی روزانه حدود 000/20 لیتر اب مقطر تولید نمایند .