کوره خورشیدی /عملکرد و موارد استفاده

به فرآیند تمرکز نور به منظور تامین دمای بالای انرژی حرارتی کوره خورشیدی گفته می شود. برای بهره برداری از انرژی گرمایی حاصل از انرژی خورشید ، از فناوری  انرژِی گرمایی خورشیدی استفاده می شود.

کوره خورشیدی /عملکرد و موارد استفاده

 

به فرآیند تمرکز نور به منظور تامین دمای بالای انرژی حرارتی کوره خورشیدی گفته می شود. برای بهره برداری از انرژی گرمایی حاصل از انرژی خورشید ، از فناوری  انرژی گرمایی خورشیدی استفاده می شود.اداره اطلاعات انرژی ایالات متحده آمریکا ، تامین کننده های انرژی خورشیدی را به 3 دسته ی دمای پایین ، متوسط ، و دمای بالا طبقه بندی میکند که در ادامه به برسی آن می پردازیم .
 

 دمای پایین :  به طور کلی در این دما از صفحات مسطح و در مناطق مسکونی استفاده می شود . 

دمای متوسط : در مناطق تجاری و اداری ، برای گرم کردن آب و هوا درتعداد بالا از صفحات صاف بهره برداری می شود . 

دمای بالا : با استفاده از لنز و آینه با نور متمرکز خورشید برای تولید برق استفاده می شود و همچنین از نور متمرکز شده برای فرآیند هایی که به دمای بالا نیاز دارند،کاربرد دارد.
 

کوره خورشیدی یک سیستم نوری برای تأمین دمای بالای انرژی حرارتی  با استفاده از متمرکزکردن نور خورشید است. به طور خلاصه ، کوره ی خورشیدی ، متشکل از تعداد زیادی آینه می باشد و که نور خورشید را به طور هماهنگ روی یک نقطه کانونی ، متمرکز می کند که این نقطه که همان کوره است دمای آن افزایش یابد. کوره خورشیدی به شکل بشقاب کاو (مقعر)، آینه‌ای و صیقلی که نورهای تابیده شده به طرف خود را بازتاب می‌کند می باشد. بنابراین همه آن‌ها بعد از بازتابش از نقطه خاصی به نام کانون می‌گذرند. در نقطه کانون حرارت و گرما بسیار بالاتر از نقاط دیگر است. بنابراین از این گرما و حرارت برای تولید آب گرم و بخار آب گرم برای به راه انداختن توربین یک نیروگاه برق استفاده می‌شود.

 

 

 

 

مزایای کوره خورشیدی

 

کوره خورشیدی فاقد خلل در مقایسه با دیگر نیروگاه های خورشیدی است.به همین  دلیل بسیار قابل اطمینان می باشد.کوره خورشیدی به سوخت قابل احتراق نیازی ندارد وبرای نگهداری نیازمند هزینه کمی می باشد .یک مزیت بسیار عالی کوره خورشیدی این است که به خنک سازی با آب نیاز ندارد ، این ویژگی برای کشورهایی که از منبع کافی انرژی خورشیدی بهرمند هستند ولی برای تامین آب آشامیدنی دچار بحران می باشند ، مناسب می باشد .کوره خورشیدی دارای سیستم ذخیره گرمایی می باشد که می تواند به صورت 24 ساعته با انرژی خالص خورشید کار کند. کوره خورشیدی بهترین تولید کننده برق در شب می باشد به این دلیل که در زیر سقف شیشه ایی لوله هایی قرار گرفته که در روز بخشی از انرژی تابشی را جذب می کند که از طریق جمع آوری کننده در شب آزاد می کنند .

 

از انرژی کوره خورشیدی می توان برای موارد زیر استفاده کرد :

 

گرم کردن ساده یک ماده
تست پیری مواد پلیمری و پلاستیک
واکنشهای شیمیایی اندوترمی

 

سیستم کوره خورشیدی به طور گسترده ای در نیروگاه های حرارتی خورشیدی استفاده می شود . تفاوت سیستم کوره خورشیدی با پنل خورشیدی این است که پنل خورشیدی انرژی خورشیدی را مستقیماً گرفته و تبدیل می کند ، در حالی که کوره خورشیدی فقط آن را منعکس می کند و در یک نقطه متمرکز می کند.
 

 

کوره خورشیدی چگونه کار می کند؟

اثرات گلخانه ایی ،دمای بالای کوره خورشیدی را تامین میکند . برای تولید این تأثیر از یک جمع‌آوری‌کننده ساده که شامل یک شیشه یا لایه پلاستیکی است استفاده می شود . جمع آوری کننده را به صورت افقی به میزان دو تا شش متر بالای زمین قرار می‌دهند. بلندی منطقه تحت پوشش مجاور با کوره افزایش یافته به گونه‌ای که هوا با حداقل میزان اصطکاک دارای حرکت عمودی می‌گردد. این پوشش، امواج کوتاه تابش خورشیدی را گرفته و امواج بلند تابش را از زمین گرم شده به دست می‌آورند. از این رو زمین زیر سقف گرم شده و گرما را به جریان هوای بالای آن از منطقه بیرونی به داخل کوره خورشیدی منتقل می‌نماید.سطح بازتابنده این مرکز می تواند از یک مترمربع تا 100 متر مربع باشد.همچنین برای مناطق بزرگتر،به طور کلی از هلیوستات استفاده می شود ؛ که در آن از چندین آینه تخت نور را به یک نقطه واحد اختصاص می دهند.

 

 کوره خورشیدی  با یک متمرکز کننده ، سه نوع دارد :

 

مرکز ردیابی مستقیم
 ثابت روی توپی هلیوستات ردیابی شده
خارج از محور ثابت توپی با هلیوستات ردیابی شده

نور مستقیم خورشید پیش شرط تمرکز موثر  است. بنابراین ، شرایط آب و هوایی در محل کوره خورشیدی نقش مهمی دارد.

 

 

موارد استفاده از کوره خورشیدی 

 

پرتوهای متمرکز بریک منطقه به اندازه گلدان و بسته به فرآیند نصب شده می تواند به دمای 4000 درجه سانتیگراد برسد ، به عنوان مثال : 

- تقریباً 1000 درجه سانتیگراد برای گیرنده های فلزی که هوای گرم تولید می کنند برای نسل بعدی برج های خورشیدی.
- تقریباً 1400 درجه سانتیگراد برای تولید هیدروژن با تجزیه مولکول های متان.
- تا 2500 درجه سانتیگراد برای آزمایش موادی که در محیط های شدید مانند راکتورهای هسته ای یا وسایل نقلیه فضایی برای ورود مجدد جو استفاده می شود.
- تا 3500 درجه سانتیگراد برای تولید نانومواد با تصعید خورشیدی و خنک کننده کنترل شده مانند نانولوله های کربنی یا نانو ذرات روی.

 

 

کلام آخر :

  برای تأمین انرژی مصارف صنعتی از کوره های خورشیدی استفاده می شود . وابستگی این کوره  به آب و هوای آفتابی ، عامل محدود کننده ی منبع انرژی تجدید پذیر در زمین است ، اما می تواند با سیستم های ذخیره انرژی گرمایی برای تولید انرژی در روزهای ابری یا شب ترکیب شود. کوره های خورشیدی در مقیاس کوچک نیز وجود دارند ،  به عنوان مثال ، آنها برای تأمین انرژی اجاق های خورشیدی استفاده می شوند.