نیروگاه های حرارتی خورشیدی نیروگاه های تولید برق هستند که از انرژی خورشید برای گرم کردن مایعات تا دمای بالا استفاده می کنند. این مایع سپس گرمای خود را به آب منتقل می کند ، که در نتیجه بخار بیش از حد گرم می شود. سپس از این بخار برای تبدیل توربین ها در نیروگاه استفاده می شود و این انرژی مکانیکی توسط یک ژنراتور به برق تبدیل می شود. این نوع تولید در اصل همان تولید برق است که از سوخت های فسیلی استفاده می کند اما در عوض به جای احتراق سوخت های فسیلی بخار را با استفاده از نور خورشید گرم می کند. این سیستم ها از جمع کننده های خورشیدی استفاده می کنند تا اشعه خورشید را در یک نقطه متمرکز کنند تا به دمای مناسب بالا برسند.

نیروگاهی از انرژی حرارت خورشید شامل موارد متعدد ‌باشد : آبگرمکن و حمام خورشیدی – سرمایش و گرمایش خورشیدی – آب شیرین کن خورشیدی – خشک کن خورشیدی – اجاق خورشیدی  کوره‌های خورشیدی و خانه‌ خورشیدی.

            1-آبگرمکن‌ خورشیدی و حمام خورشیدی :

تولید آب گرم مصرف ساختمان اقتصادی‌ترین روش مصرف از انرژی خورشید و می‌توان از انرژی حرارتی خورشید برای تهیه آب گرم بهداشتی در اماکن عمومی به خصوص در مکان که مشکل سوخت رسان وجود دارد مصرف کرد.اگر ظرفیت این سیستم افزایش یابد می‌توان از آن در حمام خورشیدی نیزمصرف کرد. تاحال با توجه به موقعیت جغرافیایی ایران تعداد زیاد آب گرمکن خورشیدی و چندین دستگاه حمام خورشیدی در نقاط مختلف کشور از جمله استان‌ خراسان – سیستان و بلوچستان و یزد نصب و راه اندازی شده ‌است.

            2-گرمایش و سرمایش ساختمان و تهویه مطبوع خورشید :

اولین خانه خورشیدی در سال ۱۹۳۹ساخته شد که در آن از مخزن گرمای فصل برای به کارگرفتن گرمای آن در طول سال مصرف شده است. گرمایش و سرمایش ساختمان با   مصرف از انرژی خورشید، ایده تازه‌ بود که در سال ۱۹۳۰ مطرح شد و در کمتر از یک دهه به پیشرفتهای قابل توجهی رسید. با افزودن سیستم معروف به سیستم تبرید جذبی به سیستم‌ خورشیدی می‌توان  به علاوه آب گرم مصرف و گرمای از این سیستم‌ در فصل گرما برای سرمایش ساختمان نیزمصرف کرد.

            3-آب شیرین کن خورشید :

حرارت دریافت شده از خورشید با درجه حرارت کم روی آب شور اثر کند فقط آب تبخیر شده و املاح باقی ‌ماند. سپس با مصرف روش مختلف می‌توان آب تبخیر شده را تنظیم کرده و به این شکل آب شیرین تهیه کرد. با این روش می‌توان آب بهداشت مورد نیاز در نقاط که دسترس به آب شیرین ندارد مثل جزیره را تأمین کرد.

آب شیرین خورشیدی در دو اندازه خانگی و صنعتی ساخته می‌شود. در نوع صنعتی با حجم بالا می‌توان برای مصرف شهر آب شیرین تولید کرد.

            4-خشک کن خورشید :

خشک کردن مواد غذایی برای نگه داری از زمان زیاد قدیم رسم بوده و انسان‌ اولین خشک کردن را یک هنر می‌دانست.

خشک کردن عبارت از گرفتن قسمتی از آب موجود در مواد غذایی و بقیه محصول که باعث افزایش عمر انباری محصول و جلوگیری از رشد باکتری ‌باشد. در خشک کن‌ خورشید به طور مستقیم و یا غیر مستقیم از انرژی خورشیدی برای خشک نمودن مواد مصرف ‌شود و هوا هم به شکل طبیعی یا اجبار جریان یافته و موجب تسریع عمل خشک شدن محصول ‌گردد. خشک کن‌ خورشید در اندازه‌ و طرح مختلف و برای محصولات و مصارف گوناگون طراحی و ساخته ‌شود.

            5-اجاق خورشید :

دستگاه خوراک پز خورشیدی اولین بار به دست نیکلاس ساخته شد. اجاق او شامل یک جعبه عایق بندی شده با صفحه سیاه رنگی بود که قطعات شیشه‌ درپوش آن را تشکیل می‌داد اشعه خورشید با عبور ازبین این شیشه‌ ها وارد جعبه شده و به دست سطح سیاه جذب می‌شد وحرارت داخل جعبه را به 80 درجه افزایش ‌داد. اصل کار اجاق خورشیدی جمع آوری پرتو مستقیم خورشید در یک نقطه کانون و افزایش دما در آن نقطه باشد. امروزه طرح متنوع از این سیستم‌ وجود دارد که این طرح در مکان مختلف مثل آفریقا و جنوب آزمایش شده و به نتیجه خوب هم رسیده‌ و مصرف این اجاق به ویژه در مناطق شرق کشورما که با مشکل کمبود سوخت مواجه باشد زیاد مفید است.

            6-کوره خورشید :

در قرن 18 نوتورا اولین کوره خورشیدی را در فرانسه ساخت و به دست آن یک تل چوب را در فاصله ۶۰ متر آتش زد.بسمر پدر فولاد دنیا نیز حرارت مورد نیاز کوره خود را از انرژی خورشید تأمین ‌کرد یک کوره خورشید متشکل از دو آینه تخت و کروی باشد. نور خورشید به آینه تخت رسیده و دست این آینه به آینه کروی تابیده می‌شود. بر طبق قانون اپتیک هروقت دست پرتو موازی محور آینه با آن برخورد نماید در محل کانون متمرکز می‌شود به این شکل انرژی حرارت گسترده خورشید در یک نقطه جمع می‌شود که این نقطه به دما بالا ‌رسد. پروژه‌ متعدد در زمینه کوره‌ خورشید در سرتا سر جهان در حال طراح و اجراء می‌باشد.

            7-خانه‌ خورشید :

ایرانی باستان از انرژی خورشیدی برای کم کردن مصرف چوب در گرم کردن خانه‌ خود در زمستان مصرف ‌کرد. آنان ساختمان را به ترتیب بنا کرد که در زمستان نور خورشید به داخل اتاق نشیمن ‌تابد و در روز گرم تابستان فضا اتاق در سایه قرار داشت. در سایرفرهنگ‌ دنیا هم می‌توان از این شکل طرح را مشاهده کرد. در سال بین دو جنگ در اروپا و ایالات متحده طرح فراوان در زمینه خانه‌ خورشید طرح و آزمایش شد. از آن زمان تحول خاص در این زمینه صورت نگرفت و معماران به طور جد ساخت خانه‌ خورشید را آغاز کرده‌ و به دنبال تحول و پیشرفت  تکنولوژی  و در ایالات متحده در سال ۱۸۹۰   در حدود ۱۰ تا ۲۰ هزار خانه خورشید ساخته و در این شکل خانه‌ تلاش ‌شود از انرژی خورشید برای روشنای  تهیه آب گرم بهداشت و سرمای و گرمای ساختمان مصرف شود و با به کار بردن مصالح ساختمان مفید از تلف گرما و انرژی جلوگیری شود.

در کشور ما ساخت اولین ساختمان خورشیدی واقع در ضلع شمال دانشگاه علم و صنعت و برای پژوهش در خصوص بهینه ساز مصرف انرژی وممکن بررسی راه مصرف از انواع انرژی تجدیدپذیر به ویژه انرژی خورشید اجرا گردد.

آبگرمکن خورشیدی چیست؟

گرمایش آب خورشیدی تبدیل نور خورشید به گرما برای گرم کردن آب با استفاده از یک جمع کننده حرارتی خورشیدی است. تنظیمات متنوعی با هزینه های مختلف برای ارائه راه حل در آب و هوا و عرض های مختلف در دسترس است. برای کاربردهای مسکونی و برخی از کاربردهای صنعتی کاربردهای گسترده ای دارند.
یک جمع کننده آفتاب یک مایع کاری را گرم می کند که برای استفاده بعدی به یک سیستم ذخیره سازی منتقل می شود. فعال (پمپاژ) و منفعل (محور محور) هستند. آنها فقط از آب یا هر دو آب و مایعات کار استفاده می کنند. آنها به طور مستقیم یا از طریق آینه های نور متمرکز گرم می شوند. آنها بطور مستقل یا هیبریدی با بخاری های برقی یا گازی کار می کنند. در تأسیسات بزرگ ، آینه ها ممکن است نور خورشید را در یک جمع کننده کوچکتر متمرکز کنند..

 چگونگی تامین آب گرم خورشیدی:

نبود ادوات متحرک در سیستم و در نتیجه عدم استهلاک قطعات.

 پس از طی 4 الی 5 سال سرمایه اولیه شما برگشت داده می شود وبعد از آن به کمک پنل از انرژی رایگان خورشید استفاده خواهید کرد .

استفاده از انرژی پاک  و بدون آلاینده محیط زیست را به ارمغان خواهد داشت.

 صرفه جوئی بسیار قابل ملاحظه در هزینه .

 

 عمر مفید آبگرمکن های خورشیدی :

 معمول عمر مفید که توسط کارخانه های سازنده برای این سیستم ها درنظر گرفته می شود بین 15 الی 20 سال  باشد. این طول عمر بستگی به نگهداری از سیستم و تمیز نگه داشتن پنل ها نیز دارد.

 

گرم شدن آب توسط آبگرمکن خورشیدی در آب و هوای ابری :

لازم به توضیح که آب در این سیستم ها تنها از طریق نور مرئی خورشید گرم نمی شود بلکه تابش غیرمرئی نیز توسط سیستم جذب شده و آب را گرم می کند ولی در این حالت دمای آب خروجی کاهش خواهد یافت. برای این سیستم مخزن دوجداره عایق شده در نظر گرفته می شود که می تواند دمای آبگرمی که از روز های قبل ذخیره شده است را تا 72 ساعت بدون تغییر دما حفظ کند. در نتیجه این کار باعث می شود که در شب  و روز ابری نیز امکان استفاده از آب گرم وجود داشته باشد.

 

  تعداد کلکتور خورشیدی لازم برای آب گرم یک واحد مسکونی :

 محاسبه تعداد کلکتور مورد نیاز بستگی به تعداد نفرات، میزان آب مصرفی در روز و میزان تابش خورشید در آن منطقه دارد. ولی با یک حساب سرانگشتی برای یک خانواده 4 نفره تقریبا چهار متر مربع کلکتور در نظر گرفته می شود.

 

مقدار فضای لازم برای نصب یک آبگرمکن خورشیدی :

 فضای مورد نیاز بستگی به تعداد کلکتور دارد. بطور تقریبی معمولا به ازای هر نفر یک متر مربع فضا نیاز می باشد.

 

  عدم تابش خورشید و کارکرد آبگرمکن : 

 یک آبگرمکن خورشیدی دارای یک مخزن ذخیره می باشد تا آبگرم تولیدی را در خود ذخیره کند. زمانی که تایش خورشید وجود ندارد و کلکتورها آبگرم تامین نمی کنند آب مخزن به مصرف می رسد. همچنین معمولا در مخازن ذخیره یک المنت برقی نیز قرار داده می شود تا بعنوان پشتیبان در صورت کمبود آبگرم بتوان از آن استفاده نمود.

 

 

 تامین سیستم آبگرمکن خورشیدی میتوان گرمایش محیط خانه :

با این سیستم هم می توان گرمایش محیط خانه را تامین نمود و هم بصورت تامین آب پیش گرم موتورخانه از این سیستم استفاده نمود.

 

 منظور از تامین آب پیش گرم موتور خانه :

 به منظور صرفه جوئی در مصرف سوخت موتور خانه، سیستم خورشیدی جهت تامین آب پیش گرم موتور خانه  کارا بوده و آب گرم مورد نیاز منبع ذخیرۀ موجود در موتور خانه را تامین می نماید و باعث کاهش مدت زمان کارکرد مشعل می شود.

 

 وجود نیاز یک سیستم خورشیدی به تعمیرات و نگه داری :

یک سیستم خورشیدی تقریبا نیاز به هیچ نوع نگهداری و تعمیراتی ندارد و تنها نیازمند تمیز کردن سطوح آن به منظور جذب بهتر انرژی خورشید می باشد. همچنین در سیستم های کویل دار ph مایع که داخل پنل جریان دارد نیز کنترل می شود تا سیستم بتواند بیش ترین طول عمر ممکن را داشته باشد.

 

 تاثیراستفاده از سیستم  خورشیدی برمیزان صرفه جوئی :

 بسته به نوع مصرف آبگرم  آبگرم بهداشتی ، آبگرم برای تامین گرمایش محیط ، یا تامین آب پیش گرم موتورخانه و هم چنین تعداد کلکتور ها و محل نصب، تقریبا 30% در مصرف انرژی مورد نیاز برای گرمایش در یک ساختمان صرفه جویی خواهد شد.

  آپارتمان هایی که قبلا احداث شده و امکان نصب آبگرمکن های خورشیدی وجود دارد و امکان آیا خرابی در ساختمان به وجود می آید ؟

برای نصب آبگرمکن های خورشیدی به موارد زیر نیاز است :

 فضای کافی برای نصب کلکتورها

 امکان لوله کشی وعبور لوله بین محل کلکتور و محل مخزن

 فضای کافی جهت نصب مخزن و قابل نصب در موتورخانه یا بالکن برای ساختمان های دارای سیستم مستقل حرارتی

لازم به ذکر که اگر بخواهیم از آبگرمکن های خورشیدی ترموسیفونی استفاده نمائیم کل سیستم روی بام خانه قرار می گیرد و فقط لازم است امکان عبور یک لولۀ رفت و یک لولۀ برگشت بین بام و مصرف کننده ها وجود داشته باشد.

 

جایگاه نصب آبگرمکن خورشیدی ترموسیفون :

باید آن را در بالاترین نقطه ساختمان نصب کرد تا با استفاده از اختلاف ارتفاع آن تا محل مصرف، فشار آب بالا رود.

 

 مزایای آبگرمکن خورشیدی تحت فشار :

 این سیستم را می توان در هر نقطه از ساختمان نصب نمود و با استفاده از فشار آب شهر، آب گرم با فشار مناسب را در اختیار داشت. با توجه به ساختار آن می توان در مناطق با دماهای زیاد پایین هم از آن استفاده کرد.

 

 آیا از آبگرمکن خورشیدی به برای گرم کردن آب استخر می توان استفاده کرد؟

در استخر حجم آبی که باید گرم شود زیاد می باشد و استفاده از سیستم های گرمایش معمول هزینه های بالایی در بر دارد. ولی مصرف آبگرمکن خورشیدی در تمام سال به راحتی می توان آبگرم مورد نیاز را تامین کرد.