برج نوری یکی از بهترین روش های ایجاد روشنایی برای فضاهای باز همچون پارک ها، استادیوم ها و … می باشد. همان طور که می دانید برج های نوری در انواع مختلفی هستند که هر یک از آن ها ویژگی های منحصربه فردی دارند. یکی از پرطرفدارترین برج های نوری که برای طبیعت نیز مفید است، برج نوری سولار می باشد. با توجه به سوالات و درخواست های فراوان افراد از این برج، در این مقاله قصد داریم هر آنچه را که نیاز است در رابطه با برج نوری سولار بدانید را شرح دهیم. پس در ادامه این مقاله با ما همراه باشید.
برج نوری سولار چیست؟
اگر بخواهیم تعریفی جامع و کامل از برج نوری سولار ارائه دهیم باید بگوییم که برج نوری سولار (Solar Thermal Tower) یا برج خورشیدی متمرکز یک نوع سیستم نیروگاهی است که برای تولید برق از انرژی خورشیدی استفاده می‌کند. این سیستم بر اساس فناوری انرژی خورشیدی متمرکز (CSP) عمل می‌کند و از آینه‌ها یا صفحات خورشیدی برای متمرکز کردن نور خورشید به سمت یک برج مرکزی استفاده می‌کند تا انرژی خورشیدی را به حرارت تبدیل کرده و از آن برای تولید برق استفاده کند. این برج‌ها در مناطقی با تابش زیاد نور خورشید، مانند بیابان‌ها، به‌ویژه در مناطق خشک و گرم، کارایی بالایی دارند.
ساختار و اجزای تشکیل دهنده برج نوری سولار
اجزای تشکیل دهنده برج های نوری سولار به شرح زیر می باشد:
- آینه های متمرکز کننده: یکی از مهم ترین و اساسی ترین اجزای تشکیل دهنده برج های نوری سولار، آینه های متمرکز کننده می باشد. این آینه های متمرکز کننده آینه‌های بزرگ و متحرکی هستند که نور خورشید را به صورت متمرکز به سمت برج مرکزی هدایت می‌کنند. این آینه‌ها معمولاً به طور خودکار برای پیگیری حرکت خورشید تنظیم می‌شوند.
- برج مرکزی: برج عمودی که در بالای آن مجموعه‌ای از سیستم‌ها برای جذب و ذخیره‌سازی انرژی حرارتی قرار دارند. آینه‌ها نور خورشید را به این برج هدایت می‌کنند، جایی که انرژی خورشیدی به گرما تبدیل می‌شود. این برج‌ها معمولاً چند ده متر تا چند صد متر ارتفاع دارند.
- سیستم انتقال و ذخیره‌سازی حرارت: در برج مرکزی، انرژی حرارتی جذب‌شده توسط سیالات خاصی مانند نمک مذاب یا روغن منتقل می‌شود. این سیالات داغ شده و می‌توانند برای تولید بخار در یک توربین استفاده شوند.
- توربین و ژنراتور: بخار تولیدشده از سیالات داغ وارد یک سیستم توربین می‌شود. توربین بخار به چرخش درمی‌آید و در نتیجه ژنراتور برق تولید می‌کند.
نحوه عملکرد برج های نوری سولار
حال که با اجزای تشکیل دهنده برج نوری سولار آشنا شدید؛ بهتر است در این بخش با نحوه عملکرد این نوع برج نیز اطلاعاتی کسب کنید. نحوه عملکرد برج های نوری سولار به ترتیب زیر می باشد:
- متمرکز کردن نور خورشید: اولین مرحله از نحوه عملکرد برج های نوری سولار، متمرکز کردن نور خورشید می باشد. آینه‌های هلیواستات نور خورشید را به سمت برج مرکزی هدایت می‌کنند. این آینه‌ها با استفاده از سیستم‌های هوشمند، همیشه موقعیت خورشید را دنبال می‌کنند تا بیشترین میزان نور را جذب کنند.
- تبدیل نور به حرارت: مرحله بعدی تبدیل نور به حرارت می باشد. درواقع در برج مرکزی، انرژی خورشیدی به واسطه مواد خاصی مانند نمک مذاب یا روغن به گرما تبدیل می‌شود. این مواد جذب‌شده حرارت را در خود ذخیره می‌کنند.
- انتقال حرارت: گرمای ذخیره‌شده به سیالاتی که در سیستم‌های انتقال حرارت قرار دارند، منتقل می‌شود. این سیالات سپس برای تولید بخار استفاده می‌شوند.
- تولید برق: بخار تولیدشده از سیالات داغ به توربین وارد می‌شود، توربین چرخیده و برق تولید می‌کند.
- ذخیره سازی انرژی: در برخی از سیستم‌ها، انرژی حرارتی تولیدشده می‌تواند ذخیره شود تا در شب یا روزهای ابری نیز از آن استفاده شود.
انواع برج نوری سولار
برج های نوری سولار در دو نوع بدون ذخیره سازی و با ذخیره سازی حرارتی می باشند. برج های نوری سولار بدون ذخیره سازی به این شکل هستند که به طور مستقیم انرژی خورشیدی را به برق تبدیل می‌کنند و به انرژی ذخیره‌سازی نیاز ندارند ولی برج های نوری با ذخیره سازی حرارتی، انرژی خورشیدی را ذخیره می‌کنند تا بتوانند در طول شب یا روزهای ابری نیز برق تولید کنند.
مزایای برج های نوری سولار
برج‌های نوری سولار (Solar Thermal Towers) مزایای زیادی دارند که باعث می‌شود این فناوری به‌عنوان یکی از راه‌حل‌های مهم در تولید انرژی پاک و تجدیدپذیر مطرح شود. برخی از مزایای برج‌های نوری سولار به شرح زیر است:
- برج‌های نوری سولار از انرژی خورشیدی برای تولید برق استفاده می‌کنند که یک منبع انرژی تجدیدپذیر و پاک است. این ویژگی به کاهش آلایندگی‌های زیست‌محیطی کمک می‌کند و تأثیر منفی کمتری بر محیط زیست نسبت به نیروگاه‌های سوخت فسیلی مانند نیروگاه‌های زغال‌سنگی و گازی دارند.
- یکی از بزرگ‌ترین مزایای برج‌های نوری سولار، توانایی ذخیره‌سازی انرژی خورشیدی برای استفاده در زمان‌های شب یا روزهای ابری است. انرژی حرارتی که در طول روز جذب می‌شود، می‌تواند در سیالات خاصی مانند نمک مذاب ذخیره شود و در طول شب یا در زمان‌هایی که آفتاب نیست، برای تولید برق استفاده شود.
- این نوع سیستم‌ها می‌توانند به‌طور قابل‌توجهی به کاهش وابستگی به منابع انرژی فسیلی مانند نفت، گاز و زغال‌سنگ کمک کنند. با استفاده از انرژی خورشیدی به‌جای سوخت‌های فسیلی، می‌توان از بحران‌های ناشی از نوسانات قیمت و کمبود منابع طبیعی جلوگیری کرد.
- برج‌های نوری سولار در مناطقی با تابش زیاد خورشید مانند بیابان‌ها و نواحی خشک، به‌ویژه در نواحی نزدیک به خط استوا، عملکرد بسیار خوبی دارند. این سیستم‌ها می‌توانند در مناطقی که دیگر منابع انرژی پاک کارایی لازم را ندارند (مانند انرژی بادی یا خورشیدی فتوولتاییک)، به‌طور مؤثر برق تولید کنند.
- برخلاف نیروگاه‌های حرارتی مبتنی بر سوخت‌های فسیلی که باعث انتشار آلاینده‌های هوا و گازهای گلخانه‌ای می‌شوند، برج‌های نوری سولار هیچگونه آلایندگی در طول عملیات خود ندارند و در نتیجه اثرات کمتری بر محیط زیست دارند.
- ساخت و راه‌اندازی نیروگاه‌های برج نوری سولار می‌تواند فرصت‌های شغلی جدیدی در مناطق مختلف ایجاد کند. همچنین، این نوع پروژه‌ها به توسعه اقتصادی و زیرساخت‌های محلی کمک می‌کنند، به‌ویژه در مناطقی که انرژی کمبود دارند.
- این سیستم‌ها می‌توانند به‌طور مؤثر در مقیاس بزرگ انرژی تولید کنند و برای تأمین برق برای شهرها و مناطق وسیع استفاده شوند. این امر باعث افزایش بهره‌وری و استفاده بهینه از انرژی خورشیدی می‌شود.
- برخلاف برخی از سیستم‌های دیگر که نیاز به منابع طبیعی خاصی مانند آب یا مواد معدنی دارند، برج‌های نوری سولار به‌ویژه در بیابان‌ها و مناطق کم‌آب عملکرد خوبی دارند و به‌طور عمومی منابع طبیعی زیادی را مصرف نمی‌کنند.
- تولید برق از انرژی خورشیدی در برج‌های نوری سولار به‌دلیل استفاده از فناوری‌های پیشرفته و تمرکز بالای نور، می‌تواند برق با کیفیت بالایی تولید کند که برای مصرف در صنایع مختلف، حتی در شرایط خاص نیز مناسب باشد.
معایب برج های نوری سولار
برج نوری سولار، علاوه بر مزایا از یک سری معایب نیز برخوردار می باشد که این معایب به شرح زیر است:
- هزینه‌های ساخت: هزینه‌های اولیه برای ساخت این نیروگاه‌ها بسیار بالا است.
- نیاز به فضای وسیع: برای نصب آینه‌ها و برج‌های مرکزی به فضای زیادی نیاز است.
- آلودگی نوری: ممکن است این برج‌ها نور زیادی تولید کنند که برای برخی مناطق مشکل‌آفرین باشد.
