كوره خورشيدي

مقدمه

کوره آفتابي وسيله‌اي است براي توليد گرما بوسيله تجمع و تمرکز نور خورشيد در يک نقطه خاص و استفاده از حرارت آن نقطه براي توليد آب گرم و بخار آب گرم. کوره آفتابي به شکل بشقاب کاو (مقعر) و آينه‌اي و صيقلي (که نورهاي تابيده شده به طرف خود را بازتاب مي‌کند) است. نورهاي تابيده شده از بي نهايت دور موازي هستند، بنابراين همه آنها بعد از بازتابش نقطه خاصي به نام کانون مي‌گذرند. براي ورود به بحث با چند اصطلاح آشنا مي‌شويم.

مرکز آينه (C): نقطه‌اي است که فاصله تمام نقاط سطح از آن نقطه ثابت است.
کانون (F): نصف فاصله سطح تا مرکز را کانون مي‌نامند و فاصله و سطح بشقاب (رأس آينه) تا کانون فاصله کانوني (f) ناميده مي‌شود.
محور اصلي: خطي فرضي که وسط (رأس) بشقاب را به مرکز وصل کرده و کانون روي آن نيز کانون اصلي ناميده مي‌شود.

پرتو نورهاي تابيده شده نسبت به محور اصلي در بازتاب تقارن آينه‌اي دارند. پرتو نورهايي که موازي محور اصلي بتابد حتما بازتاب آنها از کانون مي‌گذرد (کانون اصلي) ، پس در آن نقطه حرارت و گرما بسيار بالاتر از اطراف است. پس اگر منبع آب در آن نقطه قرار داده شود آب در اثر انرژي دريافتي از خورشيد بسيار گرم خواهد شد و اين اساس يک کوره آفتابي است.

نمونه کوچک و قديمي کوره آفتابي ذره‌بين است که از شيشه محدب يا حتي يخ تراشيده شفاف ساخته مي‌شد. امروزه از اجسام آينه‌اي با توجه به ويژگي ساختماني گفته شده براي توليد آب گرم منازل در ابعاد محدود در پشت بامها و در ابعاد بزرگتر ساختمان بلند که نماي بيروني آن به شکل کاو طراحی شده و در نمای جلویی آن از شیشه‌های رفلکس و آینه‌ای برای بازتاب نور استفاده می‌شود، بطوری که بازتابها در یک نقطه در مقابل یعنی کانون جمع می‌شوند.

در کانون یک منبع آب قرار می‌دهند و با لوله کشیهایی به توربین تولید برق وصل می‌کنند، با توجه به ابعاد ساختمان انرژی گرمایی دریافتی فوق العاده بالاست و بخار آب تولید شده با جریان شدید در لوله‌ها به توربین رسیده و باعث چرخش آن و تولید برق ارزان قیمت در چنین مجموعه نیروگاهی برق - آبی می‌گردد.

با توجه به پیشرفت صنعتی ، نیاز روز افزون به انرژی ، گرانی ، محدودیت منابع ، ناوگان حمل و نقل ، آلودگیهای زیست محیطی برخی منابع انرژی مثل سوختهای فسیلی ، پسماندها و ... . استفاده از انرژی خورشید به عنوان منبع سالم و تجدید پذیر انرژی در زمین راه کار مناسبی برای منازل در جهت کاهش هزینه و آلودگی و ... باشد، بویژه که برخی مناطق به دلیل صعب العبور بودن و هزینه انتقال و تلفات انرژی بالایی دارند.

برای افزایش بهره‌وری در استفاده از بشقابها و نیروگاهها می‌توان موارد زیر را در نظر گرفت. موقعیت جغرافیایی ، اقلیمی ، ویژگیهای آب و هوا با توجه به آفتابی بودن ، طول روز مسیر ظاهری حرکت خورشید در آسمان از طلوع تا غروب و با استفاده از منابع اطلاعاتی در این مورد می‌توان اطلاعات لازم را بدست آورد.

استفاده از مواد مناسب و طراحی آنها در جهت افزایش نسبت بازتاب به نور تابشی و همچنین برنامه رایانه‌ای و یک موتور برای چرخاندن دستگاه و مجموعه برای افزایش کارایی توصیه می‌شود، طوری که بشقاب و مجموعه همواره مسیر حرکت خورشید را تعقیب کرده و متناسب با آن بچرخد. در برنامه رایانه‌ای استفاده از روش و نمودار رویدات و سلرز - مدار میل خورشید بر حسب عرض جغرافیایی ، انرژی رسیده به سطح و توان جذب و بازتاب سطح در منبع فوق سودمند است.

منبع : يزد فيزيك