خورشید منبع عظیم انرژی، بلکه سرآغاز حیات و منشأ تمام انرژی‌های دیگر است. در حدود 6هزار میلیون سال از تولد این گوی آتشین می‌گذرد و در هر ثانیه 4/2 میلیون تن از جرم خورشید به انرژی تبدیل میشود. با توجه به وزن خورشید که حدود ۳۳۳هزار برابر وزن زمین است این کره نورانی را می‌توان به‌عنوان منبع عظیم انرژی تا ۵میلیارد سال آینده به حساب آورد.
خورشید از گازهایی نظیر هیدروژن، هلیم و ۶۳عنصر دیگر که مهمترین آنها اکسیژن، کربن، نئون و نیتروژن است، تشکیل شده‌است.
میزان دما در مرکز خورشید حدود ۱۰ تا ۱۴میلیون درجه سانتی‌گراد است که از سطح آن با حرارتی نزدیک به 5هزار و 600درجه و به صورت امواج الکترو مغناطیسی در فضا منتشر میشود.
زمین در فاصله ۱۵۰میلیون کیلومتری خورشید واقع است و ۸دقیقه و ۱۸ثانیه طول می‌کشد تا نور خورشید به زمین برسد. بنابراین سهم زمین در دریافت انرژی از خورشید میزان کمی از کل انرژی تابشی آن است. حتی سوخت های فسیلی ذخیره شده در زمین، انرژی‌های باد، آبشار، امواج دریاها و بسیاری موارد دیگر از جمله نتایج همین انرژی دریافتی زمین از خورشید است.
تأسیساتی که با استفاده از آنها انرژی جذب شده حرارتی خورشید به برق تبدیل میشود نیروگاه حرارتی خورشیدی نامیده میشوند. این تأسیسات بر اساس انواع متمرکز کننده‌های موجود و بر حسب اشکال هندسی متمرکز کننده‌ها به 3دسته تقسیم میشوند:
نیروگاه هایی که گیرنده آنها آینه‌های سهموی ناودانی هستند.
2- نیروگاههایی که گیرنده آنها در یک برج قرار دارد و نور خورشید توسط آینه‌های بزرگی به نام هلیوستات به آن منعکس میشود.
3- نیروگاههایی که گیرنده آنها بشقابی سهموی است.
مزایای نیروگاه های خورشیدی
نیروگاههای خورشیدی که انرژی خورشید را به برق تبدیل می‌کنند مزایای زیادی در برابر نیروگاههای فسیلی دارند، به خصوص اینکه سازگار با محیط زیست هستند و قادر به حل مشکل برق به‌خصوص در دوران اتمام ذخایر نفت و گاز هستند. تأسیس و به‌کارگیری نیروگاههای خورشیدی آینده‌ای پرثمر و زمینه‌ای گسترده را برای کمک به خودکفایی و قطع وابستگی کشور به صادرات نفت فراهم خواهد کرد.
می‌توان به اختصار مزایای نیروگاههای خورشیدی را اینگونه شرح داد:
1- نیروگاههای خورشیدی نیاز به سوخت ندارند و برخلاف نیروگاههای فسیلی که قیمت برق تولیدی آنها تابع قیمت نفت بوده و همیشه در حال تغییر است، در نیروگاههای خورشیدی این نوسان وجود نداشته و می‌توان بهای برق مصرفی را برای مدت طولانی ثابت نگهداشت.
2- نیروگاههای خورشیدی به‌خصوص دودکش‌های خورشیدی با هوای گرم، احتیاج به آب ندارند لذا برای مناطق خشک مثل ایران بسیار حائز اهمیت هستند. در این سیستم از خاصیت دودکش‌ها استفاده میشود؛ به این صورت که با استفاده از یک برج بلند به‌ارتفاع حدود ۲۰۰متر و تعداد زیادی گرمخانه‌های خورشیدی که در اطراف آن است، هوای گرمی که به‌وسیله انرژی خورشیدی در یک گرمخانه تولید میشود، به طرف دودکش یا برج که در مرکز گلخانه‌ها قرار دارد، هدایت میشود.
3- نیروگاههای خورشیدی می‌توانند با تولید برق به شبکه سراسری برق نیرو برسانند و در عین امکان تأمین شبکه‌های کوچک ناحیه‌ای، احتیاج به تأسیس خطوط فشار قوی طولانی جهت انتقال برق ندارند و نیاز به هزینه زیاد احداث شبکه‌های انتقال نیز وجود ندارد.
4- نیروگاههای خورشیدی ضمن تولید برق هیچ‌گونه آلودگی در هوا ندارند و مواد سمّی و مضر تولید نمی‌کنند، در صورتی که نیروگاههای فسیلی هوا و محیط اطراف خود را با مصرف نفت، گاز یا زغال‌سنگ آلوده می‌کنند.
نیروگاههای خورشیدی به‌دلایل فنی و نداشتن استهلاک زیاد دارای عمر طولانی هستند در حالی که عمر نیروگاههای فسیلی بین ۱۵تا ۳۰ سال محاسبه شده‌است.
کاربردهای نیروگاهی انرژی خورشیدی
تأسیساتی که با استفاده از آنها انرژی جذب شده حرارتی خورشید به الکتریسیته تبدیل میشود نیروگاه حرارتی خورشیدی نامیده میشود این تأسیسات بر اساس انواع متمرکز کننده‌های موجود و بر حسب اشکال هندسی متمرکز کننده‌ها به چهار دسته تقسیم میشوند:
1- نیروگاههایی که گیرنده آنها آینه‌های سهموی ناودانی هستند
2- نیروگاه‌هاییکه گیرنده آنها در یک برج قرار دارد و نور خورشید توسط آینه‌های بزرگی بهنام هلیوستات به آن منعکس میشود. (دریافت کننده مرکزی)
3 - نیروگاههایی که گیرنده آنها بشقابی سهموی (دیش) می‌باشد
4- دودکش‌های خورشیدی
قبلاز توضیح در خصوص نیروگاه خورشیدی بهتر است شرح مختصری از نحوه کارکرد نیروگاههای تولید الکتریسیته داده شود. بهتر است بدانیم در هر نیروگاهی اعم از نیروگاههای آبی، نیروگاههای بخاری و نیروگاههای گازی برای تولیدبرق از ژنراتورهای الکتریکی استفاده میشود که با چرخیدن این ژنراتورها برق تولید میشود. این ژنراتورهای الکتریکی انرژی دورانی خود را ازدستگاهی بنام توربین تأمین می‌کنند. بدین ترتیب می‌توان گفت که ژنراتورها انرژی جنبشی را به انرژی الکتریکی تبدیل می‌کنند. تأمین کننده انرژی جنبشی ژنراتورها، توربینها هستند توربینها انواع مختلف دارند در نیروگاههای بخاری توربینهایی وجود دارند که بخار با فشار و دمای بسیار بالا وارد آنها شده و موجب به گردش در آمدن پره‌های توربین می‌گردد. در نیروگاههای آبی که روی سدها نصب میشوند انرژی پتانسیل موجود در آب موجب به گردش در آمدن پره‌های توربین میشود.
بدین ترتیب می‌توان گفت در نیروگاههای آبی انرژی پتانسیل آب به انرژی جنبشی و سپس به الکتریکی تبدیل میشود، درنیروگاههای حرارتی بر اثر سوختن سوختهای فسیلی مانند مازوت، آب موجود درسیستم بسته نیروگاه داخل دیگ بخار (بویلر) به بخار تبدیل میشود و بدین ترتیب انرژی حرارتی به جنبشی و سپس به الکتریکی تبدیل میشود درنیروگاههای گازی توربینهایی وجود دارد که بطور مستقیم بر اثر سوختن گاز به حرکت درآمده و ژنراتور را می‌گرداند و انرژی حرارتی به جنبشی و سپس به الکتریکی تبدیل میشود. و اما در نیروگاههای حرارتی خورشیدی وظیفه اصلی بخش‌های خورشیدی تولید بخار مورد نیاز برای تغذیه توربینها است یا به عبارت دیگر می‌توان گفت که این نوع نیروگاهها شامل دو قسمت هستند:
سیستم خورشیدی که پرتو های خورشید را جذب کرده و با استفاده از حرارت جذب شده تولید بخار می‌نماید.
سیستمی موسوم به سیستم سنتی که همانند دیگر نیروگاههای حرارتی بخار تولید شده را توسط توربین و ژنراتور به الکتریسیته تبدیل می‌کند.
1- نیروگاه های حرارتی خورشید از نوع سهموی خطی:
دراین نیروگاهها، از منعکس کننده‌هایی که به صورت سهموی خطی می‌باشند جهت تمرکز پرتوهای خورشید در خط کانونی آنها استفاده میشود و گیرنده به صورت لوله‌ای در خط کانونی منعکس کننده‌ها قرار دارد. در داخل این لوله روغن مخصوصی در جریان است که بر اثر حرارت پرتو های خورشید گرم و داغ می‌گردد.
روغن داغ از مبدل حرارتی عبور کرده و آب را به بخار به مدارهای مرسوم درنیروگاههای حرارتی انتقال داده میشود تا به کمک توربین بخار و ژنراتور به توان الکتریکی تبدیل گردد.
برای بهره‌گیری بیشتر و افزایش بازدهی لوله دریافت کننده سطح آن را با اکسید فلزی که ضریب بالایی دارد پوشش می‌دهند و همچنین در محیط اطراف آن لوله شیشه‌ای به صورت لفاف پوشیده میشود تا از تلفات گرمایی و افت تشعشعی جلوگیری گردد و نیز از لوله دریافت کننده محافظت بعمل آید.