مقدمه
نور خورشید، بزرگترین منبع پتانسیل انرژی ما اکنون تلف می‌شود. احتمالاً چندین سال طول می‌کشد تا علم بتواند روشی را برای کنترل انرژی قدرتمند اشعه خورشید پیدا کند. موتورها و دستگاههای خورشیدی برای ما استفاده از حداقل و بخش کوچکی از نور خورشید را امکان‌پذیر کرده است تا بوسیله این بخشی کوچک بتوانیم کارخانه‌های خود را به حرکت درآوریم، روشنائی خیابان‌ها را تأمین کنیم، غذا طبخ و خانه‌های خود را گرم کنیم. در آمریکا هر سال از حدود نیم میلیارد تن ذغال سنگ، نیم میلیارد بشکه نفت و پنجاه میلیارد اسب بخار ساعت از نیروی آب برای گرم کردن، روشنائی و برق استفاده می‌کنیم. در صورتی که تبدیل کلیه این مقدار انرژی خورشیدی به نیروی برق امکان‌پذیر بود، اما در حال حاضر امکان‌پذیر نیست، چندین تریلیون اسب بخار ساعت تولید شود. (هر اسب بخار معادل 746 وات است). در صورتی که کلیه انرژی خورشیدی که هر سال در آمریکا به شکل درخشش خورشید می‌تابد به نیروی برق تبدیل می‌شد ظرفیت آن به هفت تریلیون اسب بخار ساعت می‌رسید.
البته مقداری از تابش خور خورشیدی که از فاصله 93 میلیون مایل فضا به ما می‌رسد برای گرم کردن زمین و رشد گیاهان لازم است ولی مازاد بر این گونه نیازهای اساسی، نور خورشید مقدار قابل توجهی انرژی می‌تواند تولید کند که با سایر منابع انرژی قابل مقایسه است.
کارشناسان انرژی تابشی خورشیدی برآورد می‌کنند که خورشید 12500 اسب بخار انرژی برای هر فوت مربع از 585 میلیارد مایل مربع سطح کره زمین منتشر می‌کند. بخش به مراتب بیشتر و غیرقابل تصور این نیرو در مسیر طولانی آن در فضا تلف می‌شود ولی انرژی تابشی که به سطح خارجی آتمسفر زمین می‌رسد معادل 7300 اسب بخار در هر جریب (هر جریب 4047 مترمربع) است، و هنگام ظهر در یک روز صاف آفتابی 5000 اسب بخار در هر جریب از طریق اتمسفر (فضای اطراف زمین) به سطح زمین منتقل می‌شود. ارزش تئوری نیروی برقی که در اثر تابش نور خورشید به سطح 133 مایل مربع که به شهر فیلادلفیا می‌تابد معادل نیروی برق تولید شده توسط صد واحد از نیروگاههای نصب شده در آبشار نیاگارا است. انرژی خورشیدی که در منطقه صحرا (Sahara Desert)
•
نور خورشید، بزرگترین منبع پتانسیل انرژی ما اکنون تلف می‌شود. احتمالاً چندین سال طول می‌کشد تا علم بتواند روشی را برای کنترل انرژی قدرتمند اشعه خورشید پیدا کند. موتورها و دستگاههای خورشیدی برای ما استفاده از حداقل و بخش کوچکی از نور خورشید را امکان‌پذیر کرده است تا بوسیله این بخشی کوچک بتوانیم کارخانه‌های خود را به حرکت درآوریم، روشنائی خیابان‌ها را تأمین کنیم، غذا طبخ و خانه‌های خود را گرم کنیم. در آمریکا هر سال از حدود نیم میلیارد تن ذغال سنگ، نیم میلیارد بشکه نفت و پنجاه میلیارد اسب بخار ساعت از نیروی آب برای گرم کردن، روشنائی و برق استفاده می‌کنیم. در صورتی که تبدیل کلیه این مقدار انرژی خورشیدی به نیروی برق امکان‌پذیر بود، اما در حال حاضر امکان‌پذیر نیست، چندین تریلیون اسب بخار ساعت تولید شود. (هر اسب بخار معادل 746 وات است). در صورتی که کلیه انرژی خورشیدی که هر سال در آمریکا به شکل درخشش خورشید می‌تابد به نیروی برق تبدیل می‌شد ظرفیت آن به هفت تریلیون اسب بخار ساعت می‌رسید.
البته مقداری از تابش خور خورشیدی که از فاصله 93 میلیون مایل فضا به ما می‌رسد برای گرم کردن زمین و رشد گیاهان لازم است ولی مازاد بر این گونه نیازهای اساسی، نور خورشید مقدار قابل توجهی انرژی می‌تواند تولید کند که با سایر منابع انرژی قابل مقایسه است.
کارشناسان انرژی تابشی خورشیدی برآورد می‌کنند که خورشید 12500 اسب بخار انرژی برای هر فوت مربع از 585 میلیارد مایل مربع سطح کره زمین منتشر می‌کند. بخش به مراتب بیشتر و غیرقابل تصور این نیرو در مسیر طولانی آن در فضا تلف می‌شود ولی انرژی تابشی که به سطح خارجی آتمسفر زمین می‌رسد معادل 7300 اسب بخار در هر جریب (هر جریب 4047 مترمربع) است، و هنگام ظهر در یک روز صاف آفتابی 5000 اسب بخار در هر جریب از طریق اتمسفر (فضای اطراف زمین) به سطح زمین منتقل می‌شود. ارزش تئوری نیروی برقی که در اثر تابش نور خورشید به سطح 133 مایل مربع که به شهر فیلادلفیا می‌تابد معادل نیروی برق تولید شده توسط صد واحد از نیروگاههای نصب شده در آبشار نیاگارا است. انرژی خورشیدی که در منطقه صحرا (Sahara Desert) در طول مدت یک روز دریافت و معادل مقدار نیروی برقی است که از طریق سوخت 6 میلیون تن ذغال سننگ تولید می‌شود. هیچکس فکر نمی‌کند کل ارزش تئوری انرژی حرارتی که از خورشید به زمین می‌رسد قابل تبدیل به نیروی مکانیکی باشد. دیگ‌های بخار و موتورهای بخار سال‌های متمادی ساخته شده‌اند و هیچگونه دیگ یا موتوری ساخته نشده است که بتواند همه حرارتی را که ذغال سنگ تولید می‌کند به نیروی برق واقعی تبدیل کند. ارزش حرارتی یک تن ذغال سنگ 12760 اسب بخار ساعت است ولی بالاترین راندمان از احتراق یک تن ذغال سنگ در یک دیگ یا موتور بخار معادل 1470 اسب بخار ساعت یعنی 5/11 درصد ارزش حرارتی این سوخت است. استفاده از اشعه خورشید برای تولید برق رؤیای مبهمی نیست و نشانگر این حقیقت است که در حال حاضر نیروگاه خورشیدی با راندمان 32/4 درصد یعنی بیش از یک سوم راندمان بهترین نیروگاه بخاری- ساخته شده و در حال بهره‌برداری است.
دکتر چارلز گری لی ابت (Dr. Charles Greeley Abbot) دبیر مؤسسه سمیت سونین و مقام برجسته جهان در زمینه تشعشعات خورشید اعلام می‌کند: طولی نخواهد کشید که ما به توانیم یک روش قابل اجرای تجارتی برای کنترل اشعه خورشید پیدا کنیم. وی می‌گوید: احتمالاً‌موفقیت مالی در انتظار شخصی است که بتواند مسائل مربوط به جمع‌آوری حرارت خورشیدی را برای تولید برق حل کند. به نظر می‌رسد که احتمالاً تا زمان نسل بعدی تقاضای برق به سمت انرژی خورشیدی به عنوان دسترس‌ترین منبع تأمین برق حرکت خواهد کرد.
بیش از 2000 سال قبل تعدادی از دانشمندان درمورد اشعه خورشید به منظور متمرکزکردن آن برای بهره‌برداری و منافع خود از اطلاعات کافی برخوردار بودند. یک داستان کلاسیک درمورد دانشمند و فیلسوف مشهور ارشمیدس نقل می‌کند: وقتی که ناوگان رم در حال حمله به سیرکوس Syracuse بود ارشمیدس با متمرکز کردن اشعه خورشید به وسیله آینه‌های نصب شده در ساحل، کشتیهای جنگی را به آتش کشید. در سال 1747 Buffon طبیعت شناس فرانسوی اولین آزمایشات علمی مشهور خود را درمورد بهره‌برداری از انرژی خوشیدی انجام داد. وی بیش از 300 آئینه شیشه‌ای کوچک را روی یک چارچوب طوری نصب کرد که هر یک از آنها بطور جداگانه قابل تنظیم بودند. بنابراین کلیه آئینه‌ها می‌توانستند شعاع‌های نور خورشید را در یک فاصله معین متمرکز کنند. با این وسیله وی قطعه چوبی را که در فاصله 200 فوتی قرار داشت آتش زد و فلز نقره را در فاصله یک دهم فاصله قبلی ذوب کرد. چند سال بعد Hoesen مکانیسین، آیینه‌ای به قطر 10 فوت ساخت که اشعه متمرکز آن سکه را فوراً ذوب می‌کرد. امروزه یعنی دو قرن دیرتر دانشمندان هنوز به شیشه‌های سوزاننده علاقمند هستند. دکتر جرج ائی هپل ستاره‌شناس رصدخانه مونت ویلسون در کالیفرنیا اخیراً وسیله پانزده فوتی با 30 عدد لنز اختراع کرده است که 6000 درجه سانتی‌گراد حرارت تولید می‌کند. این وسیله با همان سرعتی که شعله اجاق گاز کره را ذوب می‌کند می‌تواند سیم فولادی را ذوب کند.