تاريخچه ي انرژي خورشيدي

بهره گيري از انرژي خورشيد در تاريخ تمدن انساني سابقه اي بسيار كهن دارد. انرژي خورشيدي يكي از اولين منابعي بود كه انسان براي تامين گرما به آن روي آورد. انسان اوليه از مزاياي غار و ايجاد دريچه هايي در برابر نور خورشيد با هدف بهره گيري از تشعشع خورشيد براي گرمايش آگاه بود.

ديرزماني ازآغازحيات انساني نگذشته بود كه انسان ها بسياري از موادي كه مي توانستند حرارت خورشيد را ذخيره كنند كشف كردند، استفاده از خورشيد و انرژي بي پايان آن دوش به دوش تكامل تمدن انساني گسترش يافته و امكانات آن به تدريج شناخته مي شد، و بدين ترتيب خورشيد چون ابزاري در پيروزي انسان بر كره ي خاك به كار گرفته مي شد.خورشيد وسيله ي آتش افروختن، جوشاندن آب بودو انسان خيلي زود را انعكاس و متمركز كردن نور خورشيد را براي كاربردهاي بالا فرا گرقت.

استفاده از انرژي خورشيد براي آتش زدن كشتي ها ي جنگي در سال 212 ق.م به وسيله ي ارشميدس يكي از فصول درخشان تاريخ دانش بشري است. ارشميدس با نصب آينه هايي مربع شكل،كوچك در كنار يكديگر و روي يك پايه ي متحرك، نور خورشيد را بر روي كشتي هاي مهاجم دشمن متمركز و آنها را به آتش كشيد.

واقعيت تاريخي اين داستان كهنه هنوز چندان روشن نيست، اما داستان اختراع ارشميدس نشانه آنست كه طراحي ابزارهاي گوناگون براي بهره گيري از انرژي خورشيد در تاريخ تمدن ريشه هايي دارد.

با تكامل ابزارهاي بهره گيري از انرژي خورشيدي، درك افسانه اي و اسطوره اي انسان از خورشيد دگرگون شد. باورداشت هاي خرافي و تفكر سنتي درباره خورشيد تا سال 1600 ميلادي به تدريج از بين رفت و با كنار رفتن هاله سحر و جادو و افسانه از گرد واقعيت خورشيد، مطالعه علمي درباره آن آغاز شد. در دوران طلايي رنسانس قرن 14 تا 17 ميلادي، ابزارهاي گوناگوني براي بهره گيري از انرژي خورشيدي طراحي و ساخته شد. يكي از اختراعات اين دوران كه توسط سالمون دوكا(salmon de caus)  فرانسوي طراحي و ساخته شد؛ موتور پمپ آب با كمك انرژي خورشيدي بود. او براي گرم كردن هوا در يك موتور خورشيدي، از انرژي خورشيدي بهره گرفت و موفق به پمپاژ آب شد. با وجود اينكه موتور خورشيدي او بسيار ساده بود ولي اهميت بسيار داشت؛ به طوريكه 200 سال پس از اختراع سالمون دوكا اين موتور بار ديگر ساخته شد و مورد بهره برداري قرار گرفت.

در دوران رنسانس ساخت ابزار خورشيدي مانند بسياري از ابداعات آن دوران غير عملي و با كاربردي بسيار كم دامنه بود و صرفا براي افزايش اطلاعات علمي و آزمايش هاي تجربي ساخته مي شد. اما در قرن هيجدهم اين روند تغيير كرد. در اين قرن «كوره خورشيدي»كه مي توانست آهن، مس و ساير فلزات را ذوب كند ساخته شد. در ساخت كوره خورشيدي فوق از آهن صيقل شده، لنزهاي شيشه اي وآئينه ها استفاده مي شد.

اين نوع كوره ها در سرتاسر اروپا و خاورميانه به كار گرفته شد. لاوازيه دانشمند بزرگ قرن 18 نيز كوره اي ساخت كه تا 1750 درجه سانتيگراد حرارت توليد مي كرد. در اين كوره يك عدسي 52 اينچي(132سانتيمتري) و يك عدسي 8 اينچي(20سانتيمتري) به كار رفته بود. درجه حرارتي كه اين كوره توليد مي كرد تا صد سال پس از لاوازيه نيز بالاترين درجه حرارتي بود كه توليد شد.

در اوايل قرن نوزده ميلادي انواع گوناگون موتورهاي هواي گرم ساخته شد. هر چند موتور هواي دو پيستوني معروف استرلينگ براي استفاده از انرژي خورشيدي طراحي نشده بود، اما ساختمان آن براي استفاده از انرژي خورشيد ايده آل بوده و بعدها با اصلاحات جزئي قابل بهره برداري با انرژي خورشيدي شد.

يكي از دستاوردهاي مهم در اواخر قرن هيجدهم و اوائل قرن نوزدهم استفاده از گردآور مسطح بود. تا پيش از اين تاريخ در كليه سيستم ها ي خورشيدي از گردآور متمركزكننده نور استفاده مي شد؛ اما در اوائل قرن نوزده بهره گيري از گردآور مسطح رايج شد. در اين نوع گردآورها، نور خورشيد در يك نقطه متمركز نشده و به طور يكنواخت بر يك سطح مسطح تابيده مي شود. ساخت اين نوع گردآورها در مقايسه با گردآورهاي متمركز كننده ساده تر بوده، و به علاوه وجود هواي غير ابري براي كاركرد آنها ضروري نيست.

در سال 1901 ميلادي يك گردآور متمركزكننده به قطر 33 فوت(10متر) به وسيله يك امريكائي به نام ا - جي-انيز(A.G.Eneas) ساخته شد. اين گردآور يك دستگاه پمپ آب را بكار مي انداخت.

ساختمان اين گردآور از يك اسكلت فلزي كه به يك چتر باز شده ي وارونه شبيه بود و بر روي آن 1788 آينه نصب شده بود تشكيل مي شد. امواج خورشيد در كانون اين آينه متمركز شده و آب را به نقطه جوش مي رساند، بخار آب توليد شده توربين متصل به پمپ را به حركت در مي آورد.

در سال 1907 ميلادي يك مهندس مبتكر بنام فرانك شومان(Frank Shuman) با استفاده از گردآور مسطحي به مساحت 1200 فوت مربع موتوري به قدرت 5/3 اسب اختراع كرد. اين گردآور مسطح براي گرم كردن آب بكار مي رفت. آب گرم توليد شده با كمك يك مبدل حرارتي، اتر را به جوش آورده و بخار اتر موتور و در نتيجه پمپ متصل به آن را به حركت در مي آورد. هر چند اين موتور خورشيدي قدرت پيش بيني شده يعني صد اسب را توليد نكرد، ولي فن ساخت آن از اهميت بسياري برخوردار بود.

با پيدايش سوخت هاي فسيلي مساله طراحي و ساخت دستگاه هاي خورشيدي اهميت خود را از دست داد. سوخت هاي فسيلي به ويژه در اوائل قرن بيستم به علت ارزاني فوق العاده آن نقش انرژي اصلي را در تمدن بشري بر عهده گرفت و تلاش براي بهره گيري از انرژي خورشيدي را مدتي متوقف كرد. اما پس از بحران انرژي به ويژه در سال هاي اخير، بار ديگر مساله انرژي خورشيدي و پژوهش هاي علمي و فني برا ي بكارگيري اين انرژي و جايگزين كردن آن به جاي سوخت هاي فسيلي  و ديگر انرژي هاي پايان پذير مطرح شده و بدين سان دستاوردهاي مهم گذشتگان پس از يك دوران كوتاه وقفه براي دستيابي به روش هاي بهره برداري از انرژي خورشيدي مجددا مورد توجه قرار گرفته و تلاش براي تكامل آنها و ابداع روش هاي جديد ادامه يافته است.