خورشید بزرگترین منبع انرژی در میان انرژی های تجدید پذیر است و این انرژی به فراوانی در همه ی قسمت های زمین قابل دسترسی است . به عقیده ی پژوهشگران یکی از راه های دستیابی به انرژی خورشیدی در مقیاس بزرگ استفاده از کلکتورهای خورشیدی است . یک نمونه از کلکتور های خورشیدی که با حداقل هزینه می توان از آنها استفاده کرد استخر های خورشیدی بزرگ هستند که انرژی خورشید را بوسیله ی جذب هر دو جز مستقیم و پراکنده نور خورشید جمع اوری می کند.
به منظور کاهش قیمت تاسیسات گرمایی خورشیدی می بایست راههای اقتصادی تر برای جمع آوری و ذخیره ی انرژی اندیشیده شود ، برای این منظور استخر های خورشیدی بویژه استخر های خورشیدی با گرادیان نمک به عنوان یک منبع قابل اعتماد و ساده و راه حلی که برای سالهای زیادی پذیرفته شده است معرفی می گردد.
دو نوع استخر خورشیدی وجود دارد : استخر با عمق کم و استخر های با گرادیان نمک
در عمل استخر های خورشیدی با گرادیان ( تغییرات ) نمک شامل ۳ لایه یا منطقه می باشند:
۱- منطقه ی با سطح جابه جایی که آب کم نمک است و ضخامت آن نسبتا کم می باشد و این لایه را لایه ی بالایی یا سطحی می نامند
Upper Convection Zone
۲-لایه ی میانی که منطقه ی غیر جابه جایی یا منطقه ی گرادیان نمکی است ، که غلظت نمک با عمق افزایش می یابد و ضخامت آن بیشتر از لایه ی بالایی است . این لایه را Non convection zone می نامند
۳- لایه ی پایینی که منطقه ی ذخیره یا منطقه ی جا به جایی پایینی می نامند (Lower Convection Zone) که بطور یکنواخت غلظت بالایی از نمک ( در حد اشباع یا نزدیک به آن ) دارد . در این منطقه گرما ذخیره شده و ضخامت آن قابل مقایسه با لایه NCZ است . آب نمکین سنگین تر از آب تازه با آب خالص است بنابراین در کف استخر قرار می گیرد.
سیستم استخر های خورشیدی قادر به ذخیره ی گرما است زیرا سیرکولاسیون بوسیله ی اختلاف دانسیته که مربوط به مقدار نمک در لایه های آب است متوقف می شود و به این ترتیب لایه گرادیانی یا NCZ مانع جابه جایی آب گرم به سطح می شود . بنابراین اگر چه انرژی خورشیدی می تواند در کل عمق استخر نفوذ کند ولی نمی تواند از منطقه ی ذخیره فرار کند.
درجه حرارت در منطقه ی UCZ مساوی یا نزدیک درجه حرارت محیط می باشد . در منطقه LCZ درجه حرارت می تواند به ۹۰ درجه سانتیگراد نیز برسد ( در بعضی اوقات حتی بیشتر ) . LCZ در نرخی متناسب با تابش خورشیدی ورودی گرم می شود و نسبت معکوس با ضخامتش دارد . ( یعنی هر چه ضخامتش بیشتر باشد : کمتر گرم می شود ) درجه حرارت منطقه ی ذخیره LCZ وابسته به فاکتور های متعددی همچون شدت و مدت تابش خورشیدی ، ضخامت NCZ ، درجه ی حرارت محیط و پایداری گرادیان آب نمک است.
رنج مساحت سطح استخر از ۱ تا ۱۰۰ میلیون متر مربع و عمق آن از ۲ تا ۴ متر است . در این نوع استخر ها معمولا وسیله ای برای جلوگیری از ایجاد موج روی سطح شناور می شود.
** کاربرد های استخر خورشیدی:
کاربرد های بسیاری در استفاده از استخر های خورشیدی وجود دارد ، مانند :
– تامین انرژی برای پروژه های نمک زدایی
– تامین گرما برای گلخانه ها و استفاده از هوای گرم برای خشک کردن الوار ها ، ماهی و محصولات کشاورزی که نیاز به درجه حرارت کم می باشد
– استفاده از گرمای استخر خورشیدی در سیستم های سرمایش جذبی برای نگه داری مواد غذایی فاسد شدنی و مواد دارویی مانند واکسن ها در درجه حرارت پایین
– استفاده از گرمای استخر خورشیدی در پروسه های صنعتی مانند استفاده از آب گرم در صنعت نساجی و صنایع غذایی
– استفاده از گرمای استخر خورشیدی برای تولید برق
** پروژه ی استخر خورشیدی El Paso در تگزاس امریکا :
یک پروژه ی تحقیقاتی توسعه ای و نمایشی است که بوسیله ی دانشگاه تگزاس در El Paso در ۱۹۸۳ پایه گذاری شد . این پروژه از ۱۹۸۵ شروع به کار کرده است و به طور موفقیت آمیزی نشان داده است که گرمای پروسه های صنعتی ، تولید برق و آب شیرین را می تواند در جنوب غربی آمریکا با استفاده از تکنولوژی استخر تولید کند.این پروژه ثبت درجه حرارت های نزدیک درجه حرارت جوش، توسعه و آزمایش های روش های جدید ایجاد گرادیان نمک و مدیریت و نمایش موفقیت آمیز و عملی مفهوم استخر دوره ای را در سابقه ی خودش داراست.
**پروژه های استخر خورشیدی در ایران:
در ایران نیز پروژه های استخر خورشیدی مورد بررسی قرار گرفته و کارهای متعددی که بیشتر جنبه ی تحقیقاتی داشته است انجام شده که می توان به موارد زیر اشاره نمود :
– استخر خورشیدی کوچک با گرادیان نمک به مساحت متوسط ۱٫۸ متر مربع در دانشکده ی ژئوفیزیک دانشگاه تهران
– استخر خورشیدی با گرادیان نمک به عمق ۱٫۰۸ متر و به مساحت ۴ متر مربع در دانشگاه فردوسی مشهد
