مقدمهای بر لزوم استفاده از خشککنهای خورشیدی موادغذایی
بحران انرژی یکی از بنیادیترین مسائل جوامع بشری است و در این میان یافتن راهی برای تهیه انرژی سهلالوصول، پاک و ایمن، پایا و همیشگی از اهداف اساسی است. با توجه به اینکه سوختهای فسیلی و هستهای به مقدار زیاد آلایندهاند و استفاده دایمی از آنها مقدور نیست، تحقیق پیرامون سایر منابع مطمئنتر انرژی از جمله خورشید، آب و باد مورد توجه قرار گرفته و البته از میان منابع انرژیهای تجدیدپذیر، انرژی خورشیدی بیشترین پتانسیل را داراست. بنا بر محاسبات، مصرف انرژی جهان با توجه به آهنگ رشدی که در پیش گرفته، هر 20 سال دو برابر میشود. در نتیجه اهمیت یک منبع قابل اطمینانتر و سازگار با محیط زیست پیوسته ضرورت یافته و محسوستر میشود.
بخشی از انرژی خورشید که به سطح اتمسفر برخورد میکند 1014 کیلووات است. این انرژی وقتی به سطح زمین میرسد
به 1013 کیلووات کاهش مییابد. این درحالی است که کل انرژی موردنیاز بشر به منظور انجام امور جاری زندگی در حدود 1010 کیلووات است، بنابراین قدرت ناشی از انرژی خورشید بر کره زمین حدود 1000 برابر انرژی لازم برای انسان است، لذا تسخیر و استفاده از تنها یک درصد این انرژی، حدود 10 برابر نیاز بشر را شامل میشود.
در کشور ما با توجه به بالا بودن روزهای آفتابی در سال و نیز رطوبت کم و پایین بودن ارتفاع بسیاری از نقاط به نظر میرسد که انرژی خورشیدی جایگزین مناسبی برای سوختهای فسیلی و هستهای بوده و لازم است در زمینه راههای استفاده از آن تحقیق و مطالعه بیشتری صورت گیرد.
میزان انرژی خورشیدی دریافتی یک سطح افقی در کشور ما به طور متوسط برابر با 18 مگاژول بر متر مربع در روز، یا 6570 مگاژول بر متر مربع در سال است. کل انرژی دریافتی کشور تقریبا برابر با 119 مگاژول در سال و حدود 8 برابر کل ذخایر نفت و گاز (100 میلیارد بشکه نفت و 7/16 تریلیون متر مکعب گاز) کشور است.
یکی از سادهترین و رایجترین راههای استفاده از انرژی خورشیدی تبدیل آن به انرژی گرمایی است. تبدیل انرژی خورشیدی به انرژی گرمایی به سادگی و با تجهیزات کمهزینه عملی است. به این منظور دستگاههايی طراحی و ساخته شدهاند که به راحتی میتوان از انرژی گرمایی تولیدشده توسط آنها برای گرم کردن آب مصرفی منازل، گرم شدن محیط خانه و همچنین خشک کردن موادغذایی و محصولات کشاورزی استفاده کرد.
روش سنتی خشک کردن موادغذایی که شامل گسترانیدن محصول در سطحی وسیع بر زمین در معرض نور مستقیم خورشید است، با مشکلاتی از قبیل عدم یکنواختی خشک شدن، آلوده شدن محصول به گرد و غبار و حشرات و آسیب دیدن و حتی از بین رفتن آن در اثر بارندگیهای ناگهانی همراه است. همچنین تابش مستقیم به کیفیت برخی از محصولات آسیب میرساند.
بنابراین به کارگیری خشککنهای خورشیدی که در عین استفاده از انرژی خورشید فاقد معایب فوق هستند ضروری به نظر میرسد.
انرژی خورشیدی رایگان، تجدیدپذیر، فراوان و نسبت به محیط زیست کاملا بیضرر بوده و میتواند نیازهای جهانی را برای توسعه پایدار تامین کند. اهمیت خشککنهای خورشیدی در سطح جهان در حال افزایش است، مخصوصا در مناطقی که انرژی خورشیدی فراوان و به راحتی در دسترس است. در کشورهای درحال توسعه و مناطق روستایی، تکنولوژی خشککنهای خورشیدی با کارآیی و راندمان اقتصادی بیشتر، جایگزین روشهای خشک کردن سنتی آفتابی شده است.
خشک کردن خورشیدی موادغذایی در مناطقی که رطوبت نسبی هوا کمتر از 60 درصد و دمای هوا بالاتر از 22 درجه سانتیگراد و دارای تعداد زیادی روز آفتابی است، قابل اجراست. به همین دلیل کشور ما منطقهای بسیار مستعد برای استفاده از انرژی خورشیدی در خشک کردن موادغذایی است.
خشککنهای خورشیدی، براساس نوع انرژی مصرفی و تجهیزات به کار رفته در آن به سه دسته طبیعی ، نیمهمصنوعی و کمکی تقسیم میشوند.
خشککنهای خورشیدی طبیعی
در این خشککنها فقط از انرژی محیطی استفاده میشود و هوا در اثر جابهجایی طبیعی با خاصیت ترموسیفونی القا شده توسط هواکش جریان مییابد. خشککنهای خورشیدی طبیعی در جاهایی که منبع انرژی قابل دسترسی وجود ندارد، جایگزین روشهای خشک کردن در هوای باز سنتی شدهاند. این خشککنها در مقایسه با روشهای سنتی به علت داشتن حصار از ضایعات و خسارات وارده به محصول در اثر باران، گرد و غبار، حشرات، پرندگان، حیوانات و آلودگی از طریق هوا جلوگیری کرده و بدین طریق باعث بهبود کیفیت محصولات میشود. انواع کابینی سادهترین و ارزانترین نوع خشککنهای خورشیدی هستند که معمولا برای خشک کردن محصولات کشاورزی از قبیل میوهها، سبزیها و ادویهها در مقادیر کم استفاده میشود.
این خشککنها از محفظهای تشکیل شدهاند که سطح جنوبی آنها از مواد شفاف مثل شیشه و فویل پوشیده شده که همانند یک سقف محصولات را از گزند باران و آلودگی حفظ میکند. ظرفیت این خشککنها را میتوان با افزایش مساحت خشککن افزایش داد. لذا خشککنهای چادری سادهترین و ارزانترین نوع موجود برای این هدف هستند. اگر پوشش آن پلیاتیلنی باشد دمای داخل خشککن 5 تا 8 درجه سانتیگراد و اگر شیشهای باشد 15 تا 18 درجه سانتیگراد بالاتر از دمای محیط خواهد بود. یکی دیگر از روشهای افزایش ظرفیت خشککن، بدون افزایش مساحت آن، استفاده از سینیها یا قفسههای چندطبقه است. لایههای نازکی از میوهها، سبزیها و غیره جهت خشک شدن روی قفسههای مشبک پهن میشوند. سطح جنوبی خشککن شفاف و دیوارههای عقب و کف آن سیاهرنگ و عایقدار است. به دلیل این که روی قسمتی از قفسهها یا سینیهای پایینتر سایه میافتد، باید یک کلکتور خورشیدی برای تولید انرژی مورد نیاز به محفظه خشککن متصل شود. جریان هوا از طریق جابهجایی طبیعی از میان کلکتور و مواد موجود در قفسهها عبور کرده و هوای مرطوب از دریچههای بالا خارج میشود. اثر ترموسیفونی موثر بر جریان هوای مورد نیاز را میتوان با استفاده از هواکش افزایش داد. برای ایجاد اثر هواکش جهت تامین جریان هوای مورد نیاز، باید ارتفاع خشککن کافی باشد.
خشککنهای خورشیدی نیمهمصنوعی
معمولا این نوع خشککنها دارای کلکتور و فن برای عبور جریان هوا از میان محفظه خشککن هستند. به دلیل سادگی و ارزانی از خشککنهای خورشیدی نیمهمصنوعی بیشتر استفاده میشود. این نوع خشککنها برای خشک کردن موادی استفاده میشوند که به تغییر شرایط خشککن و شرایط جوی حساس نیستند.
خشککنهای خورشیدی کمکی
در این نوع خشککنها بخش عمدهای از انرژی حرارتی مورد نیاز از خورشید تامین میشود. خشککنهای خورشیدی کمکی معمولا دارای منبع ذخیره گرمایی و منبع انرژی کمکی هستند و در مناطقی که ذخیره انرژی خورشیدی برای خشک کردن کافی نیست مورد استفاده قرار میگیرند. در این نوع خشککنها میتوان محصولی با کیفیت بالاتر و عملکرد اقتصادی بهتر تولید کرد.
البته پایین بودن شدت تابش انرژی خورشیدی و راندمان حرارتی تجهیزات خورشیدی، باعث شده که اغلب این تجهیزات از مقبولیت مناسبی برخوردار نباشند.
از جمله مشکلات عمده خشککنهای خورشیدی، کارآیی پایین صفحات جمعکننده انرژی خورشیدی، تهویه کند هوا در درون خشککن و کندی سرعت خشک شدن به همراه کندانس رطوبت در طبقههای میانی خشککن است.
---------------------------------------------------------------
. Solar Natural dryers
. Semi artificial solar dryers
. Solar assisted dryers
---------------------------------------------------------------
موسسه تحقيقات فني و مهندسي كشاورزي
مجله بهکام/شهريور1385/شماره 63/www.behkammag.com
بحران انرژی یکی از بنیادیترین مسائل جوامع بشری است و در این میان یافتن راهی برای تهیه انرژی سهلالوصول، پاک و ایمن، پایا و همیشگی از اهداف اساسی است. با توجه به اینکه سوختهای فسیلی و هستهای به مقدار زیاد آلایندهاند و استفاده دایمی از آنها مقدور نیست، تحقیق پیرامون سایر منابع مطمئنتر انرژی از جمله خورشید، آب و باد مورد توجه قرار گرفته و البته از میان منابع انرژیهای تجدیدپذیر، انرژی خورشیدی بیشترین پتانسیل را داراست. بنا بر محاسبات، مصرف انرژی جهان با توجه به آهنگ رشدی که در پیش گرفته، هر 20 سال دو برابر میشود. در نتیجه اهمیت یک منبع قابل اطمینانتر و سازگار با محیط زیست پیوسته ضرورت یافته و محسوستر میشود.
بخشی از انرژی خورشید که به سطح اتمسفر برخورد میکند 1014 کیلووات است. این انرژی وقتی به سطح زمین میرسد
به 1013 کیلووات کاهش مییابد. این درحالی است که کل انرژی موردنیاز بشر به منظور انجام امور جاری زندگی در حدود 1010 کیلووات است، بنابراین قدرت ناشی از انرژی خورشید بر کره زمین حدود 1000 برابر انرژی لازم برای انسان است، لذا تسخیر و استفاده از تنها یک درصد این انرژی، حدود 10 برابر نیاز بشر را شامل میشود.
در کشور ما با توجه به بالا بودن روزهای آفتابی در سال و نیز رطوبت کم و پایین بودن ارتفاع بسیاری از نقاط به نظر میرسد که انرژی خورشیدی جایگزین مناسبی برای سوختهای فسیلی و هستهای بوده و لازم است در زمینه راههای استفاده از آن تحقیق و مطالعه بیشتری صورت گیرد.
میزان انرژی خورشیدی دریافتی یک سطح افقی در کشور ما به طور متوسط برابر با 18 مگاژول بر متر مربع در روز، یا 6570 مگاژول بر متر مربع در سال است. کل انرژی دریافتی کشور تقریبا برابر با 119 مگاژول در سال و حدود 8 برابر کل ذخایر نفت و گاز (100 میلیارد بشکه نفت و 7/16 تریلیون متر مکعب گاز) کشور است.
یکی از سادهترین و رایجترین راههای استفاده از انرژی خورشیدی تبدیل آن به انرژی گرمایی است. تبدیل انرژی خورشیدی به انرژی گرمایی به سادگی و با تجهیزات کمهزینه عملی است. به این منظور دستگاههايی طراحی و ساخته شدهاند که به راحتی میتوان از انرژی گرمایی تولیدشده توسط آنها برای گرم کردن آب مصرفی منازل، گرم شدن محیط خانه و همچنین خشک کردن موادغذایی و محصولات کشاورزی استفاده کرد.
روش سنتی خشک کردن موادغذایی که شامل گسترانیدن محصول در سطحی وسیع بر زمین در معرض نور مستقیم خورشید است، با مشکلاتی از قبیل عدم یکنواختی خشک شدن، آلوده شدن محصول به گرد و غبار و حشرات و آسیب دیدن و حتی از بین رفتن آن در اثر بارندگیهای ناگهانی همراه است. همچنین تابش مستقیم به کیفیت برخی از محصولات آسیب میرساند.
بنابراین به کارگیری خشککنهای خورشیدی که در عین استفاده از انرژی خورشید فاقد معایب فوق هستند ضروری به نظر میرسد.
انرژی خورشیدی رایگان، تجدیدپذیر، فراوان و نسبت به محیط زیست کاملا بیضرر بوده و میتواند نیازهای جهانی را برای توسعه پایدار تامین کند. اهمیت خشککنهای خورشیدی در سطح جهان در حال افزایش است، مخصوصا در مناطقی که انرژی خورشیدی فراوان و به راحتی در دسترس است. در کشورهای درحال توسعه و مناطق روستایی، تکنولوژی خشککنهای خورشیدی با کارآیی و راندمان اقتصادی بیشتر، جایگزین روشهای خشک کردن سنتی آفتابی شده است.
خشک کردن خورشیدی موادغذایی در مناطقی که رطوبت نسبی هوا کمتر از 60 درصد و دمای هوا بالاتر از 22 درجه سانتیگراد و دارای تعداد زیادی روز آفتابی است، قابل اجراست. به همین دلیل کشور ما منطقهای بسیار مستعد برای استفاده از انرژی خورشیدی در خشک کردن موادغذایی است.
خشککنهای خورشیدی، براساس نوع انرژی مصرفی و تجهیزات به کار رفته در آن به سه دسته طبیعی ، نیمهمصنوعی و کمکی تقسیم میشوند.
خشککنهای خورشیدی طبیعی
در این خشککنها فقط از انرژی محیطی استفاده میشود و هوا در اثر جابهجایی طبیعی با خاصیت ترموسیفونی القا شده توسط هواکش جریان مییابد. خشککنهای خورشیدی طبیعی در جاهایی که منبع انرژی قابل دسترسی وجود ندارد، جایگزین روشهای خشک کردن در هوای باز سنتی شدهاند. این خشککنها در مقایسه با روشهای سنتی به علت داشتن حصار از ضایعات و خسارات وارده به محصول در اثر باران، گرد و غبار، حشرات، پرندگان، حیوانات و آلودگی از طریق هوا جلوگیری کرده و بدین طریق باعث بهبود کیفیت محصولات میشود. انواع کابینی سادهترین و ارزانترین نوع خشککنهای خورشیدی هستند که معمولا برای خشک کردن محصولات کشاورزی از قبیل میوهها، سبزیها و ادویهها در مقادیر کم استفاده میشود.
این خشککنها از محفظهای تشکیل شدهاند که سطح جنوبی آنها از مواد شفاف مثل شیشه و فویل پوشیده شده که همانند یک سقف محصولات را از گزند باران و آلودگی حفظ میکند. ظرفیت این خشککنها را میتوان با افزایش مساحت خشککن افزایش داد. لذا خشککنهای چادری سادهترین و ارزانترین نوع موجود برای این هدف هستند. اگر پوشش آن پلیاتیلنی باشد دمای داخل خشککن 5 تا 8 درجه سانتیگراد و اگر شیشهای باشد 15 تا 18 درجه سانتیگراد بالاتر از دمای محیط خواهد بود. یکی دیگر از روشهای افزایش ظرفیت خشککن، بدون افزایش مساحت آن، استفاده از سینیها یا قفسههای چندطبقه است. لایههای نازکی از میوهها، سبزیها و غیره جهت خشک شدن روی قفسههای مشبک پهن میشوند. سطح جنوبی خشککن شفاف و دیوارههای عقب و کف آن سیاهرنگ و عایقدار است. به دلیل این که روی قسمتی از قفسهها یا سینیهای پایینتر سایه میافتد، باید یک کلکتور خورشیدی برای تولید انرژی مورد نیاز به محفظه خشککن متصل شود. جریان هوا از طریق جابهجایی طبیعی از میان کلکتور و مواد موجود در قفسهها عبور کرده و هوای مرطوب از دریچههای بالا خارج میشود. اثر ترموسیفونی موثر بر جریان هوای مورد نیاز را میتوان با استفاده از هواکش افزایش داد. برای ایجاد اثر هواکش جهت تامین جریان هوای مورد نیاز، باید ارتفاع خشککن کافی باشد.
خشککنهای خورشیدی نیمهمصنوعی
معمولا این نوع خشککنها دارای کلکتور و فن برای عبور جریان هوا از میان محفظه خشککن هستند. به دلیل سادگی و ارزانی از خشککنهای خورشیدی نیمهمصنوعی بیشتر استفاده میشود. این نوع خشککنها برای خشک کردن موادی استفاده میشوند که به تغییر شرایط خشککن و شرایط جوی حساس نیستند.
خشککنهای خورشیدی کمکی
در این نوع خشککنها بخش عمدهای از انرژی حرارتی مورد نیاز از خورشید تامین میشود. خشککنهای خورشیدی کمکی معمولا دارای منبع ذخیره گرمایی و منبع انرژی کمکی هستند و در مناطقی که ذخیره انرژی خورشیدی برای خشک کردن کافی نیست مورد استفاده قرار میگیرند. در این نوع خشککنها میتوان محصولی با کیفیت بالاتر و عملکرد اقتصادی بهتر تولید کرد.
البته پایین بودن شدت تابش انرژی خورشیدی و راندمان حرارتی تجهیزات خورشیدی، باعث شده که اغلب این تجهیزات از مقبولیت مناسبی برخوردار نباشند.
از جمله مشکلات عمده خشککنهای خورشیدی، کارآیی پایین صفحات جمعکننده انرژی خورشیدی، تهویه کند هوا در درون خشککن و کندی سرعت خشک شدن به همراه کندانس رطوبت در طبقههای میانی خشککن است.
---------------------------------------------------------------
. Solar Natural dryers
. Semi artificial solar dryers
. Solar assisted dryers
---------------------------------------------------------------
موسسه تحقيقات فني و مهندسي كشاورزي
مجله بهکام/شهريور1385/شماره 63/www.behkammag.com