دودکش خورشیدی
سازه‌ای است که با استفاده از دودکش به تهویه هوا کمک می‌کند را دودکش خورشیدی می نامند. دودکش خورشیدی یکی از انواع نیروگاه های تبدیل انرژی خورشید به برق می باشد و یکی از بهترین روش ها برای دستیابی به راههای کاستن از میزان انتشار گازهای گلخانه‌ای و استفاده از انرژی های تجدید‌پذیر می باشد.
مشخصات فنی دود کش خورشیدی
دودکش خورشیدی یا برج نیرو از سه عنصر اصلی ساخته شده است که شامل جمع کننده هوا، برج یا دودکش و توربین های باد می باشد. دودکش خورشیدی به صورت یک مجموعه دایراه ای شکل با پوشش شیشه‌ای می باشد و برج گیرنده مرکزی با یک دودکش که یک توربین بادی در آن قرار دارد تشکیل شده و سقف و زمین زیر آن به عنوان یک کلکتور یا جمع‌کننده خورشیدی عمل می‌کند.
دودکش خورشیدی ساده از یک لوله سیاه رنگ با قطر مناسب تشکیل شده باشد که برای جذب بیشتر انرژی خورشیدی از آن استفاده می کند و این لوله به اندازه چند متر از سقف خانه بالاتر است. در درون این دودکش‌ها ممکن است یک جرم حرارتی استفاده شود که به حفظ حرارت تا مدتی پس از غروب خورشید کمک می‌کند.
دودکش خورشیدی به شکل عمودی یا مایل نصب می شود و به صورت معمول شیب بهینه برای یک دودکش خورشیدی در عرض جغرافیایی ۲۸٫۴°، بین ۴۵° تا ۷۰° است که همان زاویه مناسب برای یک کلکتور خورشیدی بوده و این زاویه در طول روز تغییر می‌کند. محل نصب دود کش خورشیدی به غیر از نصب بر روی بام می تواند روی دیواری از خانه که به سمت خط استوا است نصب شود یا روی سطحی جداگانه که از بام ساختمان بلندتر است نصب گردد. با وجود اینکه هنوز شکل و مشخصات مناسبی برای دودکش خورشیدی به دست نیامده است اما بدیهی است که هر چه پهنا و بلندی دود کش بیشتر باشد بازدهی آن بالاتر خواهد بود.
در داخل دودکش خورشیدی می توان یک فن قابل تغییر جهت تعبیه نمود تا از این طریق بتوان مانع از خروج هوای گرم در فصل زمستان شد. ضمن اینکه می توان دو دودکش در غرب و شرق ساختمان قرار داده تا در مناطق بسیار گرم که آفتاب مدت طولانی می تابد امکان تهویه هوا ساختمان را فراهم نمود.
مزایا و معایب استفاده از دودکش خورشیدی
دود کش خورشیدی می تواند تا۸۰٪ بار گرمایی را در نواحی بسیار آفتاب‌خیز و تا ۵۰٪ در نواحی که شرایط اب و هوایی نا مساعدی دارند را تامیین نمایند. این دودکش‌ها انرژی خورشیدی را به انرژی حرارتی در یک فضای محبوس تبدیل کرده و سپس از این انرژی به وجود آمده برق تولید می‌شود.
یکی دیگر از مزایای استفاده از دودکش خورشیدی این است که برق تولیدی از آن جزء انرژی‌های تجدید پذیر محسوب می‌شود و تجمیع کننده نور شفاف و یک دودکش با ارتفاع حدود ۲۰۰ متر می باشد. یکی از محدودیت های دود کش خورشیدی کمبود جا بوده و اینکه این نوع دودکش ها زمانی برای تولید برق مقرون به صرفه هستند که ارتفاع دودکش زیاد باشد.
عملکرد دودکش خورشیدی
هوا در زیر یک سقف شفاف که تشعشع خورشیدی را عبور می دهد گرم شده و چون سقف و زمین زیر آن به عنوان یک کلکتور یا جمع کننده خورشیدی عمل می کند و وسط این سقف شفاف یک دودکش یا برج عمودی وجود دارد می تواند هوای زیادی را از پایین وارد کند. محل اتصال سقف شفاف و برج عمودی باید بدون هیچ منفذی باشد به گونه ای در اصطلاح هوابند شده باشد.
هوای گرم سبک در بالای برج حرکت کرده و هوای سرد چون سنگین تر از هوای گرم است در پایین برج در حرکت می باشد. این حرکت باعث ایجاد مکش در پایین برج می شود تا هوای گرم بیشتری را به درون بکشد و هوای سرد به زیر سقف شفاف وارد شود.
برای که بتوان به صورت ۲۴ ساعته از این فناوری بهره گرفت باید از لوله ها و یا کیسه های آب در زیر سقف شفاف استفاده نمود. این مسله باعث می شود تا در طول روز آب حرارت را جذب کرده وگرم می شود و در طول شب این حرارت را آزاد می کند. نکته مهم این است که لوله یا کیسه های به کار رفته در این سیستم باید یکبار با آب پر شوند و نیاز به آب اضافی ندارند.
عملکرد دودکش خورشیدی به این صورت که تشعشع خورشیدی در برج باعث گرم شدن هوای داخل مجموعه شده و این هوای گرم به علت ارتفاع زیاد برج با سرعت زیاد صعود کرده و باعث چرخیدن پروانه و ژنراتوری که در پایین برج نصب شده است می گردد و به وسیله این ژنراتور برق تولید می شود.
لازم به توضیح است که دودکش خورشیدی روشی در حال توسعه برای استفاده از انرژی خورشیدی می باشد و در حال حاضر هزینه های اولیه برای تهیه و ساخت آن بسیار بالا بوده و برای ساخت آن باید هزینه ای معادل ۵ برابر نیروگاه گازی را صرف نمود. اما با پیشرفت تکنولوژی و توسعه فناوری می توان امید داشت که در آینده بتوان از این فناوری استفاده نمود.