امروزه جهان به علت محدودیت منابع فسیلی، به منظور تأمین انرژی به سمت استفاده از انرژی های تجدیدپذیر، مانند انرژی خورشیدی جهت گیری نموده است. یکی از زمینه های کاربرد انرژی خورشیدی، استفاده در سیستم های سرمایش و گرمایش خانگی و هم چنین تولید الکتریسیته توسط سیستم فتوولتائیک می باشد. در این تحقیق، راندمان یک مدل خانگی آب گرم کن خورشیدی ترموسیفون با دو کلکتور صفحه تخت و یک مخزن ذخیره دوجداره با ظرفیت 200 لیتر، به صورت آزمایشگاهی بررسی شده است. آب و گلایکول (ضد یخ) به عنوان سیال عامل در آب گرم کن مذکور به صورت ترموسیفون و با جابجایی آزاد به گردش در آمده و موجب افزایش دمای آب مصرفی می شود. آب مصرفی در طول مدت زمان آزمایش تخلیه نشده است. در این تحقیق شدت تابش خورشید، دماهای سیال عامل ورودی و خروجی کلکتورها، دمای آب شهر، دماهای آب مصرفی در نقاط مختلف داخل مخزن ذخیره و دمای محیط برای روزهای آفتابی و ابری در فصل پائیز در شهر تهران اندازه گیری و دبی جریان ترموسیفون، انرژی حرارتی آب مصرفی و راندمان کل آب گرم کن مذکور محاسبه شده و نمودارهای مربوطه نسبت به زمان ارائه شده اند. هم چنین، عمل کرد یک سیستم فتوولتائیک نیز با اندازه گیری دماهای نقاط مختلف سطح خارجی آن، ولتاژ و شدت جریان و محاسبه توان تولیدی و راندمان الکتریکی آن، بررسی شده و در ادامه تأثیر دمای سطح خارجی پنل بر روی راندمان آن، مورد ارزیابی قرار گرفته است. در آخر نیز با فرض جایگزینی پنل فتوولتائیک / حرارتی به جای یکی از کلکتورهای آب گرم کن خورشیدی و استفاده از آن به عنوان پیش گرم برای افزایش دمای سیال عامل ورودی به کلکتور دوم آب گرم کن، توان تولیدی و راندمان الکتریکی پنل فتوولتائیک / حرارتی جدید، مورد ارزیابی قرار گرفته است. نتایج نشان می دهند که بالاترین دمای آب مصرفی در روزهای آفتابی فصل پائیز برابر 60 درجه سانتی گراد و در روزهای ابری برابر 50 درجه سانتی گراد می باشد. میزان راندمان کل آب گرم کن خورشیدی ترموسیفون به طور متوسط در طول ماه آبان سال 1391حدود 45% خواهد بود که علت این امر وجود شرایط ابری و بارانی در اکثر روزهای ماه آبان و هم چنین پائین بودن میزان شدت تابش خورشید و عدم گرمای مناسب می باشد. هم چنین بالاترین راندمان پنل فتوولتائیک در روزهای آفتابی فصل پائیز 5/13% و در روزهای ابری 6/11% می باشد که علت این کاهش راندمان نسبت به شرایط ایده آل، بالا بودن دمای سطح خارجی پنل می باشد که با خنک نمودن پنل و استفاده از آن به عنوان پیش گرم در آب گرم کن، می توان راندمان پنل فتوولتائیک / حرارتی را تا حدود 14% افزایش داد.

با توجه به بحران انرژی در عصر حاضر، جوامع به دنبال منابعی از انرژی هستند که پایانناپذیر بوده و آلودگی محیطزیست را به دنبال نداشته باشد، همچنین به لحاظ اقتصادی مقرون به صرفه باشد. در راستای تنوع بخشی به منابع انرژی، ضروری است که انرژی های تجدید پذیر در سبد انرژی کشورها سهم بیشتری داشته باشند. از مهم ترین منابع انرژی تجدیدپذیر، انرژی باد است که میتوان توسط توربین بادی آن را مهار کرد و بدین وسیله برق تولید کرد. حال با وجود مناطق بادخیز فراوان و پتانسیل بالای باد در دنیا، توسعهی بهرهگیری از این انرژی پاک ضروری به نظر میرسد. در مسیر توسعهی این فناوری، آموزش نقش موثری خواهد داشت. زیرا علاوه بر فرهنگسازی که لازمهی مصرف بهینهی انرژی است، میتوان گفت دانشآموزان امروز که در آینده با بحران جدی انرژی روبه رو خواهند شد و مسئولیتها و تکالیف ویژهای را در قبال جامعه به عهده خواهند گرفت میبایست از هماکنون نیازها و چالشهای آینده را بشناسند. به همین منظور بهتر است آموزش انرژی های نو در برنامههای درسی گنجانده شود. برای تحقق این امر میبایست مفاهیم علمی موجود در این فناوری متناسب با موضوع های درسی و باتوجه به مقطع تحصیلی آموزش داده شود. این رویکرد آموزشی به آنها این امکان را میدهد که مفاهیم علمی به کار رفته در صنعت انرژی باد را ببینند و از دستهبندی ساختگی علوم فراتر رفته از سطح ادراک به سطوح بالاتر همچون کاربرد، منتقل شوند. علاوه براین گنجاندن مسائل واقعی در متن درس، اهمیت علوم را با وضوح بیشتری نشان خواهد داد. در این پژوهش یک محتوای آموزشی در زمینهی انرژی باد طراحی و به صورت آزمایشی برای تعداد55 نفر از دانش آموزان تدریس شده است. سپس نتایج آن مورد ارزیابی قرار گرفته است.

چکیده: در بسیاری از کشور ها، اهمیت منابع انرژی تجدیدپذیر به خوبی درک شده است و آشنایی با این فناوری را از مقاطع پایه آغاز کرده و به آموزش آن می پردازند. با بررسی متون کتاب های درسی در مقاطع مختلف تحصیلی مشخص می شود که مبحث انرژی های تجدیدپذیر کمرنگ بوده و توجه به آن ضروری به نظر می رسد. به دلیل گستردگی مباحث و مفاهیم فناوری تجدیدپذیر، در این پژوهش به یکی از انرژی های تجدیدپذیر پرداخته شده است. یکی از مهمترین منابع انرژی تجدیدپذیر انرژی خورشیدی است که در این پژوهش به تولید محتوی و آموزش نحوه ی به کارگیری این انرژی پرداخته شده است. جامعه ی آماری این پژوهش کلیه ی دانش آموزان دختر پایه ی سوم دبیرستان در دو رشته ی ریاضی و تجربی در شهر تهران در سال تحصیلی 90-91 بوده و به دلیل محدودیت های پژوهشی از نمونه ی در دسترس که شامل 84 نفر می باشد در اجرای طرح استفاده شده است. آزمون پیشرفت تحصیلی در دو نوبت پیش آزمون و پس آزمون در ابتدا و انتهای دوره برگزار گردید و سوالات نظرسنجی توسط 36 نفر از معلمان تکمیل گردید. از شاخص های مرکزی و پراکندگی برای توصیف داده ها و از آزمون مقایسه ی میانگین ناپارامتری ویلکاکسون برای آزمون فرضیه ها استفاده شد. نتایج پژوهش حاکی از موثر بودن محتوای تولید شده در جهت افزایش سطح یادگیری فراگیران و همچنین مطابق نظر دبیران درباره ی گنجاندن محتوای آموزشی انرژی خورشیدی در مباحث مربوطه برنامه ی درسی دانش آموزان ضروری است.

کاربردهای اصلی انرژی خورشیدی، در کلکتورهای خورشیدی جهت تولید انرژی حرارتی و پنل های فتوولتائیک جهت تولید انرژی الکتریکی است. پنل فتوولتائیک بخش کمی از تابش خورشیدی جذب شده را به انرژی الکتریکی تبدیل کرده و بقیه آن را به صورت انرژی حرارتی و بازتاب، تلف می کند که باعث بالا رفتن دمای پنل و کاهش راندمان الکتریکی آن می شود. سیستم های فتوولتائیک / حرارتی (pv/t) با گردش سیالی مانند آب یا هوا در اطراف پنل ها، انرژی حرارتی اتلافی را احیا کرده و مورد استفاده قرار می دهند. امروزه جهان به علت محدودیت منابع فسیلی، به منظور تأمین انرژی به سمت استفاده از انرژی های تجدیدپذیر، مانند انرژی خورشیدی جهت گیری نموده است. یکی از زمینه های کاربرد انرژی خورشیدی، استفاده در سیستم های سرمایش و گرمایش خانگی و هم چنین تولید الکتریسیته توسط سیستم فتوولتائیک می باشد. در این تحقیق، عملکرد یک سیستم فتوولتائیک با اندازه گیری دماهای نقاط مختلف سطح خارجی آن، ولتاژ و شدت جریان و محاسبه توان تولیدی و راندمان الکتریکی آن، بررسی شده و در ادامه تأثیر دمای سطح خارجی پنل بر روی راندمان آن، مورد ارزیابی قرار گرفته است. سپس با فرض جایگزینی پنل فتوولتائیک / حرارتی به جای یکی از کلکتورهای آب گرم کن خورشیدی و استفاده از آن به عنوان پیش گرم برای افزایش دمای سیال عامل ورودی به کلکتور دوم آب گرم کن، بررسی هایی صورت گرفته است. هم چنین در این تحقیق راندمان یک مدل خانگی آب گرم کن خورشیدی ترموسیفون با دو کلکتور صفحه تخت و یک مخزن ذخیره دوجداره با ظرفیت 200 لیتر، به صورت آزمایشگاهی بررسی شده و در دو فصل پاییز و تابستان با هم مقایسه شده است. آب و گلایکول )ضد یخ( به عنوان سیال عامل در آب گرم کن مذکور به صورت ترموسیفون و با جابجایی آزاد به گردش در آمده و موجب افزایش دمای آب مصرفی می شود. آب مصرفی در طول مدت زمان آزمایش تخلیه نشده است. در این تحقیق شدت تابش خورشید، دماهای سیال عامل ورودی و خروجی کلکتورها، دمای آب شهر، دماهای آب مصرفی در نقاط مختلف داخل مخزن ذخیره و دمای محیط برای روزهای آفتابی و ابری در فصل پائیز و تابستان در شهر تهران اندازه گیری و دبی جریان ترموسیفون، انرژی حرارتی آب مصرفی و راندمان کل آب گرم کن مذکور محاسبه شده و نمودارهای مربوطه نسبت به زمان ارائه شده اند. نتایج نشان می دهند که بالاترین اختلاف دمای آب مصرفی در روزهای آفتابی بین فصول پاییز و تابستان حدود 22 درجه سانتی گراد می باشد. در انتها عملکرد این دو مدل آب گرم کن از نظر تولید انرژی با هم مقایسه شده اند.

همزمان با توسعه بکارگیری سیستم های فتوولتاییک برای تولید انرژی الکتریکی، بهره گیری از روش های جدید ارزیابی پروژه های بخش انرژی، موضوعی ضروری و غیر قابل اجتناب می باشد. چرا که این پروژه ها و نیروگاه ها از پیچیدگی بالایی برخوردار بوده و متغیرهای تاثیر گذار بر آن ها فراتر از پروژه های متعارف می باشند. در چنین شرایطی، تمرکز بر روش های سنتی ارزیابی پروژه حوزه نیرو ( انرژی الکتریکی) که بیشتر بر فاکتور های هزینه ای تمرکز دارند جوابگوی سنجش کامل این پروژه ها نمی باشد. از این رو روش مهندسی ارزش که اثر بخشی آن در ارزیابی انواع پروژه ها به اثبات رسیده است انتخاب و بکار گرفته شد. هدف اصلی این تحقیق ارزیابی و اولویت بندی پروژه های فتوولتاییک از منظر تحلیل ارزش می باشد. روش تحقیق بکار رفته، شامل بررسی دقیق ادبیات تحقیق، طراحی پرسشنامه و استفاده از مصاحبه های نیمه ساختار یافته می باشد. جامعه آماری تحقیق، کارشناسان سازمان انرژی های نو ایران (سانا) می باشد. بر اساس نتایج تحقیق پنج پروژه قابل تعریف (از منظر امکان سنجی) در کشور شناسایی شد، با تعیین نه معیار اصلی سنجش این پروژه ها ارزیابی آن ها در دستور کار قرار گرفت، بر اساس محاسبه امتیاز هر یک از انواع پروژه های فتوولتاییک ( با بهره گیری از معیار های ارزیابی و تحلیل ارزش)، اجرای سیستم های فتوولتاییک برای منازل مسکونی بیشترین امتیاز را به خود اختصاص داده، همچنین سیستم های فتوولتاییک با کاربری عمومی با اختلاف کمی نسب به پروژه گروه اول، اولویت دوم را کسب نمود. سایر گروه ها از نظر امتیاز پروژه به ترتیب شامل، اجرای سیستم های فتوولتاییک برای مراکز صنعتی، اجرای سیستم های فتوولتاییک برای مناطق دور افتاده و اجرای سیستم های فتوولتاییک در مقیاس بزرگ در یک سایت، طبقه بندی گردید. پس از بررسی و تحلیل اطلاعات و داده های جمع آوری شده ، مشخص گردید که اجرای سیستم های فتوولتاییک برای منازل مسکونی و مراکز عمومی به صورت مشترک مناسب ترین گزینه در شرایط حاضر کشور می باشد.