سالمون اهل فرانسه در سال 1615 بیانیه ای در رابطه با موتور خورشیدی منتشر نمود. او با بهره گرفتن از تعدادی عدسی نصب شده بر روی یک قاب، اشعه خورشید را بر روی یک استوانه فلزی سربسته كه قسمتی از آن از آب پر شده بود، متمركز نمود. تابش خورشید باعث گرم شدن هوای داخل استوانه شده و با انبساط هوا، فشار داخل محفظه افزایش یافته و آب به بیرون از محفظه رانده شد. موشو اولین كلكتور خورشیدی با متمركزكننده مخروطی شكل را طراحی نمود. بحران انرژی در سال 1973، اهمیت استفاده از انرژی خورشیدی را افزایش داد و سرمایه گذاری های زیادی در اغلب كشورهای جهان به ویژه در كشورهای صنعتی برای دستیابی به طرح های بهینه كاربردهای مختلف انرژی خورشیدی انجام پذیرفت. زنگ خطر محدودیت منابع كره زمین در سال 1970، توسط پیچی، بازرگان ایتالیایی، و كینگورا از متولیان سازمان رم كلاب، به صدا درآمد. آنان در گزارشی به نام “محدودیت رشد”، محدودیت انرژی را اعلام كردند كه محدودیت انرژی و وابستگی جهان به كاربرد سوختهای فسیلی به خصوص نفت، دنیا را به لرزه در خواهد آورد(عیوضی، 1384).
نخستین اختراع تجاری آبگرمكن خورشیدی توسط كلارنس كمپ در سال 1891 صورت گرفت. این آبگرمكن موسوم به كلیماكس شامل چهار مخزن آب استوانه ای شكل بلند از جنس آهن گالوانیزه و آغشته به رنگ سیاه بود كه به طور افقی در جعبه ای عایق با پوششی از شیشه قرار داشت. آبگرمكن خورشیدی به شكل كنونی آن توسط ویلیام جی بیلی در سال 1909 در كالیفرنیا به ثبت رسید كه مشابه سیستم ترموسیفون بود بر اساس آنالیز فنی- اقتصادی بر روی سیستم های آبگرمكن خورشیدی در كشور اردن در سال 2004، مشخص شد كه استفاده از سیستم های آبگرمكن خورشیدی مناسب تر از آبگرمكن گازی می باشد. در سال 2004، آنالیزی بر روی سیستم های آبگرمكن خورشیدی در كشور برزیل انجام شد و نتایج نشان داد استفاده از سیستم های آبگرمكن خورشیدی خانگی برای افراد كم درآمد برزیل از نظر اقتصادی بسیار مناسب است. در كشور لبنان حدود 99 % انرژی اولیه مصرفی از سایر كشورها تأمین می شود و الكتریسیته مهمترین سوخت مصرفی این كشور می باشد. بنابراین استفاده از سیستم های آبگرمكن خورشیدی باعث كاهش میزان مصرف برق و صرفه جویی اقتصادی به میزان میلیونها دلار شده است. در تحقیقی تحت عنوان استراتژی افزایش انرژی های تجدیدپذیر در كشور تایوان اثبات گردید كه تولید آب گرم توسط سیستمهای آبگرمكن خورشیدی از نظر اقتصادی بسیار مقرون به صرفه بوده و گزینه مناسبی برای توسعه انرژیهای تجدیدپذیر در این كشور می باشد. استفاده از آبگرمكن های خورشیدی خانگی در یونان طی سالهای 1978 الی 2007 باعث صرفه جویی در مصرف برق و كاهش انتشار آلاینده های هوا گردید. و انتشار را به میزان %44/7کاهش داد. گرمایش آب به طور متوسط 20 الی 30 درصد كل انرژی مصرفی در منازل را شامل می شود. با بهره گرفتن از آبگرمكن خورشیدی می توان سالیانه %77 انرژی مورد نیاز برای گرمایش آب را تأمین نمود. اكثر آبگرمكن های خورشیدی به سادگی بر روی بام منازل قابل نصب بوده و با لوله كشی و اتصال تانك ذخیره به سیستم آبگرمكن داخلی قابل استفاده می باشند. استفاده از آبگرمكن خورشیدی تا حدود 70 % از میزان هزینه های انرژی را جهت تأمین آبگرم مصرفی می كاهد. به دلیل بهره مندی از انرژی خورشیدی، خطرات مسمومیت، آتش سوزی، انفجار و برق گرفتگی كه ناشی از مصرف گاز و سوخت های مایع، جامد و برق است، كاملاً حذف می شود. استفاده از گرمایش خورشیدی برای تأمین آبگرم مصرفی در ایران از طریق راه اندازی دو نوع سیستم آبگرمكن های خانگی خورشیدی و حمام های عمومی خورشیدی صورت گرفته است. در زمینه نصب آبگرمكن ها و حمام های خورشیدی، دو وزارتخانه نیرو و نفت اقداماتی را انجام داده اند. تا قبل از سال 1385، وزارت نیرو تعداد 1041 آبگرمكن خورشیدی نصب نمود و در سالهای 1385 و 1386 عملكردی در این خصوص نداشته است. وزارت نفت نیز طی سالهای 1380 الی 1386 در مجموع 14930 آبگرمكن خورشیدی و 341 حمام خورشیدی نصب و راه اندازی كرده است. در سال 1386 تعداد 1500آبگرمكن خورشیدی و 53 حمام خورشیدی به مرحله بهره برداری رسیده است(کعبی نژاد، 1387).

1-1-     بیان مساله

بهای تمام شده كالا و خدمات مفهومی مالی است كه برای دستیابی به آن با بهره گرفتن از روش های مرسوم و بر اساس اطلاعات متداول مالی مبادرت به شناسایی، بررسی، مقایسه و تجزیه و تحلیل عناصر هزینه، رفتار هزینه و علل آن نموده و نتایج حاصل میتواند مبنای مناسبی برای تصمیم گیری در خصوص تولید، فروش و. . . در اقتصاد باشد. بالا بودن هزینه های انرژی های تجدید ناپذیر و محدودیت در مصرف و اثرات مخرب زیست محیطی این انرژی ها سبب شد محققان به فکر جایگزینی برای آن باشند که آیندگان از نعمت انرژی بی بهره نمانند. از آن جایی که مصرف انرژی در بخش خانگی بسیار بالا می باشد با جایگزینی آبگرمکن خورشیدی به جای آبگرمکن گازی اقدام موثری در این راستا صورت می گیرد. انرژیهای قدیمی شامل چوب، زغال، بار (برای كشتی های باری) نفت و. . . می باشد. انرژیهای جدید شامل خورشید، بار (برای ماشینهای بادی امروزی) هیدروژن، اتم و انرژی هسته ای هستند(سادات حسینی، 1388).
انرژی ستاره خورشید یکی از منابع عمده انرژی در منظومه شمسی می‌باشد. طبق آخرین برآوردهای رسمی اعلام شده عمر این انرژی بیش از ۱۴ میلیارد سال می‌باشد. در هر ثانیه ۲/۴ میلیون تن از جرم خورشید به انرژی تبدیل می‌شود. با توجه به وزن خورشید که حدود ۳۳۳ هزار برابر وزن زمین است. این کره نورانی را می‌توان به ‌عنوان منبع عظیم انرژی تجدید پذیر تا ۵ میلیارد سال آینده به حساب آورد. سیستمهای انرژی خورشیدی، فنآوریهای جدیدی هستند که برای تامین گرما، آب گرم، الکتریسیته و حتی سرمایش منازل مسکونی، مراکز

 تجاری و صنعتی بکار می روند. فنآوری های حرارتی خورشیدی به دو بخش نیروگاه های حرارتی خورشیدی و کاربردهای غیر نیروگاهی سیستمهای خورشیدی تقسیم بندی می شوند. انواع نیرو گاه های حرارتی خورشیدی را می توان به صورت زیر نام برد:

1-نیروگاه سهموی خطی
2-نیروگاه دریافت کننده مرکزی
3-نیروگاه دیش استرلینگ
کاربردهای غیر نیروگاهی سیستم های خورشیدی بصورت زیر می باشد :
1– آبگرمکن‌های خورشیدی و حمام خورشیدی
2 – خانه‌های خورشیدی
3 – آب شیرین کن خورشیدی
4 – خشک کن خورشیدی
5 – اجاقهای خورشیدی
6 – کوره خورشیدی
7 – گرمایش و سرمایش ساختمان و تهویه مطبوع خورشیدی
ایران با داشتن حدود ۳۰۰ روز آفتابی در سال جزو بهترین کشورهای دنیا در زمینه پتانسیل انرژی خورشیدی در جهان می‌‌باشد. استفاده از انرژی خورشیدی یکی‌ از بهترین راه های برق رسانی و تولید انرژی در مقایسه با دیگر مدل های انتقال انرژی به روستاها و نقاط دور افتاده در کشور از نظر هزینه، حمل‌نقل، نگهداری و عوامل مشابه می‌باشد بطور متوسط انرژی تابشی‌ خورشید بر سطح سرزمین ایران حدود ۴. ۵ کیلو وات ساعت بر مترمربع است. بخش اعظم مصرف انرژی در ایران در بخش خانگی مصرف می شود که با توجه به مطالعات انجام شده به طور متوسط هزینه انرژی خانواده های شهری معادل 2/2 درصد مجموع هزینه های خانوار می باشد که گاز طبیعی 27 درصد این مقدار را به خود اختصاص می دهد. بنابرین در مورد میزان و نحوه مصرف انرژی باید تجدید نظر گردد یکی از عواقب مصرف گاز های طبیعی مشکلات زیست محیطی است که بخش خانگی عمومی و تجاری تولید کننده اصلی co2 در مناطق شهری می باشد هزینه ای که باید برای غلبه بر اثرات مخرب یک آلاینده صرف شود هزینه اجتماعی نامیده می شود. برای مثال در ایران مجموع هزینه های اجتماعی گازهای آلاینده و گلخانه ای در سال 1387 معادل 1/20 درصد تولید ناخالص ملی بوده است. مجموع این مشکلات بخصوص در نواحی شهری باعث شده است که استفاده از مبدل های انرژی کارآمدتر مانند پیل های سوختی و منابع انرژی تجدید پذیر مانند انرژی خورشیدی مورد استفاده قرار گر فت. استفاده از گرمایش خورشیدی برای تامین آبگرم مصرفی در ایران از طریق راه اندازی دو نوع سیستم آبگر مکن های خانگی خورشیدی و حمام های عمومی خورشیدی صورت گرفته است(صالحی و قدمیان، 1389).
آبگرمکن خورشیدی از طریق جذب انرژی خورشید و تابش نور بر صفحات جاذب ( کلکتور)عمل مینماید و راندمان گرمایشی آنها در فصول مختلف سال و بر حسب موقعیت های جغرافیایی هر شهر متفاوت می باشد. این محصول می تواند در اقلیم های مختلف و متفاوت تا 85 درصد انرژی مورد نیاز آب گرم مصرف کنندگان را تامین نماید. با توجه به مطالب گفته شده، در این پژوهش آنالیز فنی اقتصادی و زیست محیطی استفاده از سیستم های آبگرمکن خورشیدی در ساختمان های مسکونی صورت خواهد گرفت.
بنابر این مسئله اصلی این پژوهش باتوجه به هدف اصلی پژوهش عبارتست از اینکه:
” آیا استفاده از انرژی خورشیدی در مقایسه با گاز طبیعی مقرون به صرفه می باشد؟ “

1-2-     اهمیت و ضرورت تحقیق

یکی از عوامل موثر در حرکت به سمت توسعه ی پایدار، توسعه ی سیستم های انرژی کم هزینه، مطمئن و سازگار با محیط زیست است. بهبود راندمان مصرف انرژی و دیگر مواد اولیه و کاهش انتشار کربن، نقش مهمی در حرکت به سمت توسعه ی پایدار ایفا می کند. نیل به این اهداف، نیاز به نوآوری در فن آوری های بخش انرژی و ظهور فن آوری های جدید سازگار با محیط زیست است. بر اساس آمارهای به ثبت رسیده طی 30 سال گذشته احتیاجات انرژی جهان به مقدار قابل ملاحظه ای افزایش یافته است. در سال 1960 مصرف انرژی جهان معادل [4]Gtoe 3/3 بوده است. در سال 1990 این رقم به Gtoe 8/8 بالغ گردید، که دارای رشد متوسط سالانه 3/3 درصد می باشد و در مجموع 166 در صد افزایش نشان می دهد و در حال حاضر مصرف انرژی جهان  Gtoe/year 10 بوده و پیش بینی می شود این رقم در سال 2020 به Gtoe/year 14 افزایش یابد. این رقم نشان می دهد که میزان مصرف انرژی جهان در قرن آینده بالا می باشد و از آنجائیکه در حال حاضر 77 درصد کل انرژی مصرفی جهان را سوخت های فسیلی تامین می کنند این سوال مهم مطرح می شود که آیا منابع انرژی های فسیلی در قرنهای آینده، جوابگوی نیاز انرژی جهان برای بقا، تکامل و توسعه خواهند بود یا خیر؟ روند افزایشی مصرف انرژی، محدود بودن منابع انرژی های فسیلی و آلاینده بودن آنها، توجه به انرژی های جایگزین (انرژی های نو) ضروری به نظر می رسد. انرژی خورشیدی یکی از مهمترین انواع انرژی های نو است، این انرژی به عنوان یک منبع انرژی تجدیدپذیر، یکی از مهمترین گزینه های جایگزین برای سوخت های فسیلی به شمار می آید که نگرانی های بشر را در مورد پایان پذیری، افزایش آلودگی های ناشی از تبدیل آن به انرژی های دیگر و. . . . . بر طرف کرده است(عتابی و همکاران 1390).
خوشبختانه کشور ما به دلیل موقعیت ویژه ی جغرافیایی، توان بالایی در دریافت انرژی خورشیدی دارد، به طوری که میانگین سالانه ی تابش خورشیدی در کشور 5 کیلو وات ساعت در روز برآورد شده که این رقم در مقایسه با دیگر کشورها بسیار قابل ملاحظه است. بنابراین می توان با بهره گرفتن از انرژی خورشیدی در مناطق مختلف کشور به ویژه مناطق آفتاب خیز جنوب، ضمن بهره مندی از این انرژی رایگان و حفظ ذخایر فسیلی برای نسل های آینده، آلودگی های زیست محیطی را کاهش داده و زمینه را برای رسیدن به توسعه ی پایدار فراهم آورد. در این باره، صرفه جوییهای حاصل شده در بلند مدت (صرفه جویی در مصرف سوخت و صرفه جویی حاصل از کاهش آلودگی) می تواند شرکت های صنعتی را در تخصیص بهینه ی منابع محدود خود در تامین انرژی یاری رساند.

1-3-     اهداف مشخص تحقیق (شامل اهداف آرمانی، کلی، اهداف ویژه و كاربردی)

–        هدف کلی

با توجه به این که انرژی در زندگی نقش بسیار مهمی ایفا می کند و انرژی های تجدید نا پذیر از جمله سوخت های فسیلی، زغال، گاز های طبیعی رو به کاهش است و اثرات مخرب زیست محیطی نیز دارد استفاده از انرژی های نو (تجدید پذیر ) از جمله انرژی خورشیدی در حال حاضر بهترین گزینه برای جایگزینی انرژی های تجدید نا پذیر می باشد. پس اهداف این تحقیق موارد زیر را می توان نام برد:

• بررسی قیمت تمام شده انرژی خورشیدی در مقایسه با گاز طبیعی بخش خانگی با چشم انداز بالا بردن بهره وری انرژی

• محاسبه قیمت تمام شده استفاده از انرژی خورشیدی در بخش خانگی

• مقایسه بهای تمام شده انرژی خورشیدی با گاز طبیعی

–        در صورت داشتن هدف كاربردی، نام بهره‏وران ذكر شود

1-   نتایج این تحقیق می ­تواند برای وزارت نیرو، شرکتهای خصوصی و دولتی و خانوارها مورد استفاده قرار گیرد.

2-   مطالعه در زمینه انرژی های نو

–        اهداف آرمانی:

 جایگزینی انرژی خورشیدی با گازهای طبیعی موجب کاهش هزینه های انرژی مشتریان می گردد. همچنین از انتشار آلاینده ها تا حدودی جلوگیری می شود و با توجه به این که انرژی های تجدید ناپذیر رو به کاهش است این اقدام باعث می شود که نسل های آینده با بحران کمبود انرژی مواجه نشوند.
1 Parabolic Trough Concentrator
2 Power Tower
3 Dish Stirling
4 Giga tons of Oil Equivalent
) هر toe معادل 6/1 مگاوات و هر gtoe معادل 00000000/116مگاوات می باشد. )