انرژی خورشیدی چیست؟

خورشید منبع عظیم انرژی بلکه سرآغاز حیات و منشاء تمام انرژیهای دیگر است. در حدود ۶۰۰۰ میلیون سال از تولد این گوی آتشین می‌گذرد و 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 به‌عنوان منبع عظیم انرژی تا ۵ میلیارد سال آینده به حساب آورد.

خورشید از گازهایی نظیر هیدروژن (۸/۸۶ درصد) هلیوم (۳ درصد) و ۶۳ عنصر دیگر که مهم‌ترین آنهااکسیژن، کربن، نئون و نیتروژن است تشکیل شده‌است.

میزان دما در مرکز خورشید حدود ۱۰ تا ۱۴ میلیون درجه سانتیگراد می‌باشد که از سطح آن با حرارتی نزدیک به ۵۶۰۰ درجه و به صورت امواج الکترو مغناطیسی در فضا منتشر می‌شود.

زمین در فاصله ۱۵۰ میلیون کیلومتری خورشید واقع است و ۸ دقیقه و ۱۸ ثانیه طول می‌کشد تا نور خورشید به زمین برسد. بنابراین سهم زمین در دریافت انرژی از خورشید میزان کمی از کل انرژی تابشی آن می‌باشد. حتی سوختهای فسیلی ذخیره شده در زمین، انرژیهای باد، آبشار، امواج دریاها و بسیاری موارد دیگر از جمله نتایج همین انرژی دریافتی زمین از خورشید می‌باشد.

انرژی خورشید به طور مستقیم یا غیر مستقیم می‌تواند دیگر اشکال انرژی تبدیل شود، همانند گرما و الکتریسیته . موانع اصلی استفاده از انرژی خورشیدی شامل متغیر و متناوب بودن میزان انرژی و توزیع بسیار وسیع آن است.

انرژی خورشید برای حرارت آب، استفاده دینامیکی، حرارت فضایی ساختمانها، خشک کردن تولیدات کشاورزی و تولید انرژی الکتریسیته مورد استفاده قرار می‌گیرد .

صفحات خورشیدی، از ترکیبات نیمه هادی ساخته شده اند که وظیفه آن ها تبدیل انرژی نورانی خورشید به انرژی الکتریکی می باشد. این صفحات با نام فتوولتائیک (PhotoVoltaic) یا سولار (Solar) شناخته می شوند. صفحات فتوولتائیک (PhotoVoltaic) از نظر تکنولوژی به ۳ دسته تقسیم بندی می شوند. صفحات فتوولتائیک پلی کریستال (Photovoltaic Polycrystalline Panels)، صفحات فتوولتائیک مونوکریستال (Photovoltaic Monocrystalline Panels) و صفحات فتوولتائیک نواری (Thin Film).

در کشور ما می‌توان از صفحات خورشیدی قابل نصب روی سقف منازل و شرکت‌های دولتی به‌منظور صرفه‌جویی در انرژی استفاده کرد.البته با استفاده از انرژی خورشیدی نمی‌توان تمامی برق مورد نیاز یک واحد مسکونی و مخصوصا یک شرکت بزرگ را تأمین کرد اما می‌توان با تأمین بخشی از الکتریسیته مورد نیاز، بخش دیگر را ذخیره کرد.از سوی دیگر می‌توان از فناوری صفحات خورشیدی در جاده‌ها و خیابان‌ها برای تولید برق نیز استفاده کرد.

تفاوت سلول خورشیدی با صفحه خورشیدی چیست؟

از نظر عملکرد تفاوتی ندارند. از کنار هم قرار دادن تعدادی سلولو خورشیدی (PV Cell) یک ماژول خورشیدی (PV Module) ساخته می شود. از قرار دادن چند ماژول خورشیدی (PV Module) در کنار هم یک صفحه خورشیدی (PV Panel) ساخته می شود که عموما در مصارف بزرگ ردیف های زیادی از صفحه خورشیدی (PV Panel) در کنار هم قرار می گیرند و یک سری خورشیدی (PV Array) تشکیل می دهند.

مزایای صفحات فتوولتائیک نواری (Thin Film) چیست؟

انرژی فتو ولتایک تبدیل نور خورشید به الکتریسیته از طریق یک سلول فتو ولتاتیک (pvs) می‌باشد، که بطور معمول یک سلول خورشیدی نامیده می‌شود. سلول خورشیدی یک ابزار غیر مکانیکی است که معمولاً از آلیاز سیلیکون ساخته شده‌است.

نور خورشید از فوتونها یا ذرات انرزی خورشیدی ساخته شده‌است. این فوتونها مقادیر متغیر انرژی را شامل می‌شوند مشابه طول موجهای متفاوت طیفهای نوری هستند .

صفحات فتوولتائیک نواری (Thin Film) بسیار سبک و باریک بوده و به همین علت از انعطاف پذیری بالایی در کاربردهای متفاوت برخوردار هستند. از نظر تکنولوژیکی جدیدترین نوع صفحات بوده و البته به دلیل نوع نیمه هادی های مصرفی در آن ها از بازده (راندمان) کمتری نسبت به صفحات کریستالی برخوردار هستند.

انواع سیستم های خورشیدی (Solar Panel) قابل اجرا کدام هستند؟

سیستم های خورشیدی (Photovoltaic) بر اساس نحوه استفاده به دو دسته متصل به شبکه (On Grid) و مستقل از شبکه (Off Grid) تقسیم بندی می شوند.

کاربرد دسته اول (On Grid) بیشتر در مناطق شهری و نزدیک به شبکه برق استفاده می شود. از مزایای آن کاهش مصرف برق بوده و می تواند نیاز به انرژی را تا حد قابل قبولی در ساعات روز برآورده کند.

دسته دوم (Off Grid) بیشتر در مناطق دور از شهر یا دور از شبکه برق کاربرد داشته و به طور کاملا مستقل در طول شبانه روز وظیفه تامین برق را بر عهده دارد.

استفاده از صفحات خورشیدی در به دست آوردن انرژ ی فضاپیما

صفحات خورشیدی برای به دست آوردن انرژی فضاپیما مورد استفاده واقع می شوند. مقدار زیادی از نور خورشید در فضا وجود دارد که می شود از آن برای تهیه الکتریسیته استفاده نمود. صفحات خورشیدی، روی بدنه فضاپیما را توسط خانه های ردیف به ردیف که از سیلیکون درست شده اند پوشانده است. هر خانه قادر به تولید یک جریان ضعیف الکتریسیته از خورشید می باشد.صفحات خورشیدی همچنین آرایه های خورشیدی نیز خوانده می شوند.

عوامل مهم و کلیدی در انتخاب ماژول های خورشیدی (PV Modules) چیست؟

در انتخاب ماژول های خورشیدی (PV Modules) باید به نکات زیر توجه داشت:

بازده (Efficiency): امروزه ماژول هایی با بازده ۱۰ الی ۱۸ درصد به صورت عملی در بازار وجود دارند. البته این مقادیر روز به روز در حال پیشرفت بوده و در نمونه های آزمایشگاهی تا کنون به مرز ۴۲% نیز رشیده است.

ولتاژ (Vmax): ماکزیمم ولتاژی است که یک ماژول خورشیدی (PV Module) قادر به تامین آن می باشد و عموما در رنج ۱۲، ۲۴ و ۴۸ در اختیار مصرف کننده قرار می گیرد.

جریان (Imax): ماکزیمم جریان تولیدی یک ماژول خورشیدی (PV Module) بوده که در طراحی سیستم ها نقش تعیین کننده ای دارد.

توان ماکزیمم (Pmax): حداکثر توانی است که یک ماژول خورشیدی (PV Module) قادر به تامین آن بوده است. این مقدار حاصلضرب مقدار ولتاژ (در حالت مدار باز) در مقدار جریان (در حالت اتصال کوتاه) در ضریبی به نام ضریب تامین (Fill Factor) می باشد.

Pmax = Voc * Isc * F.F

هر چه مقدار F.F به عدد یک نزدیک تر باشد به معنی کیفیت بالاتر ماژول خورشیدی است.

کاربردهای انرژی خورشید

در عصر حاضر از انرژی خورشیدی توسط سیستم‌های مختلف استفاده می‌شود که عبارت‌اند از:

استفاده از انرژی حرارتی خورشید برای مصارف خانگی، صنعتی و نیروگاهی.

تبدیل مستقیم پرتوهای خورشید به الکتریسیته بوسیله تجهیزاتی به نام فتوولتائیک.

– منبع

Hits: 0