برق خورشیدی به فرآیند تبدیل انرژی نور خورشید به انرژی الکتریکی گفته می‌شود. این تبدیل می‌تواند از طریق دو روش اصلی انجام شود: استفاده از سلول‌های فتوولتائیک (PV) و استفاده از سیستم‌های متمرکز خورشیدی (CSP) . در روش فتوولتائیک، نور خورشید به صورت مستقیم توسط سلول‌های خورشیدی به برق تبدیل می‌شود. در حالی که در سیستم‌های CSP، انرژی حرارتی از نور خورشید به ‌وسیله آینه‌ها یا عدسی‌ها متمرکز شده و سپس به برق تبدیل می‌شود. برق خورشیدی به عنوان یکی از پاک‌ ترین و تجدید پذیرترین منابع انرژی جهان شناخته می‌شود.

روند تولید برق خورشیدی

تولید برق خورشیدی معمولاً از طریق سلول‌های فتوولتائیک انجام می‌شود. این سلول‌ها از مواد نیمه‌ رسانا مانند سیلیکون ساخته شده‌اند که قادرند نور خورشید را جذب کرده و آن را به جریان الکتریکی مستقیم (DC) تبدیل کنند. سپس، این جریان DC از طریق اینورتر(sunverter) به جریان متناوب (AC) تبدیل می‌شود تا برای استفاده در شبکه برق و مصرف خانگی مناسب شود.

مراحل تولید برق خورشیدی به شرح زیر است؛ 

جذب نور خورشید: نور خورشید بر روی سلول‌های خورشیدی می‌تابد.

تحریک الکترون‌ها: انرژی نور خورشید، الکترون‌های مواد نیمه‌رسانا را تحریک می‌کند و باعث حرکت آنها می‌شود.

ایجاد جریان الکتریکی: حرکت الکترون‌ها جریان الکتریکی ایجاد می‌کند که به‌ صورت جریان DC تولید می‌شود.

تبدیل به جریان AC: این جریان توسط اینورتر به جریان AC تبدیل شده و آماده مصرف می‌شود.

در این فرآیند، پتانسیل انرژی خورشیدی به طور مستقیم به برق تبدیل می‌شود و هیچ گونه آلودگی یا گازهای گلخانه‌ای به محیط زیست وارد نمی‌شود.

 روند تولید برق خورشیدی

چگونگی  تولید برق در پنل های خورشیدی ؟

پنل‌های خورشیدی یا سلول‌های فتوولتائیک نقش اصلی را در فرآیند تولید برق خورشیدی دارند. سلول‌های خورشیدی از دو لایه تشکیل شده‌اند؛ لایه منفی در بالای سلول و لایه مثبت در پایین آن. لایه منفی از ترکیب سیلیکون و فسفر ساخته شده است که الکترون‌های اضافی به آن می‌دهد، در حالی که لایه مثبت از ترکیب سیلیکون و بور ساخته شده است و فاقد الکترون است و حفره‌های الکترونی ایجاد می‌کند که الکترون‌ها را جذب می‌کنند. زمانی که این دو لایه مثبت و منفی به هم متصل می‌شوند، الکترون‌های نزدیک به محل تماس این لایه‌ها، حفره‌های الکترونی را پر می‌کنند و در نتیجه یک ناحیه جدید به نام ناحیه تخلیه در محل اتصال این لایه‌ها به وجود می‌آید. در ناحیه تخلیه، همه حفره‌های الکترونی با الکترون‌ها پر می‌شوند و یک حالت متعادل و الکتریکی خنثی ایجاد می‌شود. این ناحیه به عنوان یک مانع عمل کرده و از حرکت الکترون‌های اضافی از لایه بالا به لایه پایین جلوگیری می‌کند.

حال، زمانی که نور خورشید به سلول خورشیدی می‌تابد، نور شامل فوتون‌هایی است که باعث می‌شود الکترون‌ها در ناحیه تخلیه از حفره‌های خود آزاد شوند. الکترون‌های آزاد شده به سمت بالا حرکت می‌کنند، در حالی که حفره‌های الکترونی به سمت پایین جابه‌جا می‌شوند. در این لحظه، ناحیه بالای سلول پر از الکترون می‌شود و ناحیه پایین پر از حفره‌های الکترونی می‌گردد. وقتی یک رسانا نواحی بالا و پایین را به هم وصل می‌کند، الکترون‌ها جذب شده و حفره‌های الکترونی در ناحیه پایین را پر می‌کنند. پس از پر شدن حفره‌ها در ناحیه پایین، الکترون‌ها به ناحیه تخلیه بازمی‌گردند. این فرآیند به طور مداوم تا زمانی که نور خورشید  به سلول خورشیدی بتابد ادامه پیدا می‌کند. بنابراین، تولید برق در یک سلول خورشیدی به دلیل حرکت الکترون‌ها به داخل و خارج از حفره‌های الکترونی است. الکترون‌ها به طور طبیعی به سمت حفره‌های الکترونی حرکت می‌کنند، در حالی که نور خورشید الکترون‌ها را از حفره‌ها آزاد می‌کند. این مکانیزم یک جریان پیوسته   DCاز الکترون‌ها ایجاد می‌کند، فرآیندی که به اثر فتوولتائیک معروف است ایجاد می گردد.

چگونگی تولید برق در پنل های خورشیدی

انواع پنل خورشیدی

پنل‌های خورشیدی مونوکریستالی: از سیلیکون خالص ساخته می‌شوند و عملکرد بالایی دارند.

پنل‌های خورشیدی پلی‌کریستالی: از سیلیکون بازیافتی ساخته می‌شوند و هزینه کمتری دارند، اما بازدهی کمتری نسبت به پنل مونوکریستالی دارند.

پنل‌های خورشیدی فیلم نازک: این پنل‌ها به دلیل انعطاف‌ پذیری و هزینه پایین‌تر برای برخی کاربردها مانند نصب و اجرا در روی سقف‌های ساختمان‌ها مناسب هستند.

هر یک از این پنل‌ها براساس  نوع و کاربرد، می‌توانند میزان متفاوتی از انرژی الکتریکی را تولید کنند. استفاده از پنل‌های خورشیدی با کارایی بالا به میزان قابل توجهی تولید برق خورشیدی را افزایش می‌دهد.

دماتـجهـیز، انتخـاب و قیــمت تـجهیــزات تـــهویه و تاســیســات (از سال ۱۳۸۳)

نقش اینورتر در برق خورشیدی

اینورتر یکی از اجزای کلیدی در سیستم‌های برق خورشیدی است که وظیفه تبدیل جریان مستقیم (DC) تولید شده توسط پنل‌های خورشیدی به جریان متناوب (AC) را بر عهده دارد. این تبدیل ضروری است؛ زیرا بیشتر دستگاه‌ها و تجهیزات خانگی و صنعتی از جریان متناوب استفاده می‌کنند. اینورترها همچنین قابلیت مدیریت و بهینه‌ سازی توان تولیدی سیستم خورشیدی را دارند و برخی مدل‌ها به قابلیت‌های پیشرفته‌ای مانند مانیتورینگ عملکرد، هماهنگی با شبکه برق و حفاظت در برابر نوسانات ولتاژ مجهز هستند. انتخاب یک اینورتر مناسب با بازدهی بالا می‌تواند تأثیر چشم گیری بر عملکرد سیستم خورشیدی شما داشته باشد. 

 

حداقل اجزاء اصلی هر سیستم برق خورشیدی :

الف)پنل های( سلول فتوولتائیک) تولید برق خورشیدی با سطح و تعداد کافی

ب) سان ورتر جهت تبدیل برق تولیدی DC   به  AC   قابل مصرف در تجهیزات الکتریکی 

ج ) باطری های ذخیره انرژی  خورشیدی برای مصارف برق در شب یا روز های ابری 

اجزای سیستم برق خورشیدی

اقتصادی بودن برق خورشیدی

اگرچه هزینه‌های اولیه نصب پنل‌های خورشیدی، سان ورتر و باتری های ذخیره برق خورشیدی نسبتاً بالا است، اما در درازمدت می‌تواند منجر به کاهش قابل توجه هزینه‌های انرژی شود. به ‌ویژه در مناطقی که هزینه برق شبکه بالاست، بازگشت سرمایه در مدت زمان کوتاه تری انجام می‌شود. مشوق‌های دولتی مانند یارانه‌ها و تسهیلات مالی نیز به کاهش هزینه‌ های اولیه نصب تجهیز سیستم برق خورشیدی برای مصارف مختلف کمک می‌کنند.

تولید برق خورشیدی در شب

یکی از چالش‌های بزرگ در استفاده از انرژی خورشیدی، تولید برق در شب است. از آنجا که پنل‌های خورشیدی تنها در روز و هنگامی که نور خورشید وجود دارد، قادر به تولید برق هستند، نیاز به ذخیره‌سازی انرژی در برای تامین الکتریکی در شب وجود دارد. برای حل این مشکل، روش‌های مختلفی برای ذخیره‌ سازی انرژی خورشیدی وجود دارد:

باتری‌های ذخیره ‌سازی انرژی: باتری‌ها می‌توانند انرژی تولید شده در طول روز را ذخیره کرده و در شب یا در مواقع ابری از آن استفاده کنند.

سیستم‌های ذخیره‌سازی انرژی با استفاده از گرما (ترمودینامیکی): این سیستم‌ها انرژی حرارتی را ذخیره کرده و در شب به برق مصرفی تبدیل می‌کنند.

شبکه‌های برق هوشمند: این سیستم‌ها قادرند انرژی تولیدی از منابع مختلف، از جمله انرژی خورشیدی، را مدیریت کنند تا در مواقعی که پنل‌ها قادر به تولید برق نیستند، از منابع دیگر برق مورد نیاز تأمین شود.

این فناوری‌ها در حال پیشرفت هستند و امکان تأمین انرژی خورشیدی ۲۴ ساعته را در آینده نزدیک بصورت کاملاً مطمئن تر وپایدار

 فراهم خواهند کرد.

کاربرد و مزایای برق خورشیدی

برق خورشیدی کاربردهای فراوانی دارد و می‌توان از آن برای تأمین انرژی الکتریکی  در خانه‌ها، ویلاها، صنایع، و حتی نیروگاه ‌های بزرگ استفاده کرد. برخی از مهم ‌ترین کاربردهای برق خورشیدی عبارتند از:

خانه سازی: پنل‌های خورشیدی می‌توانند در سقف منازل یا ویلاها نصب شوند تا برق مورد نیاز خانه ومحل زندگی شما  را تأمین کنند.

کشاورزی: در مناطق کشاورزی، از پنل‌های خورشیدی برای تأمین انرژی پمپاژ آب و تأسیسات دیگر استفاده می‌شود.

صنعت: کارخانه‌ها و صنایع می‌توانند از پنل‌های برق خورشیدی برای تأمین بخشی یا تمامی  انرژی مورد نیاز خود استفاده کنند.

نیروگاه‌های خورشیدی: در مقیاس بزرگ، نیروگاه‌های خورشیدی می‌توانند برق تولید کرده و آن را به شبکه برق عمومی عرضه کنند.

انرژی تجدید پذیر و پایدار: انرژی خورشید منبعی نامحدود وپایدا است که هیچ‌ گاه تمام نمی‌شود.

کاهش هزینه‌های انرژی: در درازمدت، استفاده از انرژی خورشیدی می‌تواند هزینه‌های مصرف انرژی را کاهش دهد.

کاهش آلایندگی محیط زیست: تولید برق از پنل‌های خورشیدی هیچ‌گونه گاز گلخانه‌ ای یا آلودگی تولید نمی‌کند.

استقلال انرژی: استفاده از انرژی خورشیدی می‌تواند به خانه‌ها، ویلاها و شرکت‌ها استقلال انرژی بدهد و آنها را از وابستگی به شبکه برق عمومی کشور بی‌ نیاز کند.

بگرمکن‌های خورشیدی: آبگرمکن‌های خورشیدی با استفاده از انرژی خورشیدی آب را گرم می‌کنند و به‌عنوان جایگزینی اقتصادی و سازگار با محیط زیست برای آبگرمکن‌های برقی یا گازی عمل می‌کنند. این سیستم‌ها به ویژه در مناطق آفتابی می‌توانند نقش مؤثری در کاهش مصرف انرژی و هزینه‌های مربوطه داشته باشند.

 کاربرد و مزایای برق خورشیدی

چشم‌انداز برق خورشیدی در ایران

فلات ایران به دلیل موقعیت جغرافیایی خاص خود از نظر مدار جغرافیایی، زاویه تابش نور خورشید و خصوصاً واقع شدن در ارتفاع، پتانسیل بسیار بالایی برای تولید برق خورشیدی دارد. ایران با تابش متوسط حدود ۲۵۰۰ ساعت نور خورشید در سال، یکی از کشورهایی است که می‌تواند از انرژی خورشیدی به ‌طور گسترده استفاده کند. در حال حاضر، ایران به یکی از کشورهای پیشرو در زمینه توسعه انرژی‌های تجدید پذیر تبدیل شده است و این روند در حال افزایش است.

از سوی دیگر، دولت ایران برای توسعه انرژی خورشیدی در کشور، برنامه‌های حمایتی متعددی ارائه کرده است، از جمله یارانه‌های ویژه برای نصب پنل‌های خورشیدی و تسهیلات مالی برای پروژه‌های بزرگ مقیاس خورشیدی. ایران همچنین در حال توسعه پروژه‌های بزرگ نیروگاه‌های خورشیدی در مناطق مختلف کشور است.

با توجه به ذخایر غنی انرژی خورشیدی در ایران، پیش ‌بینی می‌شود که در آینده‌ای نزدیک، این کشور به یکی از قطب‌های تولید انرژی خورشیدی در منطقه تبدیل شود. این تحول سریعاً می‌تواند به کاهش وابستگی ایران به سوخت‌های فسیلی، نیروگاه های هسته ای پر هزینه و کاهش آلودگی هوا کمک کند.

دماتـجهـیز، انتخـاب و قیــمت تـجهیــزات تـــهویه و تاســیســات (از سال ۱۳۸۳)

نتیجه‌گیری 

برق خورشیدی یک منبع انرژی پاک و تجدید پذیر است که در دهه‌ های اخیر به عنوان یکی از مهم ‌ترین گزینه‌ها برای تولید برق در جهان مطرح شده است. با وجود چالش‌هایی مانند هزینه‌های اولیه بالا و نیاز به ذخیره‌سازی انرژی، این فناوری در حال پیشرفت خوبیاست و به سرعت می‌تواند به یک راه‌ حل عمده برای تأمین انرژی خصوصاً در ایران  حتی بسیاری از کشور های  جهان تبدیل شود. خصوصاً در فلات ایران ، با توجه به منابع بی‌ پایان نور خورشید و اعلام  برنامه‌های حمایتی دولت، چشم ‌انداز تولید و استفاده از انرژی خورشیدی بسیار روشن است.

 

ئماتجهیز

منتظر تماس و مشتاق دیدارتان در مجموعه تخصصی دمـاتجهیــز هستیم

با اشتراک گذاری مقاله فوق در شبکه های اجتماعی، دوستان خود را از مطالب مهم آن آگاه سازید

whatsapp تلگرام instagram linkedin twitter
eitta rubika igap

دیدگاه‌ها (0)

دیدگاهی یافت نشد

ثبت دیدگاه

سبد خرید

سبد خرید شما خالیست

 

حساب کاربری

حساب کاربری

منو
حساب کاربری ندارید؟
ثبت نام