پنل خورشیدی و انرژی سبز - وبلاگ سرویس اول - وبلاگ سرویس اول
عنوان پست میاد اینجا

پنل خورشیدی و انرژی سبز

امروزه با توجه به آلودگی‌های زیست‌محیطی و حجم زیاد آلاینده‌های کربنی، تغییرات محسوسی بر اثر انباشت گازهای گلخانه‌ای در جو، پدید آمده است. از طرفی کاهش ذخیره سوخت‌های فسیلی و منابع انرژی تجدیدناپذیر یکی از مشکلات و دغدغه‌های دنیای صنعتی امروز به‌‌شمار می‌‌رود. این مسائل سبب شده دولت‌ها جهت سرمایه‌‌گذاری و گسترش استفاده از انرژی‌‌های نو، سبز و تجدیدپذیر اقدامات ویژه‌‌ای انجام دهند.

انرژی خورشیدی، بادی، آبی، بیوماس، بیوگاز و انرژی زمین‌‌گرمایی از مهم‌‌ترین انرژی‌‌های سبز محسوب می‌‌شوند. تولید برق یکی از کاربردهای مهم انرژی سبز است و افزایش جمعیت و نیاز روز افزون جهان به انرژی الکتریکی سبب شده منابع انرژی‌‌های تجدیدپذیر و پاک بیش از پیش مورد توجه قرار گیرند. با توجه به این‌‌که ایران بر روی کمربند خورشیدی جهان قرار گرفته و بیشتر مناطق آن در اکثر فصول سال از تابش نور خورشید بهره‌‌مند هستند، بنابراین می‌‌توان از این انرژی با استفاده از تکنولوژی پنل‌‌های خورشیدی در جهت تولید برق بهره گرفت. از این‌‌رو در این مقاله سیستم پنل‌‌های خورشیدی، نحوه کارکرد، کاربرد و نقش آن‌‌ها به عنوان انرژی سبز تشریح شده‌‌ است.

  • مفهوم انرژی سبز

  • انرژی سبز به منابعی ا
  • ز انرژی گفته می‌‌شود که در هماهنگی با محیط‌‌زیست هستند و فرآیند استخراج، تولید و مصرف انرژی از آن‌‌ها هیچ‌‌گونه آثار مخرب زیست‌‌محیطی را به‌‌همراه ندارد. استفاده از کلمه سبز برای این انرژی‌‌ها به علت شباهت آن‌‌ها به گیاهان در عدم تولید دی‌‌اکسید کربن است. انرژی‌‌های سبز زیرمجموعه‌‌ای از انرژی‌‌های تجدیدپذیر و پایدار به‌‌شمار می‌‌آیند که به علت نامحدود بودن، استفاده از آن‌‌ها توانایی نسل‌‌های آینده را برای تأمین نیازهایشان به خطر نمی‌‌اندازد. امروزه توجه دولت‌‌ها به انرژی‌‌های سبز علاوه بر جنبه‌‌ زیست‌‌محیطی، از لحاظ اقتصادی نیز اهمیت پیدا کرده زیرا آن‌‌ها را از منابع تجدیدناپذیر سوخت‌‌های فسیلی بی‌‌نیاز می‌‌سازد. بیشترین کاربرد انرژی سبز در تولید الکتریسیته است. به ازای هر کیلو وات ساعت برق تولیدی توسط انرژی‌‌های سبز به جای زغال سنگ، از پخش یک کیلوگرم دی‌‌اکسید کربن جلوگیری به عمل می‌‌آید.

 

  • انرژی خورشیدی

انرژی خورشیدی وسیع‌‌ترین منبع انرژی در کره زمین است. استفاده از این منبع تجدیدپذیر و نامحدود که جزء انرژی‌‌های پاک و سبز محسوب می‌‌شود هیچ اثر زیان‌‌باری بر محیط‌‌زیست ندارد. مقدار انرژی که از پرتوهای خورشید در طول یک ساعت به زمین می‌‌رسد، بیشتر از مصرف سالیانه ساکنان زمین است. روش‌‌های مختلفی برای استفاده از انرژی بی‌‌پایان خورشید وجود دارد اما رایج‌‌ترین راه بهره‌‌گیری از این منبع، تبدیل انرژی پرتوهای خورشید به انرژی الکتریکی است. تولید جریان الکتریکی از طریق انرژی خورشیدی به دو صورت انجام می‌‌شود:

  1. تبدیل مستقیم نور خورشید به الکتریسیته که از طریق پدیده فتوولتائیک صورت می‌‌گیرد.
  2. استفاده از انرژی خورشید در نیروگاه‌‌های خورشیدی: با متمرکز کردن انرژی تابشی و ایجاد درجه حرارت بالا، انرژی حاصل شده به وسیله مبدل‌‌های حرارتی، توربین ژنراتورها و موتورهای بخار به انرژی الکتریکی تبدیل می‌‌شود.

 

  • پنل خورشیدی

 

پنل‌‌های خورشیدی بر اساس سیستم فتوولتائیک انرژی نورانی خورشید را جذب و به انرژی الکتریکی تبدیل می‌‌کنند. به‌‌کارگیری پنل‌‌های خورشیدی یکی از بهترین راه‌‌های صرفه‌‌جویی در مصرف برق، به حداقل رساندن هزینه‌‌های مصرف برق و خدمات‌‌رسانی به مناطق فاقد شبکه سراسری برق است.

  • اصول کار پنل‌‌های خورشیدی

اساس کار پنل‌‌های خورشیدی بر پدیده فتوولتائیک استوار است. کلمه فتوولتائیک از دو بخش فتو به معنی نور و ولتائیک به معنی تولید ولتاژ تشکیل شده است. در واقع تبدیل نور خورشید به الکتریسیته از طریق سلول‌‌های خورشیدی را پدیده فتوولتائیک می‌‌نامند. نور خورشید از فوتون‌‌ها و ذرات انرژی تشکیل شده و در هنگام برخورد با یک سلول خورشیدی یکی از سه حالت انعکاس، عبور یا جذب برای آن اتفاق می‌‌افتد.

تولید الکتریسیته فقط توسط فوتون‌‌هایی که جذب سلول خورشیدی می‌‌شوند امکان‌‌پذیر است. سلول‌‌های خورشیدی از جنس آلیاژ نیمه‌‌رسانای سیلیکون ساخته شده‌‌اند و زمانی که به اندازه کافی فوتون‌‌های خورشید را جذب کنند، الکترون از اتم‌‌های آن‌‌ها جابه‌‌جا شده و با ایجاد اختلاف پتانسیل بین دو الکترود مثبت و منفی سیلیکون نوع N و P، جریان الکتریکی تولید می‌‌شود. از آن‌‌جایی که انرژی تولید شده از یک سلول خورشیدی محدود است، با سری و موازی کردن آن‌‌ها، پنل‌‌های خورشیدی شکل می‌‌گیرند که جریان و ولتاژ قابل توجهی را تولید می‌‌کنند.

  • روش‌‌های به‌کارگیری پنل‌‌های خورشیدی

    متصل به شبکه سراسری برق

در این روش انرژی الکتریکی تولید شده در سیستم فتوولتائیک با به‌‌کارگیری تجهیزات الکتریکی مبدل جریان مستقیم به جریان متناوب، با تغییر شکل و مطابقت مقدار ولتاژ و فرکانس با شبکه سراسری، به شبکه سراسری برق متصل می‌‌شود. انتقال ولتاژ و جریان حاصل شده در این سیستم به شبکه سراسری برق، از افت ولتاژ شبکه توزیع برق و فشار بر روی نیروگاه‌‌های تولید برق می‌‌کاهد. با استفاده از این روش و به‌‌کارگیری پانل‌‌های خورشیدی برای هر مشترک شبکه سراسری، می‌‌توان علاوه بر تأمین انرژی الکتریکی مورد استفاده مصرف کننده، مازاد انرژی را به شبکه سراسری برق منتقل کرد.

 

         مستقل از شبکه سراسری برق

تأمین انرژی مناطق دورافتاده یا فاقد شبکه سراسری برق مانند ایستگاه‌‌های مخابراتی و تلویزیونی، چادرهای عشایری، خانه‌‌ها و کلبه‌‌های روستایی با استفاده از پنل خورشیدی امکان‌‌پذیر است. این بخش در کشورهای در حال توسعه بسیار کاربرد دارد. به عنوان مثال کشور اندونزی در سال ۲۰۰۷ جهت تأمین برق ۱۵۰۰۰ هزار خانوار روستایی در مناطق دورافتاده، از این روش بهره گرفت. عدم نیاز به مصرف سوخت و تعمیر و نگهداری مداوم با طول عمر زیاد از مزایای استفاده از این سیستم خصوصاً در مناطق محروم است.

به‌‌کارگیری چند عدد باتری برای ذخیره انرژی تولید شده از پانل خورشیدی، جریان الکتریکی نقاطی را که به برق شهری دسترسی ندارند امکان‌‌پذیر می‌‌سازد. انرژی الکتریکی تولید شده توسط سلول‌‌های فتوولتائیک از طریق شارژر کنترلر در باتری خورشیدی ذخیره می‌‌شود. سپس این انرژی توسط مصرف کننده‌‌های DC و AC در زمان‌‌های مختلف مورد استفاده قرار می‌‌گیرد.

 

کاربردهای پنل‌‌ خورشیدی

  • در حیطه فضانوردی و جهت تأمین انرژی مورد نیاز ماهواره‌‌ها برای ارسال پیام

  • تأمین روشنایی

بیشترین کاربرد سیستم‌‌های فتوولتائیک در سراسر دنیا، تأمین روشنایی است که باعث شده سالانه تعداد زیادی از آن‌‌ها نصب و راه‌‌اندازی شوند. تأمین برق جاده و تونل‌‌ها، چراغ‌‌های راهنمایی رانندگی، فانوس‌‌های دریایی، ایستگاه‌‌های بین‌‌راهی، تأمین برق پاسگاه‌‌های مرزی فاقد شبکه برق، تأمین برق نواحی شکاربانی و نقاط حفاظت‌شده مانند جزایر دور افتاده که از لحاظ نظامی حائز اهمیت هستند و تأمین برق مناطقی که از نعمت برق برخوردار نیستند، از کاربردهای این سیستم در زمینه روشنایی است.

نمونه‌‌ای از کاربرد پنل‌‌های خورشیدی در تأمین روشنایی جاده‌‌ها

  • مصارف واحدهای مسکونی و تجاری

با استفاده از سیستم‌‌های ذخیره کننده الکتریکی در پنل‌‌های خورشیدی می‌‌توان از آن برای کلیه لوازم برق منازل شهری و روستایی یا مراکز تجاری بهره برد. در این روش با به‌‌کارگیری پنل‌‌های خورشیدی سقفی انرژی مورد نیاز الکتریکی واحد تجاری یا خانگی تأمین می‌‌شود.

 

به‌‌کارگیری پنل‌‌های خورشیدی سقفی برای مصارف خانگی

  • سیستم پمپاژ خورشیدی

استفاده از سیستم پمپ فتوولتائیک در استخراج آب از چاه‌‌ها، قنات، چشمه، رودخانه، جهت مصارف آبیاری، پرورش ماهی، آبشخور حیوانات و پمپ آب در آب‌‌نماها از کاربردهای متنوع این سیستم خورشیدی است.

 

نمونه‌‌ای از کاربرد پنل‌‌های خورشیدی در پمپاژ آب

  • سیستم تغذیه کننده ایستگاه‌‌های مخابراتی و زلزله‌‌نگاری

سیستم تغذیه معمولاً برای ایستگاه‌‌های مخابراتی و زلزله‌‌نگاری که در مناطق صعب‌‌العبور واقع شده‌‌اند استفاده می‌‌شود. به‌‌کارگیری پنل‌‌ خورشیدی در این مناطق که فاقد شبکه سراسری برق هستند و احداث پست فشار قوی در آن‌‌ها صرفه اقتصادی ندارد، بسیار کاربردی است.

  • سلول‌‌های خورشیدی در لوازمی که با باطری کار می‌‌کنند مانند ماشین حساب، ساعت، رادیو، ضبط صوت و وسایل بازی کودکان نیز کاربرد دارند.

  • یخچال‌‌های خورشیدی

یخچال‌‌های خورشیدی، جهت ارائه خدمات بهداشتی و تغذیه‌‌ای در نواحی دورافتاده و صعب‌‌العبور مورد استفاده قرار می‌‌گیرند. کارایی بالای این یخچال‌‌ها باعث شده تعداد زیادی از آن‌‌ها برای مصارف بهداشتی و درمانی در آفریقا به‌‌کار گرفته شوند.

نمونه‌‌ای از یخچال خورشیدی

  • سیستم تغذیه‌کننده قابل حمل

این سیستم‌‌ها با قابلیت جابه‌‌جایی و سهولت در نصب و راه‌‌اندازی برای تأمین برق اضطراری در مواقع بروز حوادث غیر منتظره و یا به عنوان سیستم ذخیره در چادرهای عشایری و کمپ‌‌های جنگلی مورد استفاده قرار می‌‌گیرند.

 

مزایای پنل‌‌های خورشیدی

انرژی خورشیدی، مهم‌ترین منبع انرژی تجدیدپذیر است که مانند سوخت‌‌های فسیلی و انرژی‌‌های هسته‌‌ای ضایعات، پسماند و آلودگی‌‌های زیان‌‌بار زیست‌‌محیطی تولید نمی‌‌کند. پنل‌‌های خورشیدی منبعی از تولید کننده‌‌های انرژی به‌‌شمار می‌‌آیند که به سوخت نیاز ندارند و با عدم ایجاد آثار مخرب زیست‌‌محیطی مانند دی‌‌اکسید کربن و مونواکسید کربن، پاک‌‌ترین نوع انرژی محسوب می‌‌شوند.

سیستم‌‌های فتوولتائیک ضریب ایمنی بالایی داشته و در هر نقطه‌‌ای از کره زمین مانند مناطق استوایی، مناطق معتدل و سرد، شهرها و روستاهای دور افتاده قابل استفاده هستند.

با توجه به حالت مدلی صفحات فتوولتائیک، امکان ساخت آن‌‌ها در مقیاس‌‌های مختلف و اندازه‌‌های بزرگ وجود دارد. این تکنولوژی قادر است انرژی الکتریکی را از واحد میلی وات تا مگاوات تولید کند.

پنل‌‌های خورشیدی بسیار آرام و ساکت عمل می‌‌کند بنابراین بدون ایجاد هیچ‌‌گونه صدایی، آلودگی صوتی به‌‌همراه ندارد.

سلول‌‌های خورشیدی دارای عمر طولانی هستند. عمر مفید این سلول‌‌ها در حدود ۲۵ سال است اما لوازم جانبی آن مانند باطری‌‌ها که برای ذخیره انرژی به کار می‌‌روند، عمر کوتاه‌‌تری دارند.

نصب سلول‌‌های خورشیدی بسیار ساده است و در صورت نصب صحیح به هیچ‌‌گونه تجهیزات اضافی و خدمات بعدی نیاز پیدا نمی‌‌کنند.

ماده استفاده شده در این سلول‌‌ها بی‌‌خطر است و در هنگام کار هیچ تشعشعی از خود ساطع نمی‌‌کند.

 

یک راه سبز، پنل خورشیدی

با توجه به افزایش جمعیت جهان تقاضا برای منابع انرژی نیز افزایش می‌‌یابد. بخش زیادی از مردم جهان برای تأمین نیازهایشان به سوخت‌‌های فسیلی مانند نفت، گاز و زغال‌‌سنگ متکی هستند. این انرژی‌‌ها علاوه بر تجدیدناپذیر بودن آلودگی‌‌های زیان‌‌بار زیست‌‌محیطی را نیز به همراه دارد؛ اما انرژی خورشیدی یکی از مهم‌ترین منابع انرژی‌‌های تجدیدپذیر و پاک است که همواره به صورت رایگان در دسترس افراد قرار می‌‌گیرد. انرژی خورشیدی کاربردهای فراوانی دارد اما تولید الکتریسیته از طریق پدیده فتوولتائیک یکی از مهم‌‌ترین کاربردهای این انرژی پایان‌‌ناپذیر است. با توجه به موقعیت مناسب جغرافیایی ایران به لحاظ دریافت انرژی خورشیدی، استفاده از پنل‌‌های خورشیدی یکی از بهترین راه‌‌های برق‌‌رسانی و تولید انرژی در مقایسه با دیگر مدل‌‌های انتقال انرژی به روستاها و نقاط دورافتاده است. همچنین استفاده از این تکنولوژی پاک جهت تأمین مصارف مسکونی، تجاری و عمومی، باعث کاهش فشار بر نیروگاه‌‌های شبکه سراسری برق می‌‌شود.

 

 

منابع

eecm.ir

tasvir-co.org

i-emertat.ir

satba.gov.ir

fiammco.ir

bargozideha.com

https://www.zoomit.ir

http://barghnews.com

http://www.istgah.com

http://www.solarniroo.com

شما چه فکر میکنید؟

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *