با توجه به اینکه در حال حاضر کسب‌وکارهای جهانی، پایداری و انرژی‌های تجدیدپذیر را اولویت قرار داده‌اند پنل‌های خورشیدی به‌عنوان یک راه‌حل انقلابی مطرح میشوند. در واقع به لطف پیشرفت‌های فناوری، دولت‌ها و حتی کسب‌وکارها اکنون قادرند از این منبع انرژی فراوان، رایگان و پاک برای پاسخگویی به تقاضاهای فزاینده استفاده کنند و در عین حال هزینه‌های عملیاتی خود را به‌طور قابل توجهی کاهش دهند. با این حال بسیاری از افراد ممکن است هنوز در مورد نحوه عملکرد پنل‌های خورشیدی و چگونگی بهره‌برداری از آنها سؤالاتی داشته باشند. بنابراین در این مقاله از مجله تکنولوژی لیپک سفری خواهیم داشت به دنیای تکنولوژی خورشیدی، از اصول اولیه تا انواع پنل‌ها، فناوری‌های نوظهور و آنچه فردای ما را روشن‌تر می‌سازد.
انرژی خورشیدی یک منبع قدرتمند و تجدیدپذیر برای تولید برق است که از نور و گرمای تابشی خورشید به دست می‌آید. این منبع جایگزینی پایدار برای سوخت‌های فسیلی سنتی به شمار میرود و راه‌حلی پاک و نامحدود برای تأمین نیازهای انرژی ما ارائه می‌دهد. به‌عبارتی انرژی خورشیدی فوتون‌های ساطع شده از خورشید را جمع‌آوری کرده و آنها را از طریق سلول‌های فتوولتائیک به برق تبدیل می‌کند، یا از گرمای خورشید برای مصارف حرارتی مختلف بهره می‌برد.
سلول‌های فتوولتائیک که معمولاً به‌عنوان پنل‌های خورشیدی شناخته میشوند، اساس فناوری انرژی خورشیدی را تشکیل می‌دهند. این سلول‌ها شامل مواد نیمه‌هادی هستند که با تابش نور خورشید از طریق اثر فتوولتائیک جریان الکتریکی تولید میکنند. این فرآیند بنیان تولید انرژی خورشیدی را شکل می‌دهد و امکان تبدیل نور خورشید به یک منبع انرژی قابل استفاده و دوستدار محیط زیست را فراهم می‌آورد.
علاوه‌بر تولید برق، انرژی خورشیدی دارای کاربردهای متنوعی در زمینه گرمایش و روشنایی است. برای مثال آبگرمکن‌های خورشیدی از تابش نور خورشید برای گرم کردن آب در مصارف خانگی و صنعتی استفاده میکنند. همچنین فناوری‌های نوآورانه در حوزه انرژی خورشیدی به‌طور مداوم در حال توسعه هستند و دامنه کاربردهای این انرژی را فراتر از پنل‌های خورشیدی سنتی گسترش می‌دهند.
بیایید به بررسی دقیق‌تری از چگونگی تولید برق توسط پنل‌های خورشیدی بپردازیم. در ادامه مراحل گام‌‌به‌گام فرآیند تولید انرژی پاک و کارآمد در یک پنل خورشیدی را تحلیل خواهیم کرد:
در اینجا چند دلیل برای انتخاب انرژی خورشیدی به‌عنوان منبع انرژی برتر نسبت به سایر گزینه‌ها آورده‌ایم:
روش‌های سنتی تولید برق مانند نیروگاه‌های زغال‌سنگ از عوامل اصلی انتشار کربن و آلودگی محیط زیست هستند. در مقابل پنل‌های خورشیدی با کارایی بالا، انرژی خورشیدی تجدیدپذیر را مهار میکنند و به دولت‌ها و صنایع اجازه می‌دهند تا وابستگی خود به سوخت‌های فسیلی و انتشار گازهای گلخانه‌ای را کاهش دهند. به‌عبارتی تغییر به انرژی پاک گامی حیاتی در مقابله با تغییرات اقلیمی است.
برخلاف سوخت‌های فسیلی که محدودند و با گذشت زمان به پایان می‌رسند، انرژی خورشیدی تجدیدپذیر و فراوان است. تا زمانی که خورشید می‌تابد، می‌توان از انرژی آن استفاده کرد. همچنین پیشرفت در فناوری از جمله ذخیره انرژی در باتری‌ها به صنایع و نیروگاه‌ها این امکان را می‌دهد که در روزهای ابری یا شب از انرژی خورشیدی استفاده کنند و همواره به انرژی پاک دسترسی داشته باشند.
سیستم‌های خورشیدی به‌نحوی طراحی شده‌اند که پس از نصب، نیاز به نگهداری حداقلی داشته باشند. معمولاً تنها دوبار در سال نیاز به تمیزکاری اولیه دارند تا عملکرد بهینه آنها تضمین شود و بهتر است این کار توسط متخصصان مجرب انجام گیرد. همچنین اینورترها که جزء کلیدی سیستم هستند، معمولاً هر 5 تا 10 سال باید تعویض شوند. به‌طور کلی هزینه‌های نگهداری مداوم این سیستم‌ها پایین و قابل مدیریت است.
به‌عنوان جایگزینی برای ساختار متصل به شبکه (هر مکانی که به خطوط برق دسترسی دارد) هزینه انرژی خورشیدی تنها کسری از مبلغی است که هر ماه به شرکت برق پرداخت می‌کنید. یک سیستم مناسب می‌تواند هزینه برق مجتمع‌ها را به صفر برساند.
اگر در منطقه‌ای دورافتاده سکونت دارید، ممکن است هزینه کشیدن خطوط برق به منزل شما بسیار بالا یا حتی غیرممکن باشد. در این شرایط سیستم‌های خورشیدی می‌توانند انرژی مورد نیازتان تولید کنند، حتی زمانی که امکان اتصال به شبکه برق وجود ندارد.
در ادامه اما چند نکته مهم وجود دارد که باید پیش از بهره‌برداری از انرژی خورشیدی به عنوان معایب آن مد نظر قرار دهید:
نه‌تنها سیستم‌های کامل برای یک خانه ممکن است به قیمتی هفت یا هشت رقمی برسند بلکه سیستم‌های کوچک نیز هزینه‌ای بسیار بالا دارند. هرچند هزینه‌ها در طولانی‌مدت جبران میشوند، اما شروع کار می‌تواند بسیار گران باشد.
سایه، برف و دیگر موانع می‌توانند عملکرد پنل‌های خورشیدی شما را کاهش دهند. اگر پنل‌ها به اندازه کافی نور خورشید دریافت نکنند، به‌همان اندازه‌ای که در تبلیغات ذکر شده کارایی نخواهند داشت.
پنل‌های خورشیدی با توجه به نوع پیکربندی، عرضی بیش از 90 سانتی‌متر و ارتفاعی بین 182 تا 213 سانتی‌متر دارند. یک سیستم خورشیدی مسکونی متوسط شامل چند‌ده پنل می‌شود که فضای قابل توجهی را در ملک شما اشغال می‌کند. از همین‌رو بهتر است قبل از نصب مطمئن شوید که فضای کافی برایشان دارید.
باتری‌ها گران‌ترین بخش یک سیستم خورشیدی هستند که به‌کارگیری آنها برای ذخیره‌سازی برق می‌تواند بر بازگشت سرمایه تأثیر منفی بگذارد. بنابراین از باتری‌ها باید فقط در مواقع ضروری یا برای اطمینان‌خاطر در مناطق با برق ناپایدار استفاده شود.
بیشتر بخوانید: لنزهای هوشمند چیست؟
انواع مختلفی از فناوری‌های خورشیدی وجود دارند که برای تولید برق یا گرم کردن آب استفاده میشوند. در اینجا به برخی از انواع اصلی آنها اشاره می‌کنیم. با کلیک روی عکس زیر هم می‌توانید خلاصه این اطلاعات رو به صورت تصویری مشاهده نمایید.
این فناوری‌های خورشیدی به توسعه روزافزون انرژی‌های تجدیدپذیر کمک کرده و در کاهش تغییرات اقلیمی و وابستگی به سوخت‌های فسیلی نقش بسزایی ایفا میکنند. همچنین انتخاب نوع فناوری به عواملی نظیر موقعیت جغرافیایی، نیازهای انرژی و ملاحظات اقتصادی وابسته است.
بیشتر تولیدکنندگان تحت گارانتی تضمین میکنند که پنل‌های خورشیدی آنها حداقل 80٪ راندمان را به مدت 25 سال حفظ خواهند کرد. در واقع پس از پایان گارانتی، پنل‌ها خراب نمی‌شوند و به کار خود ادامه می‌دهند، اما خروجی‌شان کاهش می‌یابد. به‌عنوان مثال یک پنل با ظرفیت 300 وات پس از 25 سال هنوز حدود 240 وات خروجی تولید می‌کند.
همچنین پنل‌ها معمولاً از قابلیت اطمینان بالایی برخوردارند. تحقیقی که توسط NREL (آزمایشگاه ملی انرژی‌های تجدیدپذیر) انجام شده، نشان می‌دهد که بیش از 75٪ از پنل‌ها بهتر از شرایط گارانتی خود عمل کرده‌اند. هرچند باید انتظار داشته باشید که حداقل یک بار در طول مدت مالکیت خود این قطعات را تعویض کنید و هزینه‌های مربوط به آن را در محاسبات کلی هزینه‌های طول عمر سیستم لحاظ نمایید.
به‌علاوه اینورترها معمولاً دارای گارانتی 10 تا 20 ساله هستند و احتمالاً در طول عمر سیستم خود نیاز به یک یا دو بار تعویض داشته باشند.
از سویی اگر باتری‌ها را به سیستم خود اضافه کنید باید احتمال تعویض آنها را نیز در نظر بگیرید. باتری‌های سرب-اسیدی بسته به نحوه نگهداری شما بین 3 تا 7 سال عمر میکنند، در حالی که باتری‌های لیتیومی دارای گارانتی 10 تا 15 ساله هستند.
بیشتر بخوانید: انواع ربات‌های هوشمند پیشرفته جنگی، پزشکی، کشاورزی و …
مفهوم راندمان پنل‌های خورشیدی معمولاً به اشتباه تفسیر می‌شود. بیشتر پنل‌ها دارای نرخ راندمانی بین 15 تا 25 درصد هستند که در نگاه اول بسیار پایین به نظر برسد. برخی از افراد با شنیدن این موضوع تصور میکنند که یک پنل 100 واتی تنها 20 وات برق تولید می‌نماید، اما منظور از راندمان این نیست.
در واقع نرخ راندمان نشان می‌دهد که چه مقدار از پتانسیل انرژی خورشید به انرژی خورشیدی تبدیل می‌شود. به‌عنوان مثال یک پنل 100 واتی با نرخ راندمان 20 درصد قادر است 20 درصد از 500 وات انرژی مداوم دریافتی از خورشید را جذب کند.
البته نیازی نیست نگران راندمان پنل‌ها باشید، زیرا تنها مزیت اصلی پنل‌های با کارایی بالاتر جای دادن انرژی خورشیدی بیشتر در فضای کمتر است و از همین‌رو در فضاهای محدود اهمیت بالایی پیدا می‌کند.
همچنین استفاده از پنل‌های کم‌بازده برای ساخت یک سیستم بزرگ‌تر نیز مشکلی ندارد و معمولاً هزینه کلی سیستم را کاهش می‌دهد.
آینده انرژی خورشیدی با پیشرفت‌های شگفت‌انگیز و فناوری‌های نوآورانه‌ای مشخص می‌شود که وعده افزایش بهره‌وری، کاهش هزینه‌ها و گسترش استفاده از انرژی خورشیدی را می‌دهند. در ادامه نکات کلیدی درباره فناوری‌ها و روندهای نوظهور که به شکل‌گیری چشم‌انداز انرژی خورشیدی کمک میکنند، ارائه شده است:
سفر به سمت پذیرش انرژی خورشیدی تنها یک گزینه برای امروز نیست، بلکه سرمایه‌گذاری در آینده‌ای پایدار و امیدوارکننده به‌شمار میرود. در این راهنما با بررسی مفاهیم اساسی و تحولات متنوع در زمینه انرژی خورشیدی، تصویری کامل از مزایا و قابلیت‌های فراوان این منبع انرژی ارائه دادیم. بنابراین چه در حال آماده‌سازی جهت انتقال به انرژی پاک باشید و چه صرفاً بخواهید اطلاعات بیشتری کسب کنید، این مقاله شما را مجهز به دانش لازم برای اتخاذ تصمیمات آگاهانه می‌کند.
پنل‌های خورشیدی با استفاده از سلول‌های فتوولتائیک (PV) نور خورشید را به جریان مستقیم برق (DC) تبدیل میکنند. سپس این برق با استفاده از یک اینورتر به جریان متناوب (AC) تبدیل می‌شود تا بتوان آن را در ساختمان یا شبکه برق استفاده کرد.
بله، پنل‌ها برای تولید برق به نور خورشید احتیاج دارند، نه به گرما. حتی در روزهای ابری نیز مقداری نور خورشید وجود دارد که پنل‌ها می‌توانند از آن استفاده کنند، هرچند که توان خروجی کاهش می‌یابد.
بیشتر پنل‌های خورشیدی حدود 25 تا 30 سال عمر مفید دارند، ولی حتی پس از آن نیز همچنان برق تولید میکنند، فقط با راندمان کمتر.
بله، تنها کافی است این پنل‌ها را هر چندوقت یک‌بار از گرد‌و‌غبار، برگ و آلودگی پاک کنید. بررسی دوره‌ای سیستم و اتصالات نیز توصیه می‌شود.
هرچند ممکن است هزینه اولیه بالا باشد، اما با صرفه‌جویی در قبض برق و امکان فروش برق اضافی به شبکه، سرمایه‌گذاری معمولاً در چند سال اول بازمی‌گردد.
بله، در سیستم‌های متصل به شبکه (On-Grid)، برق مازاد به شبکه ارسال شده و در مواقع نیاز از آن برداشت می‌شود. از سویی باتری‌ها برای ذخیره‌سازی برق در سیستم‌های مستقل (Off-Grid) ضروری هستند.
منبع:
