خورشید فراوان‌ترین منبع انرژی روی زمین است. حدود ۱۷۳۰۰۰ تراوات انرژی خورشیدی در هر لحظه به زمین برخورد می‌کند، بیش از ۱۰۰۰۰ برابر کل انرژی مورد نیاز جهان. جذب انرژی خورشید با یک سیستم خورشیدی تجاری یا خانگی که برق پاک ایجاد می‌کند، راه‌حلی کلیدی در مبارزه با بحران آب و انرژی کنونی و کاهش وابستگی ما به سوخت‌های فسیلی است. در این مطلب از سایان اوج پارس به بررسی چیستی پنل خورشیدی و کاربرد آن خواهیم پرداخت.
پنل خورشیدی چیست؟
پنل خورشیدی صفحه‌ای است که انرژی تابشی خورشید (فوتون‌ها) را به انرژی الکتریکی تبدیل می‌کند. این کار با استفاده از اثر فتوولتائیک انجام می‌شود. اثر فتوولتائیک پدیده‌ای فیزیکی است که در آن نور می‌تواند باعث حرکت الکترون‌ها از یک ماده شود. پنل‌های خورشیدی از سلول‌های خورشیدی کوچک تشکیل شده‌اند که هر یک از آن‌ها یک مدار الکتریکی را تشکیل می‌دهند.
پنل‌های خورشیدی چگونه کار می‌کنند؟
نور خورشید یکی از قدرتمندترین منابع تولید انرژی در جهان است. مقدار انرژی خورشیدی که در عرض یک ساعت و نیم به سطح زمین برخورد می‌کند، برای کنترل مصرف انرژی کل جهان برای یک سال کامل کافی است. فناوری‌های خورشیدی نور خورشید را از طریق پنل‌های فتوولتائیک (PV) یا از طریق آینه‌هایی که تشعشعات خورشیدی را متمرکز می‌کنند، به انرژی الکتریکی تبدیل می‌کنند. این انرژی می‌تواند برای تولید برق استفاده شود یا در باتری‌ها یا ذخیره‌سازی حرارتی نگهداری شود تا بعداً مورد استفاده قرار گیرد.
خورشید ما یک راکتور هسته‌ای طبیعی است. بسته‌های کوچکی از انرژی به نام فوتون آزاد می‌کند که ۹۳ میلیون مایل از خورشید تا زمین را در حدود ۸.۵ دقیقه طی می‌کند. در طول شبانه‌روز و هر لحظه این فوتون‌ها بر سیاره ما تأثیر می‌گذارند تا انرژی خورشیدی کافی تولید کند و به این ترتیب ما می‌توانیم نیازهای جهانی انرژی را برای یک سال کامل برآورده کنیم.
در حال حاضر، برق فتوولتائیک (برق تولید شده توسط صفحات خورشیدی) تنها پنج دهم درصد انرژی مصرف شده در ایالات متحده را تشکیل می‌دهد؛ اما فناوری خورشیدی در حال بهبود است و هزینه استفاده از خورشید به سرعت در حال کاهش است، بنابراین توانایی ما برای مهار انرژی فراوان خورشید در حال افزایش است.
بیشتر بخوانید: نحوه کار پنل خورشیدی به زبان ساده
مسیر تکامل انرژی خورشیدی
پیشرفت استفاده از انرژی خورشیدی به 100 سال قبل برمیگردد. در زمانی نه چندان دور، از انرژی خورشیدی برای تولید بخار آب استفاده می‌شده است و از بخار آب نیز برای عملکرد ماشین‌های مختلف استفاده می‌کردند؛ اما این امر تا پیش از کشف اثر فوتوولتائیک (تبدیل نور خورشید) توسط ادموند بکرل امکان پذیر نبود.
در سال 1893 چارلز فریت با کمک گرفتن از کشف بکرل اولین سلول خورشیدی اصل را ساخت. این سلول خورشیدی با استفاده از ورقه های آغشته به سلنیم و یک ورقه نازک از جنس طلا ساخته شد.
پنل های خورشیدی در فضایی با قمرهای مصنوعی شروع به کار کردند. اکثر مردم در دهه 70 میلادی برای اولین بار پنل های خورشیدی را در ماشین حساب ها مشاهده کردند.
راسل اُهل مخترع آمریکایی اولین سلول خورشیدی سیلیکونی دنیا را در سال 1941 در آزمایشگاه بل اختراع کرد. با بهره گیری از اختراع اهل اولین پنل خورشیدی جهان در سال 1954 در همان آزمایشگاه ساخته شد.
در سال ۲۰۱۷، آژانس بین‌المللی انرژی اعلام کرد که انرژی خورشیدی به سریع‌ترین منبع انرژی در جهان تبدیل شده است، این اولین بار بود که رشد انرژی خورشیدی از سایر سوخت‌ها پیشی گرفت. از آن زمان تا کنون انرژی خورشیدی به رشد خود ادامه داده و رکوردها را در سراسر جهان شکسته است .
مزایای انرژی خورشیدی
- تجدیدپذیری: انرژی خورشیدی یک منبع انرژی تجدیدپذیر است، به این معنی که هرگز تمام نمی‌شود.
- پایداری: تولید انرژی خورشیدی هیچ‌گونه آلودگی زیست‌محیطی ایجاد نمی‌کند.
- مقرون‌به‌صرفه بودن: هزینه تولید انرژی خورشیدی در حال کاهش است. در بسیاری از مناطق جهان، هزینه تولید انرژی خورشیدی اکنون از هزینه تولید انرژی از سوخت‌های فسیلی کمتر است.
- قابل‌اعتماد بودن: انرژی خورشیدی منبعی قابل‌اعتماد از انرژی است که می‌توان از آن در هر زمان از روز و در هر شرایط آب‌وهوایی استفاده کرد.
کاربردهای انرژی خورشیدی
- تولید برق: انرژی خورشیدی می‌تواند برای تولید برق برای مصارف خانگی، تجاری و صنعتی استفاده شود.
- گرمایش آب: انرژی خورشیدی می‌تواند برای گرمایش آب برای مصارف خانگی، تجاری و صنعتی استفاده شود.
- خشک کردن محصولات کشاورزی: انرژی خورشیدی می‌تواند برای خشک کردن محصولات کشاورزی بدون نیاز به سوخت‌های فسیلی استفاده شود.
- پمپاژ آب: انرژی خورشیدی می‌تواند برای پمپاژ آب برای مصارف کشاورزی و صنعتی استفاده شود.
یکی از مهم ترین ویژگی‌های پنل خورشیدی برای تامین برق اضطراری، کاربرد آن در مناطق دور برای دسترسی به برق شهر، عدم نیاز به آب برای تامین برق و هم چنین در مکان‌های بسیاری مورد استفاده است؛ از قبیل بیمارستان‌ها، ویلاها، سقف شیب دار، بانک‌ها، شرکت‌های مسکونی، اتوبان‌ها، بالای دکل چراغ راهنمایی، پایه‌های روشنایی، دکل‌های مخابراتی و پارک‌ها مورد استفاده است.
بیشتر بخوانید: پنل خورشیدی چه کاربردهایی دارد؟
تاثیر شرایط آب و هوایی بر کارکرد پنل‌های خورشیدی
بدیهی است که برخی کشورها و به طور کلی مکان‌ها در کره زمین، بیشتر از سایرین انرژِی از خورشید دریافت می‌کنند. اما این سؤال مطرح است که اگر آب و هوا بتواند بر تولید انرژی خورشیدی تأثیر بگذارد، آیا برخی از مناطق کاندیدهای بهتری برای انرژی خورشیدی نسبت به سایرین هستند؟ پاسخ کوتاه بله است، اما نه لزوماً به دلیل آب و هوا.
شرایط آب و هوایی می‌تواند بر میزان الکتریسیته‌ای که خورشید تولید می‌کند تأثیر بگذارد، اما نه دقیقاً آن‌طور که شما فکر می‌کنید. البته شرایط عالی برای تولید انرژی خورشیدی شامل یک روز آفتابی صاف است؛ اما مانند بسیاری از لوازم الکترونیکی، پنل‌های خورشیدی درواقع در هوای سرد کارآمدتر از هوای گرم هستند. این شرایط به پنل اجازه می‌دهد تا برق بیشتری را در همان زمان تولید کند.
با افزایش دما، پنل ولتاژ کمتری تولید می‌کند و در نتیجه الکتریسیته کمتری نیز تولید می‌کند. اگرچه پنل‌های خورشیدی در هوای سرد کارآیی بیشتری دارند، لزوماً در زمستان بیشتر از تابستان برق تولید نمی‌کنند. هوای آفتابی‌تر اغلب در ماه‌های گرم تابستان اتفاق می‌افتد. علاوه بر ابرهای کمتر، خورشید معمولاً در بیشتر ساعات روز بیرون است؛ بنابراین حتی اگر پنل‌های شما در هوای گرم کارآیی کمتری داشته باشند، همچنان احتمالاً در تابستان بیشتر از زمستان برق تولید می‌کنند.
برای مثال ابرها را در نظر بگیرید. هرکسی که در یک روز ابری دچار آفتاب سوختگی شده باشد، می‌داند که تابش خورشید از میان ابرها نفوذ می‌کند. به همین دلیل، پنل‌های خورشیدی همچنان می‌توانند در روزهای ابری برق تولید کنند؛ اما بسته به پوشش ابر و کیفیت پنل‌های خورشیدی، راندمان تولید برق پنل‌های خورشیدی معمولاً از ۱۰ تا ۲۵ درصد یا بیشتر، در مقایسه با یک روز آفتابی کاهش می‌یابد.
به عبارت دیگر، انرژی خورشیدی همچنان می‌تواند در مکان‌های معمولاً ابری و سرد به خوبی کار کند. مهم نیست در کجا زندگی می‌کنید، انرژی خورشیدی می‌تواند یک سرمایه‌گذاری عالی و راهی مطمئن برای کمک به مبارزه با تغییرات آب و هوایی باشد. اینکه چقدر برای راه‌اندازی این سیستم خرج کرده‌اید و با چه سرعتی بازگشت سرمایه خود را در یک بازه زمانی مشخص خواهید دید، به عوامل زیادی مانند هزینه برق، مشوق‌های خورشیدی موجود، اندازه‌گیری خالص و کیفیت پنل‌های خورشیدی شما بستگی دارد.
بیشتر بخوانید: آشنایی با پنل های خورشیدی AE Solar + راه تشخیص پنل‌های جعلی از اصل
جمع‌بندی
در این مقاله به معرفی پنل‌های خورشیدی و نحوه کارکرد آن‌ها پرداختیم. انرژی خورشیدی یک منبع انرژی تجدیدپذیر، مقرون‌به‌صرفه و قابل‌اعتماد است که می‌تواند برای طیف گسترده‌ای از کاربردها استفاده شود. با کاهش هزینه تولید انرژی خورشیدی و افزایش نگرانی‌های زیست‌محیطی، انتظار می‌رود انرژی خورشیدی در سال‌های آینده به یک منبع انرژی مهم تبدیل شود.
پنل‌های خورشیدی انواع متفاوتی دارند که هنگام خرید باید به آن‌ها توجه کنید. برای خرید پنل خورشیدی و کسب اطلاعات بیشتر می‌توانید با کارشناسان ما در سایان اوج پارس صحبت کنید.
