پنل خورشیدی چیست و چگونه کار میکند؟
پنل خورشیدی یا صفحه ی خورشیدی از مونتاژ سلول‌های خورشیدی به وجود می‌آید. کار این پنل ها این است که صفحه‌های خورشیدی انرژی و نور خورشید را به انرژی الکتریکی تبدیل میکنند. صفحات خورشیدی، از ترکیبات نیمه هادی ساخته می شوند که وظیفه آنها تبدیل انرژی نورانی خورشید به انرژی الکتریکی می‌باشد. این صفحات با نام فتوولتائیک (PhotoVoltaic) یا سولار (Solar) شناخته نام برده می شود.
پنل های خورشیدی انرژی تجدید پذیر را میگیرند و به الکتریسیته تبدیل میکنند، که با استفاده از این الکتریسیته میتوان مدارهای الکتریکی را شارژ کرد. این پنل ها شامل چندین سلول خورشیدی اند که هر کدام از لایه های سیلیکونی، لایه های فسفری (برای تولید بار منفی) و لایه های بور ( برای تولید بار مثبت) تشکیل شده اند. اطلاع از دانستنیهای روز دنیا از فن آوری رایانه میتواند به گسترش تولید داخلی کمک کند. دانستن اطلاعات ارزشمند از علم روز باعث موفقیت در زندگی خواهد بود.
پنل های خورشیدی چگونه کار می کنند؟
این پنل‌ها از تجمع چندین سلول خورشیدی ساخته می‌شوند که به عنوان فتوولتائیک شناخته می‌شوند. سلول‌های خورشیدی معمولاً از موادی مانند سیلیکون ساخته می‌شوند که ویژگی‌های نیمه‌رساناها را دارند. ساختار این سلول‌ها از دو لایه تشکیل شده است: لایه مثبت و لایه منفی. این دو لایه با هم یک میدان الکتریکی ایجاد میکنند، مشابه میدانی که در باتری‌ها وجود دارد.
این پنل‌ها قادر به جذب فوتون‌ها (ذرات نوری) هستند و این جذب باعث ایجاد جریان الکتریکی میشود. انرژی نور تبدیل به انرژی الکترونی میشود و الکترون‌ها از مدارهای اتمی خود جدا می‌شوند و در میدان الکتریکی تولید شده توسط سلول‌های خورشیدی حرکت میکنند. این میدان الکتریکی باعث جریان الکتریکی در مدار میشود، این پدیده به نام اثر فوتوولتائیک شناخته میشود.
سقف یک خانه به مساحت کافی برای نصب پنل‌های خورشیدی نیاز دارد تا انرژی الکتریکی تولید شده را فراهم کند. همچنین، پنل‌های خورشیدی قادر به تولید انرژی اضافی در طول روز هستند که میتواند در شب مورد استفاده قرار گیرد.
سیستم‌های کنتور به صاحبان پنل‌های خورشیدی این امکان را می‌دهند که اگر سیستم تولید انرژی بیشتری از نیاز خانه داشته باشد، اضافی تولید کرده و به شبکه برق بفروشند. این به آنها اجازه می‌دهد تا به عنوان تولیدکننده‌های انرژی عمل کرده و همزمان از درآمدی جدید نیز بهره‌برداری کنند.
شدت تابش خورشیدی چگونه اندازه گیری می شود؟
شدت تابش خورشید به وسیله دستگاهی به نام آفتاب سنج یا پیرانومتر (Pyranometer) اندازه گیری می شود. حسگر های این دستگاه از نوع فتودیود سیلیکونی می باشد که قادر است تابش خورشیدی وارد بر یک متر مربع را تا 1800 وات با دقت 1 وات اندازه گیری کند. این دستگاه داده های اطلاعاتی کسب شده را در خود ذخیره می نماید..
شدت تابش خورشیدی در ایران
استفاده از پنل خورشیدی یا سولار پنل (Solar Panel) جهت تولید انرژی الکتریکی به کمک نور خورشید که گسترده ترین و تجدیدپذیرترین انرژی جهت تولید انرژی الکتریکی می باشد، در سطح جهانی بسیار رایج شده است. انرژی تابش شده خورشید به ازای یک متر مربع مساحت مفید این صفحه خورشیدی در هوای بدون ابر و آلودگی در حدود 1 کیلو وات برق تولید می کند.
شدت تابش خورشیدی در ایران به طور میانگین در روز به ازای تابش خورشیدی به هر 1 متر مربع مساحت مفید پنل، 0.85 کیلووات انرژی تولید می کند. که این میزان در نقاط جنوبی و جنوب شرقی کشور بیشتر از سایر نقاط می باشد.
پس بهترین راه تامین انرژی در تولید و صنعت ایرانی ، میتواند به کار گیری این پنل ها باشد.
فواید پنل های خورشیدی
در استفاده از پنل‌های خورشیدی، تجهیزات آف‌گرید به کار می‌روند؛ این تجهیزات برای عملکرد خود به برق شهری وابسته نیستند.
با استفاده از این پنل‌ها، نیاز به هزینه‌های گران‌قیمت نصب سازه‌ها و کشیدن کابل‌ها رفع میشود. پنل‌های خورشیدی هزینه‌ای به مراتب کمتری دارند و در صورت مراقبت مناسب، می‌توانند به مدت تا سه دهه تولید انرژی انجام دهند.
به علاوه، بهترین مزیت آن این است که از منابع تجدیدپذیر و پاک استفاده میکند. با توجه به تغییرات آب و هوایی جهانی و گرمایش زمین، حفظ اتمسفر مسئله‌ای بسیار حیاتی است. پنل‌های خورشیدی به حداقل رساندن آلودگی و فرسودگی منابع کمک میکنند و به مدت طولانی مدت حالت کارآمدی خود را حفظ میکنند.
مزیت دیگر این پنل‌ها این است که پس از پرداخت هزینه نصب اولیه، انرژی تولیدی توسط پنل (که به عوامل مانند کیفیت و نوع پنل بستگی دارد) برای مدت 15 تا 20 سال به طور رایگان فراهم میشود.
همچنین، مزیت دیگر این پنل‌ها در این است که در صورتی که مصرف انرژی بیشتر از تولیدی پنل باشد، انرژی اضافی قابل فروش است (عمدتاً توسط تولیدکننده پنل خریداری میشود)
استفاده از پنل‌های خورشیدی در صنعت
در صنعت، با توجه به شرایط مناسب و گستردگی‌های موجود، استفاده از پنل‌های خورشیدی به عنوان یک منبع انرژی پاک و تجدیدپذیر، بهترین گزینه ممکن است. پنل‌های خورشیدی صنعتی با ابعاد مختلف، قادرند تا بخش قابل توجهی از نیازهای انرژی کارخانه‌ها، محیط‌های صنعتی و تولیدات صنعتی را در بازه زمانی معینی تامین کنند. این پنل‌ها دارای توان و ویژگی‌های خاصی هستند که می‌توانند نیازهای صنعتی را به خوبی پاسخ دهند.
استفاده از این پنل‌ها در شرایط مختلف بسیار ساده است. اما قبل از خرید، مواردی مانند توان مورد نیاز پنل‌های خورشیدی و توان تولیدی آنها، حتماً باید مورد توجه قرار گیرد. با در نظر گرفتن هزینه‌های نصب و راه‌اندازی پنل‌ها، امکان استفاده بهینه از پنل‌های خورشیدی صنعتی وجود دارد.
نوع‌های مختلف پنل‌های خورشیدی
در کل، دو نوع اصلی پنل خورشیدی وجود دارد و اجزای اساسی آنها معمولاً از مواد سیلیکونی تشکیل شده‌اند. این دو نوع عبارت‌اند از:
- مونوکریستالین یا پلی‌کریستالین (یا مولتی‌کریستالین): این نوع پنل‌ها دارای بازده بین 12 تا 19 درصد هستند و می‌توانند نیازهای انرژی را به خوبی برآورده کنند. این پنل‌ها از مواد مونوکریستالین یا پلی‌کریستالین ساخته می‌شوند.
- سیلیکون بی‌شکل: این نوع پنل‌ها از سلول‌های بی‌شکل سیلیکون تشکیل شده‌اند که در کنار یکدیگر قرار گرفته‌اند. بازده این نوع پنل‌ها بین 5 تا 11 درصد است و به دلیل ورقه‌های نیمه‌رسانای آنها، قیمت ارزان‌تری نسبت به نوع اول دارند.
نکته‌ی مهم در نصب پنل‌های خورشیدی
پنل‌های خورشیدی جریان مستقیم تولید میکنند، بنابراین برای استفاده از این جریان، آنها را توسط یک معکوس‌کننده به جریان متناوب با ولتاژ 230 ولت تبدیل میکنند. این عمل با استفاده از معکوس‌کننده‌ای که در پنل‌های خورشیدی وجود دارد، انجام میشود.
چه نوع پنل‌های خورشیدی بهترین هستند؟
پنل‌های تک قطبی و چند کریستالی : از بین انواع تابلوها، مونوکریستالی معمولاً بالاترین راندمان و ظرفیت توان را دارد. بیشتر پنل‌های خورشیدی تک هسته ای اغلب به راندمان‌های بالاتر از 20 درصد می رسند. در حالی که پنل‌های خورشیدی چند کریستالی معمولاً بین 15 تا 17 درصد راندمان دارند.
پنل خورشیدی چگونه برق تولید می کند؟
پنل‌های خورشیدی (PV) خورشیدی با استفاده از فوتون‌های نور خورشید، توسط الکترون‌های کاربردی در سلول‌های سیلیکونی، پرتوهای خورشید را به برق تبدیل می کنند. این الکتریسیته پس از آن می تواند برای تأمین انرژی تجدید پذیر در خانه یا محل کار شما استفاده شود.
و در آخر سطح انرژی تولید شده
ظرفیت یک پنل خورشیدی با واحد وات اندازه گیری میشود، بیشترین ظرفیت یک پنل در شرایظ ایده آل (یعنی در یک روز آفتابی با آسمان کاملا صاف) مشخص میشود.
جهت گیری ایده آل این پنل ها به جنوب است. بازده پنل های نصب شده بین جنوب غربی تا جنوب شرقی 5 درصد کاهش مییابد و در خارج از این محدوده اتلاف انرژی افزایش مییابد.