پنل خورشیدی یک مجموعه انرژی فناورانه هستند که از گیرنده‌های نور خورشید استفاده می‌کنند. پنل های خورشیدی مستقیماً از نور خورشید برق تولید می‌کنند و منبع انرژی رایگان و نامحدودی را فراهم می‌کنند. پنل های خورشیدی نور را دریافت کرده و از طریق سلول‌های فتوولتائیک ساخته‌شده از مواد نیمه‌هادی به انرژی الکتریکی تبدیل می‌کنند. در میان این مواد سیلیسیم را می‌یابیم که در طبیعت فراوان است. فوتون‌های موجود در نور خورشید الکترون‌ها را در سلول فتوولتائیک حرکت می‌دهند و درنتیجه جریان الکتریکی تولید می‌کنند. الکتریسیته فتوولتائیک همچنین می‌تواند در باتری‌ها ذخیره شود یا به‌طور مستقیم استفاده شود. امروز قصد صحبت در مورد پنل های خورشیدی و نحوه کار آن‌ها راداریم اگر مایل به کسب اطلاعات در این زمینه هستید در ادامه مطلب با ما همراه باشید.
پنل خورشیدی چگونه برق تولید می‌کند؟
هنگامی‌که فوتون‌ها به سلول خورشیدی برخورد می‌کنند، اتم‌ها الکترون‌های خود را از دست می‌دهند، در مکانیزمی به نام اثر فتوولتائیک. اگر طرف مثبت در هادی‌ها با منبع الکتریکی به سمت منفی متصل شود، یک مدار الکتریکی تشکیل می‌دهد و وقتی الکترون‌ها از این مدار عبور می‌کنند، همان چیزی است که به‌عنوان سلول‌های الکتریکی متعدد شناخته می‌شود که یک پنل خورشیدی و چندین پانل تشکیل می‌دهد. (ماژول‌ها) می‌توانند به یکدیگر متصل شوند تا یک آرایه خورشیدی تشکیل دهند و هر چه تعداد پانل‌ها بیشتر باشد، انرژی بیشتری تولید می‌شود. پنل های خورشیدی فتوولتائیک از سلول‌های خورشیدی زیادی تشکیل‌شده‌اند و این سلول‌ها از نیمه‌هادی‌هایی مانند سیلیکون ساخته‌شده‌اند و در دولایه یک‌لایه مثبت و یک‌لایه منفی طراحی‌شده‌اند که به‌عنوان میدان الکتریکی در باتری‌ها شناخته می‌شود. هنگام نصب پنل‌های خورشیدی در خانه‌ها، اشعه‌ی خورشید بر روی این پنل‌ها می‌افتد و نور خورشید به جریان مستقیم تبدیل می‌شود و سپس جریان به اینورتر می‌رود که به‌نوبه خود برق را از DC به جریان متناوب تبدیل می‌کند و پس‌ازآن برق را می‌توان در خانه‌ها استفاده کرد. پنل های خورشیدی ازنظر نصب ساده و ازنظر ظاهری زیبا هستند، زیرا راندمان بالایی دارند و در بیشتر مواقع تولید انرژی الکتریکی را تسهیل می‌کنند.
تجهیزات مورد نیاز برای راه‌اندازی یک سیستم مبتنی بر پنل خورشیدی چیست؟
پانل‌ها
این پانل‌ها جزء اساسی سیستم و حیاتی‌ترین عنصر هستند و برای جمع‌آوری نور ناشی از تابش نور خورشید که به سمت سطح زمین هدایت می‌شوند، استفاده می‌شوند و سپس به‌صورت پیوسته به جریان برق تبدیل می‌شوند؛ که در آن چندین پنل خورشیدی مونتاژ شده و در کنار یکدیگر قرار می‌گیرند تا یک پنل خورشیدی کامل را تشکیل دهند، بسته به میزان وات تولیدی، بیش از یک نوع پنل خورشیدی وجود دارد، به‌طوری‌که اندازه پنل خورشیدی و تعداد پنل های مورداستفاده در سیستم با افزایش ظرفیت به‌دست‌آمده افزایش می‌یابد.
باتری‌ها
این دومین جزء سیستم انرژی خورشیدی است، زیرا برای ذخیره الکتریسیته تولید شده توسط پنل های خورشیدی استفاده می‌شود و تا زمانی که نور خورشید وجود دارد، وجود آن برای عملکرد سیستم ضروری نیست، درحالی‌که اهمیت آن در ذخیره‌سازی برق است. استفاده در غروب و عصر بیش از یک باتری را می‌توان به یک سیستم خورشیدی متصل کرد تا بیشترین مقدار انرژی الکتریکی را ذخیره کند.
دستگاه قطع کننده
این جزء زمانی مهم است که برای اطمینان از ایمنی و امنیت، نیاز به جداسازی جریان ورودی از پانل‌های خورشیدی، به‌ویژه در حین تعمیر و نگهداری سیستم باشد.
کنترل‌کننده شارژ
عملکرد این دستگاه کنترل شارژ باتری‌ها است که با کنترل میزان جریانی که از پنل های خورشیدی به سمت آن‌ها می‌رود از باتری‌ها در برابر شارژ بیش‌ازحد محافظت می‌کند که باعث افزایش طول عمر و محافظت از آن‌ها در برابر آسیب می‌شود و یکی از مهم‌ترین اجزای آن‌هاست.
مقیاس سیستم
وظیفه آن تعیین مقدار انرژی باقی‌مانده در باتری‌ها است و اطلاعات دقیقی در مورد مصرف انرژی ارائه می‌دهد.
بازتابنده
اینورتر برای کار لوازم‌خانگی که به جریان متناوب وابسته هستند ضروری است، زیرا جریان DC ذخیره‌شده در باتری‌ها را به جریان متناوب تبدیل می‌کند.
پنل بریکر AC
کنتوری است که در خانه نصب می‌شود و کارکرد آن شامل جمع‌آوری تمام سیم‌های خانه و اتصال آن‌ها به منبع برق هست.
مزایای پنل خورشیدی
- انرژی خورشیدی یک منبع تجدید ناپذیر انرژی است: انرژی خورشیدی منبعی است که هرروز در دسترس است و نمی‌توان به آن پایان داد.
- از انرژی خورشیدی می‌توان در کاربردهای مختلفی استفاده کرد: از انرژی خورشیدی می‌توان برای تولید برق از طریق سلول‌های فتوولتائیک و تولید گرما از طریق انرژی حرارتی ساطع‌شده از خورشید استفاده کرد، همچنین می‌توان از آن برای تقطیر آب و بسیاری موارد دیگر نیز استفاده کرد.
- هزینه‌های نگهداری پنل خورشیدی کم است: سیستم‌های پنل خورشیدی به‌طورکلی نیاز به تعمیر و نگهداری زیادی ندارند، آن‌ها فقط باید تمیز نگه‌داشته شوند، بنابراین تمیز کردن چندین بار در سال برای حفظ آن‌ها کافی است و اگر فردی نمی‌داند چگونه آن‌ها را به‌طور کامل تمیز کند. وی باید از شرکت‌های متخصص درزمینهٔ نظافت پنل های خورشیدی کمک بگیرد، بنابراین پس از پرداخت هزینه‌های اولیه نصب آن‌ها، هزینه‌های نگهداری بسیار کم می‌شود.
- یکی از مزایای انرژی خورشیدی این است که دائماً در حال تکامل است: فناوری در صنعت انرژی خورشیدی به‌طور مداوم در حال پیشرفت است زیرا نوآوری‌های فیزیکی جدید و مستمر می‌تواند به‌طور دائمی بهبود و کارایی پنل های خورشیدی را افزایش دهد.
- انرژی خورشیدی محیط‌زیست را حفظ می‌کند: استفاده از پنل خورشیدی وابستگی به مشتقات نفت، زغال‌سنگ و گاز طبیعی برای تولید برق را کاهش می‌دهد و ازآنجایی‌که پنل خورشیدی آلودگی ایجاد نمی‌کند، محیط‌زیست را به‌شدت محافظت می‌کند و منبع بزرگی از انرژی را فراهم می‌کند. به طبیعت یا لایه اوزون آسیب نرساند.
- پنل خورشیدی برق را به‌صورت دائمی تامین می‌کند: می‌توان با استفاده از انرژی خورشیدی، با نصب پنل های خورشیدی بر روی پشت‌بام، برق مورد نیاز خانه را تامین کرد و به‌این‌ترتیب شب و روز انرژی خورشیدی را نیز دریافت می‌کنیم، زیرا این انرژی در باتری‌ها ذخیره می‌شود. انرژی خورشیدی منجر به استقلال انرژی می‌شود.
معایب پنل خورشیدی
اگرچه همه استفاده از پنل خورشیدی را تشویق می‌کنند، اما هر کسی که تصمیم به استفاده از انرژی خورشیدی دارد باید قبل از استفاده از تمام معایب آن آگاه باشد. از معایب انرژی خورشیدی به موارد زیر اشاره می‌کنیم:
- هزینه نصب پنل خورشیدی بالا است: هزینه اولیه خرید سیستم خورشیدی تا حدودی زیاد است، زیرا این هزینه شامل پرداخت پنل های خورشیدی، باتری‌ها، سیم‌ها و همچنین هزینه نصب آن‌ها می‌شود، اما فناوری‌های انرژی دائماً در حال پیشرفت هستند؛ که این خبر می‌دهد که این هزینه باگذشت زمان کاهش می‌یابد و در دسترس تر می‌شود.
- انرژی خورشیدی به آب‌وهوا بستگی دارد: پنل های خورشیدی برای جمع‌آوری مؤثر انرژی خورشیدی به نور خورشید متکی هستند که نشان می‌دهد بازده این سیستم در روزهای بارانی و ابری کاهش می‌یابد.
- پنل خورشیدی نمی‌تواند در شب‌کار کند: انرژی خورشیدی را نمی‌توان در طول شب جمع‌آوری کرد، بنابراین چند روز ابری می‌تواند تأثیر زیادی بر سیستم انرژی خورشیدی داشته باشد و هزینه خرید باتری برای ذخیره این انرژی بسیار بالا است.
- برای نصب پنل ها به فضای زیادی نیاز دارید: هر چه بخواهید برق بیشتری تولید کنید، به پنل های خورشیدی بیشتری نیاز دارید تا حداکثر نور خورشید را جمع‌آوری کنید و برخی از سقف‌های خانه به‌اندازه کافی بزرگ نیستند تا با تعداد خورشیدی مناسب باشند. پنل های مورد نیاز برای جذب نور خورشید و جایگزین آن در اینجا نصب تعدادی پنل خورشیدی در حیاط است و این نیاز به فضای وسیعی دارد.
- پنل خورشیدی مقداری آلودگی ایجاد می‌کند: اگرچه آلودگی ناشی از پنل خورشیدی در مقایسه با سایر منابع انرژی مانند سوخت و زغال‌سنگ بسیار کمتر است، حمل‌ونقل و نصب سیستم‌های پنل خورشیدی می‌تواند با انتشار گازهای گلخانه‌ای همراه باشد و برخی از آن‌ها سمی هستند. مواد تولیدشده در طی فرآیند ساخت سیستم‌های پنل خورشیدی فتوولتائیک که می‌تواند به‌طور غیرمستقیم بر محیط‌زیست تأثیر بگذارد.
جمع‌بندی
مادر این مقاله به دنبال معرفی پنل های خورشیدی و کاربرد آن‌ها بودیم همان‌گونه که مشاهده کردید تمام مزایا و معایب آن‌ها و همچنین تجهیزات مورد نیاز برای ساخت آن را نیز بیان کردیم. در ادامه مقالات وب سایت با ما همراه باشید تا بیشتر در خصوص پنل خورشیدی اطلاعات کسب کنید.
