پنل خورشیدی چیست؟
پنل خورشیدی چیست؟یک پنل خورشیدی یا ماژول خورشیدی، یکی از اجزای یک سیستم فتوولتائیک است. آنها از مجموعه‌ای از سلول‌های فتوولتائیک که به صورت یک پنل چیده شده‌اند، ساخته می‌شوند. آنها در اشکال مستطیلی متنوعی وجود دارند و برای تولید برق به صورت ترکیبی نصب می‌شوند . پنل‌های خورشیدی، که گاهی اوقات فتوولتائیک نیز نامیده می‌شوند، انرژی خورشید را به شکل نور خورشید جمع‌آوری کرده و آن را به برق تبدیل می‌کنند که می‌تواند برای تأمین برق خانه‌ها یا مشاغل استفاده شود. این پنل‌ها می‌توانند برای تکمیل برق یک ساختمان یا تأمین برق در مکان‌های دورافتاده استفاده شوند.
علاوه بر مصارف مسکونی و تجاری، استفاده صنعتی یا کاربردی وسیعی از انرژی خورشیدی وجود دارد. در این حالت، هزاران یا حتی میلیون‌ها پنل خورشیدی در یک آرایه خورشیدی وسیع یا مزرعه خورشیدی چیده می‌شوند که برق جمعیت‌های شهری بزرگ را تأمین می‌کند.
پنل‌های خورشیدی از چه چیزی ساخته شده‌اند؟
جزء اصلی هر پنل خورشیدی، یک سلول خورشیدی است. به طور خاص، تعدادی سلول خورشیدی برای ساخت یک پنل خورشیدی واحد استفاده می‌شوند. این سلول‌ها بخشی از دستگاه هستند که نور خورشید را به برق تبدیل می‌کنند. اکثر پنل‌های خورشیدی از سلول‌های خورشیدی نوع سیلیکون کریستالی ساخته شده‌اند. این سلول‌ها از لایه‌هایی از سیلیکون، فسفر و بور تشکیل شده‌اند (اگرچه انواع مختلفی از سلول‌های فتوولتائیک وجود دارد ). این سلول‌ها، پس از تولید، در یک الگوی شبکه‌ای قرار می‌گیرند. تعداد این سلول‌های مورد استفاده تا حد زیادی به اندازه پنلی که ساخته می‌شود بستگی دارد، زیرا گزینه‌های اندازه‌بندی مختلفی وجود دارد.
پس از چیده شدن سلول‌ها، خود پنل برای محافظت از سلول‌های درون آن آب‌بندی شده و با یک شیشه غیر بازتابنده پوشانده می‌شود. این شیشه از سلول‌های خورشیدی در برابر آسیب محافظت می‌کند و غیر بازتابنده است تا اطمینان حاصل شود که نور خورشید همچنان می‌تواند به سلول‌ها برسد. پس از آب‌بندی، این پنل در یک قاب فلزی سفت و سخت قرار می‌گیرد . این قاب برای جلوگیری از تغییر شکل طراحی شده است و شامل یک سوراخ زهکشی برای جلوگیری از تجمع آب روی پنل است زیرا تجمع آب می‌تواند کارایی پنل را کاهش دهد. علاوه بر این، پشت پنل نیز برای جلوگیری از آسیب آب‌بندی شده است.
انرژی خورشیدی چگونه کار می‌کند؟
انرژی خورشیدی با تبدیل انرژی خورشید به برق کار می‌کند. دو نوع انرژی از خورشید برای استفاده ما تولید می‌شود – برق و گرما. هر دو با استفاده از پنل‌های خورشیدی تولید می‌شوند که اندازه آنها از پشت‌بام‌های مسکونی تا «مزارع خورشیدی» که در هکتارها زمین روستایی امتداد دارند، متغیر است.
- وقتی خورشید به یک پنل خورشیدی می‌تابد، انرژی خورشیدی توسط سلول‌های فتوولتائیک جذب می‌شود. این سلول‌ها از لایه‌هایی از مواد نیمه رسانا، که معمولاً سیلیکون هستند، ساخته شده‌اند.
- سلول‌های فتوولتائیک با دریافت انرژی از نور خورشید، بار الکتریکی تولید می‌کنند. هرچه نور خورشید قوی‌تر باشد، برق بیشتری تولید می‌شود. اما سلول‌ها برای کار به نور مستقیم خورشید نیاز ندارند و حتی می‌توانند در روزهای ابری نیز کار کنند .
- این بار الکتریکی، جریان مستقیم (DC) برق ایجاد می‌کند.
- جریان مستقیم از طریق یک اینورتر خورشیدی به برق متناوب (AC) تبدیل می‌شود. شما برای راه‌اندازی لوازم خانگی خود به برق AC نیاز دارید.
نحوه کار پنل‌های خورشیدی چه گونه است؟
پنل‌های خورشیدی به عنوان راهی برای نصب مجموعه‌ای از سلول‌های خورشیدی عمل می‌کنند تا از خواص منحصر به فرد آنها برای تولید برق استفاده شود. سلول‌های منفرد فوتون‌ها را از خورشید جذب می‌کنند که منجر به تولید جریان الکتریکی در سلول از طریق پدیده‌ای به نام اثر فتوولتائیک می‌شود.
از یک اینورتر برای تبدیل جریان مستقیم تولید شده توسط پنل خورشیدی به جریان متناوب استفاده می‌شود . این دو فناوری در کنار هم، یک سیستم فتوولتائیک ایجاد می‌کنند. هنگام نصب پنل خورشیدی، جهت مناسب به گونه‌ای انتخاب می‌شود که پنل خورشیدی در جهتی قرار گیرد که برای کاربرد خاص مناسب‌ترین باشد. این اغلب برای تولید حداکثر انرژی سالانه است، اما همیشه اینطور نیست.
اندازه‌گیری توان خورشیدی؟
ظرفیت نامی یک پنل خورشیدی، توانی است که یک پنل تحت «شرایط آزمایش استاندارد» تولید می‌کند. این یک مجموعه ثابت از شرایط است که برای مقایسه پنل‌های خورشیدی مختلف استفاده می‌شود و می‌توان آن را به عنوان شرایط عملیاتی ایده‌آل در نظر گرفت.
این ظرفیت با واحد وات (W) اندازه‌گیری می‌شود. هر ۱۰۰۰ وات معادل ۱ کیلووات (kW) است.
تحت «شرایط آزمایش استاندارد»، یک پنل خورشیدی جدید با توان ۳۵۰ وات، ۳۵۰ وات برق تولید می‌کند. اما برق واقعی تولید شده معمولاً کمتر از این مقدار است و به موارد زیر بستگی دارد:
- منطقه آب و هوایی
- شرایط آب و هوایی
- زمان روز و فصل
- مکان
- شیب پنل
- جهتی که پنل رو به آن قرار دارد
- کثیفی، آوار یا سایه روی پنل
- سایر عوامل سیستمی
یک سیستم خورشیدی پشت بامی از چندین پنل خورشیدی تشکیل شده است. ظرفیت تولید برق یک سیستم خورشیدی (که به آن اندازه سیستم نیز گفته می‌شود) با واحد کیلووات (kW) اندازه‌گیری می‌شود. یک سیستم خورشیدی خانگی معمولی ممکن است شامل ۱۹ پنل ۳۵۰ واتی باشد، بنابراین در شرایط آزمایش استاندارد، توان خروجی ۶۶۵۰ وات یا ۶.۶۵ کیلووات خواهد بود. توانایی تولید پنل‌های خورشیدی با گذشت زمان اندکی کاهش می‌یابد. به این پدیده «فرسایش» می‌گویند. حداکثر میزان تخریب یک پنل با ضمانت عملکرد آن توصیف می‌شود.
آیا انرژی خورشیدی یک منبع انرژی پاک است؟
بله، انرژی خورشیدی یک منبع انرژی تجدیدپذیر و بی‌نهایت است که هیچ انتشار گازهای گلخانه‌ای مضری ایجاد نمی‌کند – تا زمانی که خورشید همچنان می‌درخشد، انرژی آزاد خواهد شد. ردپای کربن پنل‌های خورشیدی در حال حاضر بسیار کم است، زیرا آنها بیش از ۲۵ سال دوام می‌آورند. به علاوه، مواد مورد استفاده در پنل‌ها به طور فزاینده‌ای بازیافت می‌شوند، بنابراین ردپای کربن همچنان در حال کاهش خواهد بود.
انرژی خورشیدی چه زمانی کشف شد؟
انرژی خورشیدی در اوایل قرن هفتم پیش از میلاد توسط انسان‌ها مورد استفاده قرار گرفت، زمانی که انسان‌ها با بازتاب پرتوهای خورشید بر روی اشیاء براق، از نور خورشید برای روشن کردن آتش استفاده می‌کردند. بعدها، در قرن سوم پیش از میلاد، یونانیان و رومی‌ها با استفاده از آینه‌ها، انرژی خورشیدی را برای روشن کردن مشعل‌ها در مراسم مذهبی مهار کردند.
در سال ۱۸۳۹ و در سن ۱۹ سالگی، فیزیکدان فرانسوی، ادموند بکرل، هنگام آزمایش با سلولی ساخته شده از الکترودهای فلزی در محلول رسانا، اثر فتوولتائیک (PV) را کشف کرد. او خاطرنشان کرد که این سلول وقتی در معرض نور قرار می‌گیرد، برق بیشتری تولید می‌کند – این یک سلول فتوولتائیک بود.
در سال ۱۹۵۴، فناوری فتوولتائیک (PV) متولد شد، زمانی که داریل چاپین، کالوین فولر و جرالد پیرسون سلول فتوولتائیک سیلیکونی را در آزمایشگاه‌های بل در سال ۱۹۵۴ توسعه دادند – اولین سلول خورشیدی که قادر به جذب و تبدیل انرژی خورشید به اندازه کافی برای راه‌اندازی تجهیزات الکتریکی روزمره بود. امروزه ماهواره‌ها، فضاپیماهایی که در مدار زمین در حال گردش هستند، با انرژی خورشیدی تغذیه می‌شوند.
انواع پنل‌های خورشیدی؟
پنل‌های خورشیدی به ما این امکان را می‌دهند که از یک منبع تمام‌نشدنی و رایگان، یعنی نور خورشید، نهایت استفاده را ببریم و آن را از طریق یک فرآیند ۱۰۰٪ پاک به انرژی تبدیل کنیم، زیرا هیچ دی‌اکسید کربنی تولید نمی‌شود.
سه نوع اصلی پنل خورشیدی وجود دارد: پنل‌های فتوولتائیک، کلکتورهای حرارتی و پنل‌های خورشیدی هیبریدی.
پنل‌های خورشیدی فتوولتائیک
این پنل‌ها از سلول‌های خورشیدی فتوولتائیک تشکیل شده‌اند که وقتی تابش خورشید به آنها برخورد می‌کند، یونیزه می‌شوند و الکترون‌هایی را آزاد می‌کنند که با یکدیگر تعامل دارند و انرژی الکتریکی تولید می‌کنند.
پنل‌های خورشیدی حرارتی
پنل‌های حرارتی که به عنوان کلکتور یا جمع‌کننده خورشیدی نیز شناخته می‌شوند، تابش خورشیدی را به انرژی حرارتی یا گرما تبدیل می‌کنند.
پنل‌های خورشیدی هیبریدی
فناوری به کار رفته در این پنل‌های خورشیدی که هنوز در دست توسعه است، امکان ترکیب مزایای سلول‌های فتوولتائیک و کلکتورهای حرارتی را در یک سیستم واحد فراهم می‌کند.
مزایا و ویژگی‌های انواع مختلف پنل‌های خورشیدی
در اینجا ویژگی‌ها، مزایا و معایب هر نوع پنل خورشیدی آورده شده است.
۱. پنل‌های خورشیدی فتوولتائیک
- مونوکریستال : از آنجایی که از سیلیکون بسیار خالص ساخته شده‌اند، بالاترین نرخ بازدهی موجود در بازار، بین ۱۵٪ تا ۲۰٪ را ارائه می‌دهند. مزایای اصلی: تولید توان بالا، عمر مفید طولانی و اندازه مناسب برای خانه‌ها.
- پلی کریستال: این پنل‌های خورشیدی که به دلیل رنگ آبی‌شان به راحتی قابل شناسایی هستند، از سیلیکون خام ساخته شده‌اند. آنها ارزان‌تر از پنل‌های مونوکریستال هستند، اما راندمان کمتری دارند، حدود ۱۵٪، اگرچه تولید برق آنها مشابه است. آنها فضای بیشتری را اشغال می‌کنند و نسبت به قرار گرفتن در معرض دمای بالا حساس‌تر هستند، بنابراین برای آب و هوای بسیار گرم توصیه نمی‌شوند.
- سلول‌های خورشیدی آمورف یا لایه نازک: این نوع پنل‌های خورشیدی از موادی مانند سیلیکون آمورف، تلورید کادمیوم یا گالیوم با خواص فتوولتائیک استفاده می‌کنند. به این ترتیب، می‌توان یک پنل انعطاف‌پذیر و سبک ساخت. آنها به اندازه پنل‌های فتوولتائیک معمولی، بین ۷ تا ۱۰ درصد کمتر، کارآمد نیستند، عمر مفید آنها کوتاه‌تر است و به فضای بسیار بیشتری نیاز دارند. با این حال، آنها اقتصادی‌تر هستند، بنابراین معمولاً در تأسیسات بزرگ مانند صنایع یا تأسیسات عمومی استفاده می‌شوند.
۲. پنل‌های خورشیدی حرارتی
این سیستم‌ها دارای یک پنل برای جمع‌آوری نور خورشید و یک مخزن یا کلکتور هستند که در آن سیالی که قادر به انتقال گرما به سیستم‌های گرمایش خانگی و آب گرم است، قرار دارد. این پنل‌ها مدار سیال انتقالی را گرم می‌کنند که به مبدل حرارتی واقع در مخزن ذخیره‌سازی، جایی که آب گرم ذخیره می‌شود، منتقل می‌شود.
برخی از انواع پنل‌های حرارتی خورشیدی، مانند پنل‌های حرارتی خورشیدی متمرکزکننده، این گرما را به بخار تبدیل می‌کنند تا مثلاً توربین‌های ژنراتور را به کار بیندازند.
- کلکتورهای دمای پایین: این کلکتورهای حرارتی خورشیدی به دمایی تا ۵۰ درجه سانتیگراد می‌رسند. آنها معمولاً برای تأمین انرژی سیستم‌های گرمایشی و آب گرم خانگی در خانه‌ها یا مشاغل استفاده می‌شوند.
- کلکتورهای دمای متوسط: این نوع کلکتورها به روش مشابهی کار می‌کنند، اگرچه دارای یک پوشش شفاف برای جلوگیری از اتلاف گرما هستند. در نتیجه، آنها قادر به رسیدن به دماهای تا 90 درجه سانتیگراد هستند.
- کلکتورهای دمای بالا: این پنل‌های خورشیدی دارای دو پوشش هستند که خلاء ایجاد می‌کنند و به آنها اجازه می‌دهند تا دمای تا ۱۵۰ درجه سانتیگراد کار کنند. کلکتورهای دمای بالا برای تولید برق در نیروگاه‌های حرارتی استفاده می‌شوند.
۳. پنل‌های خورشیدی هیبریدی
پنل‌های خورشیدی هیبریدی قادر به تبدیل نور خورشید به برق و گرما هستند و عملکرد سلول‌های فتوولتائیک را تا ۱۵٪ افزایش می‌دهند. علاوه بر این، این سیستم‌ها را می‌توان با سایر انرژی‌های تجدیدپذیر مانند انرژی باد نیز ترکیب کرد تا سهم انرژی بیشتری به دست آید.
مزایای پنل‌های خورشیدی؟
استفاده از پنل‌های خورشیدی روشی بسیار کاربردی برای تولید برق برای بسیاری از کاربردها است. بدیهی است که زندگی خارج از شبکه برق، امری بدیهی است. زندگی خارج از شبکه برق به معنای زندگی در مکانی است که توسط شبکه برق اصلی سرویس‌دهی نمی‌شود. خانه‌ها و کلبه‌های دورافتاده به خوبی از سیستم‌های انرژی خورشیدی بهره‌مند می‌شوند. دیگر نیازی به پرداخت هزینه‌های هنگفت برای نصب تیرهای برق و کابل‌کشی از نزدیکترین نقطه دسترسی به شبکه اصلی نیست. یک سیستم برق خورشیدی به طور بالقوه ارزان‌تر است و در صورت نگهداری صحیح می‌تواند تا بیش از سه دهه برق تأمین کند.
گذشته از این واقعیت که پنل‌های خورشیدی امکان زندگی خارج از شبکه برق را فراهم می‌کنند، شاید بزرگترین مزیتی که از استفاده از انرژی خورشیدی نصیبتان می‌شود این است که هم یک منبع انرژی پاک و هم تجدیدپذیر است. با ظهور تغییرات اقلیمی جهانی، انجام هر کاری که می‌توانیم برای کاهش فشار بر جو زمین ناشی از انتشار گازهای گلخانه‌ای اهمیت بیشتری پیدا کرده است. پنل‌های خورشیدی هیچ قطعه متحرکی ندارند و به نگهداری کمی نیاز دارند. آنها به طور محکمی ساخته شده‌اند و در صورت نگهداری مناسب، دهه‌ها دوام می‌آورند.
آخرین مورد از مزایای پنل‌های خورشیدی و انرژی خورشیدی این است که، پس از پرداخت هزینه‌های اولیه نصب، برق تولیدی برای بقیه عمر سیستم، که بسته به کیفیت سیستم می‌تواند تا ۱۵ تا ۲۰ سال باشد، کاملاً رایگان است! برای دارندگان سیستم‌های انرژی خورشیدی متصل به شبکه، مزایا از لحظه‌ای که سیستم به شبکه متصل می‌شود، آغاز می‌شود و به طور بالقوه هزینه‌های ماهانه برق را حذف می‌کند یا، و این بهترین بخش است، در واقع برای صاحب سیستم درآمد اضافی از شرکت برق به ارمغان می‌آورد. چگونه؟ اگر برق کمتری نسبت به تولید سیستم برق خورشیدی خود مصرف کنید، آن برق اضافی را می‌توان، گاهی اوقات با قیمت بالاتر، به شرکت برق شما فروخت!
کاربردها و مزایای بسیار دیگری نیز برای استفاده از پنل‌های خورشیدی برای تولید برق مورد نیاز شما وجود دارد – تعداد آنها آنقدر زیاد است که نمی‌توان در اینجا فهرست کرد. اما با مرور وب‌سایت ما، دانش کلی خوبی در مورد اینکه انرژی خورشیدی چقدر می‌تواند متنوع و راحت باشد، به دست خواهید آورد.
اندازه پنل‌های خورشیدی
ظرفیت نامی یک پنل خورشیدی (بر حسب وات) به ابعاد فیزیکی و راندمان آن بستگی دارد. راندمان به درصد انرژی نوری که پنل به برق تبدیل می‌کند، اشاره دارد. معمولاً پنل‌هایی که برای سیستم‌های خانگی استفاده می‌شوند حدود ۱ متر عرض و ۱.۷ متر طول دارند، اما پنل‌های بزرگتری نیز موجود است. سیستم‌های تجاری بزرگتر معمولاً از پنل‌هایی با عرض حدود ۱ متر و طول ۲ متر استفاده می‌کنند، اما می‌توانند بزرگتر هم باشند.
برای پنل‌هایی با اندازه یکسان، راندمان بیشتر به معنای ظرفیت نامی بالاتر است. دلیل این امر این است که اگرچه مقدار نور خورشید یکسانی به پنل‌هایی با اندازه یکسان تابیده می‌شود، اما پنلی با راندمان بالاتر، درصد بیشتری از نور را به برق تبدیل می‌کند. حداکثر راندمان پنل‌های خورشیدی جدید با پیشرفت فناوری به تدریج در حال افزایش است. پنل‌های کارآمدتر می‌توانند به تولید بیشترین انرژی از یک سطح سقف محدود کمک کنند.
کیفیت پنل خورشیدی چیست؟
کیفیت پنل‌های خورشیدی تعیین می‌کند که چه مدت می‌توانند نزدیک به ظرفیت نامی خود تولید کنند.
برای اطمینان از کیفیت خوب پنل‌های خورشیدی خود:
- بررسی کنید که آیا آنها در فهرست ماژول‌های تأیید شده شورای انرژی پاک قرار دارند یا خیر. .
- گارانتی پنل را بررسی کنید.
- به دنبال تولیدکنندگان و محصولاتی با نظرات مثبت و همچنین مشاغلی باشید که در استرالیا پشتیبانی فنی دارند.
رده‌های تولیدکننده
تولیدکنندگان پنل خورشیدی در ۳ رده رتبه‌بندی می‌شوند. رده ۱ بالاترین و رده ۳ پایین‌ترین رتبه را دارد. چندین سیستم رده‌بندی مختلف وجود دارد که بر اساس عواملی مانند وضعیت مالی سازنده، تجربه، مقیاس تولید و سطح اتوماسیون تعیین می‌شوند. آنها کیفیت خود پنل‌های خورشیدی را اندازه‌گیری نمی‌کنند زیرا تولیدکنندگان ممکن است پنل‌هایی با کیفیت متفاوت در هر رده ارائه دهند.
اگر یک فروشنده یا نصاب پنل خورشیدی به شما بگوید که پنل‌های خورشیدی آنها از یک تولیدکننده درجه ۱ است، این نشانه‌ای از یک شرکت معتبر و شناخته‌شده است. با این حال، شما هنوز هم باید نظرات مربوط به مدل خاص پنل خورشیدی را بررسی کنید.
سوالات متداول
مزارع خورشیدی چیست؟
مزارع خورشیدی، که با نام پارک‌های خورشیدی یا میدان‌های خورشیدی نیز شناخته می‌شوند، مناطق وسیعی از زمین هستند که شامل پنل‌های خورشیدی به هم پیوسته‌ای هستند که در مساحتی بیش از چندین هکتار در کنار هم قرار گرفته‌اند تا مقادیر زیادی انرژی خورشیدی را به طور همزمان برداشت کنند. مزارع خورشیدی برای تولید انرژی خورشیدی در مقیاس بزرگ طراحی شده‌اند که مستقیماً به شبکه برق متصل می‌شوند، برخلاف پنل‌های خورشیدی منفرد که معمولاً یک خانه یا ساختمان را تغذیه می‌کنند.
آیا می‌توان در روزهای ابری از انرژی خورشیدی استفاده کرد؟
بله، می‌تواند – انرژی خورشیدی فقط به مقداری از نور روز نیاز دارد تا انرژی خورشید را مهار کند. با این اوصاف، میزان تولید برق توسط پنل‌های خورشیدی بسته به میزان نور مستقیم خورشید و کیفیت، اندازه، تعداد و محل پنل‌های مورد استفاده متفاوت است.
بزرگترین تولیدکنندگان انرژی خورشیدی در جهان کدامند؟
تا سال ۲۰۲۲، چین بزرگترین تولیدکننده برق خورشیدی در جهان است. ایالات متحده در رتبه دوم و پس از آن ژاپن، آلمان و هند قرار دارند. 1
چگونه انرژی خورشیدی بیشتری به سیستم‌های برق ما وارد می‌شود؟
دولت‌های بریتانیا و ایالات متحده قصد دارند تا سال ۲۰۳۵ سیستم‌های برق خود را کربن‌زدایی کنند، که در آن منابع انرژی تجدیدپذیر مانند انرژی خورشیدی نقش عمده‌ای ایفا خواهند کرد.
هزینه پنل‌های خورشیدی چقدر است؟
قیمت پنل‌های خورشیدی در چند سال گذشته به طور قابل توجهی کاهش یافته است. این عالی است زیرا، همراه با اعتبار مالیاتی سرمایه‌گذاری خورشیدی فدرال 30 دلاری و سایر مشوق‌های مربوطه، اکنون بهترین زمان برای سرمایه‌گذاری در یک سیستم انرژی خورشیدی است. و این را در نظر بگیرید: یک سیستم انرژی خورشیدی تقریباً به اندازه یک ماشین متوسط هزینه دارد!
از کجا می‌توانم پنل‌های خورشیدی بخرم؟
خب، البته، همینجا در همین وب‌سایت! شما میتوانید به زودی پنل های خورشیدی را از سایت aghakala.com خریداری کنید