تکنیکی که به عنوان تولید برق فتوولتائیک شناخته میشود، با استفاده از اثر فتوولتائیک در رابط نیمههادی، انرژی نور را مستقیماً به برق تبدیل میکند. پنل (ماژول) سلول خورشیدی، کنترلکننده و اینورتر سه جزء اصلی آن هستند. قطعات الکترونیکی اکثر بخشهای کلیدی آن را تشکیل میدهند. یک ماژول سلول خورشیدی با مساحت بزرگ با اتصال سری سلولهای خورشیدی، محصور کردن آنها برای محافظت و اضافه کردن کنترلکنندههای قدرت و قطعات اضافی برای ایجاد یک دستگاه تولید برق فتوولتائیک ایجاد میشود.
۱. فرآیند تولید انرژی خورشیدی چگونه است؟
تولید برق فتوولتائیک فرآیند تبدیل مستقیم انرژی خورشیدی به برق است.
انرژی فتوولتائیک در حال حاضر رایجترین روش تولید برق خورشیدی است. در نتیجه، انرژی خورشیدی اکنون معمولاً به عنوان تولید انرژی فتوولتائیک شناخته میشود.
۲. سلولهای خورشیدی چگونه برق تولید میکنند؟
سلول فتوولتائیک اساسیترین نوع واحد تولید برق فتوولتائیک است، زیرا یک قطعه نیمههادی است که نور و الکتریسیته را مستقیماً از انرژی تابشی خورشید به جریان مستقیم تبدیل میکند.
آلایش سیلیکون کریستالی با عناصر خاص (مانند فسفر، بور و غیره) باعث عدم تعادل مداوم در بار مولکولی ماده میشود و در نتیجه یک ماده نیمههادی با خواص الکتریکی منحصر به فرد ایجاد میشود که مسئول ویژگیهای الکتریکی متمایز سلولهای فتوولتائیک است.
نیمهرساناها با ویژگیهای الکتریکی منحصر به فرد، هنگامی که در معرض نور خورشید قرار میگیرند، میتوانند بارهای آزاد تولید کنند. هنگامی که انتهای آنها بسته است، بارهای آزاد جمع شده و در جهت خاصی حرکت میکنند و انرژی الکتریکی تولید میکنند.
۳. تولید برق فتوولتائیک چه مزایایی دارد؟
1) وسعت
سطح زمین تحت تابش نور خورشید قرار دارد و این نور میتواند صرف نظر از موقعیت جغرافیایی - خشکی، دریا، کوه یا زمین مسطح - مورد استفاده و بهرهبرداری قرار گیرد. اگرچه زمان و شدت تابش متفاوت است، اما به طور گستردهای پراکنده شده و تحت تأثیر آب و هوا یا موقعیت مکانی قرار نمیگیرد.
۲) پایداری و بینهایت
خورشید با این سرعت، انرژی هستهای کافی برای ذخیره هیدروژن به مدت دهها میلیارد سال تولید میکند. با توجه به تخریب شدید زیستمحیطی امروز، انرژی خورشیدی یک منبع انرژی کاملاً پاک و تجدیدپذیر است که منبعی بیپایان دارد.
3) سایت های نصب قابل تنظیم
یک سقف باز این مزیت را دارد که تحت تأثیر جهت ساختمان قرار نمیگیرد، به نور اجازه میدهد تا برای مدت طولانی به داخل برسد و تداخل سایه را به حداقل میرساند. تولید برق فتوولتائیک علاوه بر نصب در پشت بام ساختمانهای مسکونی، در ساختمانهای صنعتی نیز یافت میشود، جایی که از انرژی خورشیدی برای تولید انرژی جهت تأمین نیازهای الکتریکی تأسیسات استفاده میشود. توسعه فناوری فتوولتائیک توزیعشده روی پشت بام همچنین میتواند به طور مؤثر به مسئله مصرف برق در سطح شهرستان در زمینه توانبخشی روستایی بپردازد.
4) سرسبز
طبیعتاً، صدای تلویزیون بلندتر و صفحه نمایش روشنتر، برق بیشتری مصرف میکند. کاهش روشنایی و صدا نه تنها از چشم و گوش محافظت میکند، بلکه در مصرف برق نیز صرفهجویی میکند.
۵) افزایش امنیت انرژی کشور
مردم میتوانند با کاهش وابستگی خود به تولید برق از سوختهای فسیلی، امنیت انرژی ملی را بهبود بخشند و از این طریق از بحرانهای انرژی و بیثباتی بازار سوخت جلوگیری کنند. این امر میتواند از طریق استفاده از تولید برق فتوولتائیک محقق شود.
6) حداقل هزینههای نگهداری و بهرهبرداری
عملکرد تولید برق فتوولتائیک قوی و قابل اعتماد است و فاقد قطعات انتقال مکانیکی است. هنگامی که با استفاده گسترده از فناوری کنترل خودکار ترکیب شود، مجموعهای از سیستمهای تولید برق فتوولتائیک میتوانند تا زمانی که ماژول سلول خورشیدی وجود دارد، برق تولید کنند. این امر منجر به هزینههای نگهداری اساساً ارزان میشود که بدون نظارت قابل تحقق است.
۴. چه نوع پروژههای تولید برق خورشیدی وجود دارد؟
پروژههای فتوولتائیک را میتوان بر اساس طرحبندیشان به صورت «توزیعشده» یا «متمرکز» طبقهبندی کرد.
توزیعشده: نیروگاههای فتوولتائیک با اندازه مشخص که در محل کاربر نصب میشوند یا به شبکه برق متصل میشوند، نیروگاههای فتوولتائیک توزیعشده نامیده میشوند. این نوع نیروگاه ممکن است مستقیماً به افراد نزدیک برق بدهد و معمولاً روی زمین، دیوار یا سقف نصب میشود.
متمرکز: عمدتاً در فضاهای وسیع مانند کوهستانها و بیابانها مورد استفاده قرار میگیرد. این نوع نیروگاه با استفاده از چندین پنل فتوولتائیک یا سیستمهای ردیابی خورشیدی، انرژی خورشیدی را جمعآوری کرده و آن را به برق تبدیل میکند که به مصرفکنندگانی که در فاصله زیادی از محل تولید برق زندگی میکنند، ارسال میشود.
نیروگاههای فتوولتائیک یکپارچه با ساختمان: این نیروگاهها با ترکیب فناوری تولید انرژی خورشیدی با معماری ساختمان ایجاد میشوند و سیستم خورشیدی را به بخشی جداییناپذیر از سازه تبدیل میکنند. این نوع نیروگاه را میتوان روی بالکن، دیوار پردهای، سقف یا سایر قسمتهای ساختمان نصب کرد.
نیروگاههای فتوولتائیک (PV) همچنین میتوانند بر اساس ویژگیهای تکنولوژیکی و سناریوهای کاربردی به گروههای زیر تقسیم شوند:
نیروگاه فتوولتائیک خانگی: این نیروگاه که عمدتاً در ساختمانهای مسکونی مورد استفاده قرار میگیرد، یک سیستم تولید برق فتوولتائیک توزیعشده در مقیاس کوچک است. برای تأمین نیازهای الکتریکی خود، صاحبان خانه میتوانند پنلهای خورشیدی را روی پشت بام خود نصب کرده و انرژی تجدیدپذیر تولید کنند.
نیروگاههای فتوولتائیک تجاری: از نظر مقیاس، بین نیروگاههای فتوولتائیک متمرکز و مسکونی قرار میگیرند و برای استفاده در ساختمانهای تجاری، پارکهای صنعتی و سایر مکانها مناسب هستند.
نیروگاههای فتوولتائیک روستایی: بیشتر در مناطق روستایی مورد استفاده قرار میگیرند، جایی که انرژی پاک را برای کشاورزان فراهم میکنند و مشکل کمبود برق را برطرف میکنند.
نیروگاههای فتوولتائیک روستایی: بیشتر در مناطق روستایی مورد استفاده قرار میگیرند، جایی که انرژی پاک را برای کشاورزان فراهم میکنند و مشکل کمبود برق را برطرف میکنند.
نیروگاه فتوولتائیک با تأسیسات عمومی: این اصطلاح به استفاده از فناوری تولید انرژی خورشیدی در مکانهایی که عموم مردم در آن حضور دارند، مانند پایانههای اتوبوس، مدارس و بیمارستانها، اشاره دارد.
نیروگاه فتوولتائیک شناور: این نوع سیستم تولید برق عمدتاً در مخازن، دریاچهها و سایر پهنههای آبی که پنلهای فتوولتائیک روی سطح آب نصب میشوند، استفاده میشود.
۵. چه چیزی انرژی فتوولتائیک را به یک منبع انرژی کم کربن و سبز تبدیل میکند؟
طبق نتایج تحقیقات صندوق جهانی طبیعت (WWF)، نصب یک سیستم تولید برق فتوولتائیک ۱ کیلوواتی میتواند ۱۲۰۰ کیلووات ساعت برق در سال تولید کند، مصرف زغال سنگ (زغال سنگ استاندارد) را تقریباً ۴۰۰ کیلوگرم کاهش دهد و انتشار دی اکسید کربن را تقریباً ۱ تن کاهش دهد. تولید برق فتوولتائیک دارای مزایای قابل توجه انرژی، حفاظت از محیط زیست و اقتصادی است. این یکی از بهترین انرژیهای سبز با کیفیت در کشور ما است.
توسعه منابع انرژی تجدیدپذیر، مانند تولید برق فتوولتائیک، یکی از راههای مؤثر برای مقابله با مسائل زیستمحیطی مانند مه و باران اسیدی است. طبق نتایج تحقیقات صندوق جهانی طبیعت (WWF)، نصب یک سیستم تولید برق فتوولتائیک به مساحت یک متر مربع معادل کاشت ۱۰۰ متر مربع درخت است.
