پنل‌های خورشیدی، انقلابی در صنعت

آنچه امروزه باعث افزایش استفاده از انرژی خورشیدی شده است، تلاش برای بهره‌برداری از منابع انرژی تجدید پذیر می‌باشد. صنعت انرژی خورشیدی تنها در دهه گذشته توانست بیش از ۵۰% رشد کند؛ رشدی که مدیون حمایت‌های فدرال و افزایش تقاضای صنعتی و تجاری برای این انرژی پاک بوده است. شاید از خودتان بپرسید آیا انرژی خورشیدی ارزش صرف وقت و مطالعه را دارد؟! باید به شما بگوییم ازآنجایی‌که ارزش صنعت انرژی خورشیدی همچنان در حال افزایش است؛ لذا می‌توانیم به شما بگوییم که ستون فقرات این صنعت، یعنی پنل خورشیدی ارزش مطالعه و صرف وقت دارا است.

از پنل‌‌‌های خورشیدی در کاربردهای متنوعی می‌توان بهره برد ازجمله سیستم‌های برق برای مکان‌های دور دست، سنجش از دور و البته تولید برق و… و مزایای پنل خورشیدی بسیار زیاد است.

در این مطلب سعی داریم تا شما را با کاربردهای پنل خورشید و مزایای آن و نحوه عملکردش آشنا کنیم و هرچه باید درباره پنل خورشیدی بدانید در اختیارتان قرار بدهیم؛ با ما همراه باشید.

پنل خورشیدی چیست؟

شاید اولین سوالی که از خودتان می‌پرسید این باشد که از پنل‌های خورشیدی برای چه چیزی استفاده می‌شود؟ باید گفت، در حقیقت از پنل‌های خورشیدی برای جمع‌آوری انرژی خورشید و تبدیل آن به برق استفاده می‌شود. نوع معمولی پنل خورشیدی از سلول‌های خورشیدی مجزایی تشکیل شده‌اند که هرکدامشان از لایه‌هایی متشکل از سیلیکون، بور و فسفر ساخته می‌شوند. لایه‌های بور و فسفر به ترتیب بارهای مثبت و منفی را در پنل خورشیدی تأمین می‌کنند و ویفر سیلیکون نیز، در حقیقت نقش یک نیمه هادی را در پنل خورشیدی ایفا می‌نماید.

بدیهی است که انرژی خورشیدی با خورشید آغاز می‌شود. نور خورشید از ذراتی به نام «فوتون» تشکیل شده است که صفحات خورشیدی (که به آن‌ها پنل PV نیز گفته می‌شود) برای تبدیل این نور به جریان الکتریکی فعالیت می‌کند؛ و می‌تواند برای تأمین بارهای الکتریکی استفاده شود.

وقتی فوتون‌های خورشید به سطح پنل برخورد می‌کنند؛ الکترون‌ها را از سیلیکون خارج می‌کنند و آن‌ها را وارد میدان الکتریکی تولید شده توسط سلول‌های خورشیدی می‌نمایند. به همین سبب، یک جریان جهت‌دار به وجود می‌آید که در نهایت به یک نیروی قابل‌استفاده کنترل‌شده تبدیل می‌شود.

تمام مراحل این فرآیند اثر فتوولتاییک نیز نامیده می‌شود، به همین سبب است که پنل خورشیدی به پنل‌های فتوولتاییک یا PV هم معروف است. غالباً یک پنل خورشیدی معمولی حاوی 60، 72 یا 90 سلول خورشیدی مجزا می‌باشد.

تاریخچه پنل خورشیدی

توسعه انرژی خورشیدی، برنامه امروز و دیروز نیست و در حقیقت به ۱۰۰ پیش بازمی‌گردد. در روزهای ابتدایی، انرژی خورشیدی در درجه اول صرفاً برای تولید بخار مورداستفاده قرار می‌گرفت که از آن می‌شد برای حرکت ماشین‌آلات نیز استفاده کرد.

زمان کشف «اثر فتوولتائیک» توسط ادموند بکرل بود که امکان تبدیل انرژی الکتریکی خورشید به نور خورشید برای دنیای صنعت فراهم شد.

پس از آن، کشف بکرل منجر به اختراع اولین سلول خورشیدی اصلی توسط چارلز فریتس شد؛ که با پوشاندن ورق‌های سلنیوم با یک لایه نازک از طلا تشکیل شده بود و این آغاز رشد دستگاهی به وجود می‌آید که امروزه به‌عنوان پنل خورشیدی آن را می‌شناسیم.

کاربرد پنل خورشیدی چیست؟

استفاده از پنل خورشیدی و انرژی خورشیدی می‌تواند کاربردهای گوناگونی داشته باشید که در ادامه برخی از آن‌ها را باهم مرور می‌کنیم.

1. گرم کردن خانه؛ کاربرد پنل خورشیدی

ازجمله موارد کاربرد پنل خورشیدی، تأمین آب گرم برای سیستم‌های گرمایشی در ساختمان است. این اتفاق بدین‌صورت انجام می‌پذیرد که، لوله‌های آبی که بر روی سقف نصب شدند، آب را پس از گرم کردن به داخل ساختمان پمپاژ می‌کنند.

2. تأمین انرژی برق برای ساختمان؛ کاربرد پنل خورشیدی

هر ساختمانی برای گردش آب خود به یکی پمپ نیاز دارد و آن پمپ باید به موتورخانه وصل شود؛ اما استفاده از انرژی خورشیدی برای راه‌اندازی آن بسیار مقرون به‌صرفه‌تر است.

انرژی الکتریکی که توسط پنل خورشیدی تأمین می‌شود، می‌تواند یک پمپ را برای به جریان انداختن آب در ساختمان به کار بیندازد. علاوه بر این، دیگر کاربرد پنل خورشیدی در ساختمان این است که می‌توان با استفاده از پنل خورشیدی، برق روشنایی ساختمان را فراهم نمود.

پس از آن‌که انرژی خورشیدی تبدیل به انرژی برق شد، این جریان برق با استفاده از اینورتر به برق AC تبدیل می‌شود. انرژی الکتریکی تولیدشده توسط پنل خورشیدی با استفاده از وسایل ایمنی و ترانسفر سوئیچ‌ها قادر به روشن نمودن ساختمان می‌باشد.

3. گرم کردن آب استخر؛ کاربرد پنل خورشیدی

استخر ازجمله آن تفریحات جذابی به شمار می‌آید که آب گرم آن در فصل زمستان، می‌تواند شما را به وجد بیاورد و حس آرامش بخشی را به شما منتقل کند.

شما می‌توانید با استفاده از روکش خورشیدی به‌آسانی آب استخر را گرم نموده و از حضور در آن لذت ببرید. سیستم گرمایش آب گرم از صفحات گرمایشی که بر روی پشت‌بام نصب شدند تشکیل می‌شود و پس از جذب گرمای خورشید، آن را به سمت استخر هدایت می‌کند.

کاربرد پنل خورشیدی چیست؟

4. تأمین آب گرم مصرفی؛ کاربرد پنل خورشیدی

امروزه می‌توانید به‌جای استفاده از آب گرمکن‌های گازی یا برقی از انرژی خورشیدی برای گرم کردن آب ساختمان استفاده نمایید. استفاده از پنل خورشیدی در این امر، مقرون به‌صرفه‌ترین روش برای تأمین آب گرم است و همچنین نقش موثری در کاهش مصرف انرژی گاز و برق ایفا می‌کند.

5. سیستم‌های تهویه مطبوع؛ کاربرد پنل خورشیدی

با استفاده از فن‌ها و سیستم‌های تهویه خورشیدی می‌توان به میزان قابل‌توجهی مصرف انرژی را بهینه‌سازی نمود و هزینه‌های جاری را کاهش داد.

دستگاه‌های تهویه نظیر فن سرویس بهداشتی، حمام، آشپزخانه و دستگاه‌های تهویه مطبوع که در طول روز فعالیت می‌کنند، مصرف انرژی بالایی دارند. از این رو به منظور کاهش هزینه قبوض و استفاده از انرژی تجدیدپذیر خورشیدی از پنل‌های خورشیدی برای تأمین انرژی موردنیاز سیستم‌های تهویه استفاده می‌گردد.

6. تأمین روشنایی فضای باز؛ کاربرد پنل خورشیدی

یکی از راه‌های شارژ باتری‌ها در طول روز و همچنین روشن نگه‌داشتن لامپ‌های محوطه‌ی ساختمان‌ها در طول شب، استفاده از صفحات خورشیدی است. با استفاده از پنل‌های خورشیدی می‌توان از مصرف بیهوده انرژی جلوگیری کرد و بهینه‌سازی مصرف انرژی را صورت داد.

مزایای پنل خورشیدی

1. کاهش هزینه قبوض:

شما از روزی که پنل خورشیدی خودتان را راه‌اندازی می‌کنید و از آن به‌عنوان منبع تغذیه انرژی الکتریکی خانه خودتان استفاده می‌کنید، شاهد کاهش قابل‌ملاحظه هزینه قبوض برق مصرفی‌تان خواهید بود و بدین صورت تا حد زیادی در هزینه‌ها صرفه‌جویی می‌نمایید.

2. مصون ماندن از افزایش هزینه برق در آینده

طی دهه‌های اخیر، هزینه‌های برق همواره روندی افزایشی داشته است و ازآنجایی‌که استحصال نفت، گاز، زغال‌سنگ و سایر منابع تجدید ناپذیر روزبه‌روز دشوارتر می‌شود؛ پس منطقی است انتظار داشته باشیم که هزینه برق هم همواره روندی صعودی داشته باشد. به همین سبب راه‌اندازی یک سیستم خورشیدی خانگی به‌عنوان یک منبع انرژی تجدید پذیر و مستمر، یک راهکار عالی برای مصون ماندن از افزایش هزینه قبوض برق در آینده است.

3.  کاهش فشار بر روی شبکه برق

شبکه برق واقعاً پیچیده است؛ اما از یک قانون ساده عرضه و تقاضا تبعیت می‌کند. عرضه باید همیشه تقاضا را برآورده کند؛ اما در مواقعی تقاضا بیشتر از میزان برق عرضه‌شده توسط شبکه است. اگر تقاضا از عرضه پیشی بگیرد؛ همواره خسارت‌های بلندمدت به بار آمده و خاموشی‌های گسترده‌ای در پی خواهد داشت.

5. تجدید پذیر بودن

خورشید ۶ میلیارد سال دیگر هم همچنان به درخشش خود ادامه خواهد داد و آخرین منبع تجدید پذیر انرژی است که در خدمت جامعه بشریت است؛ پس تنها کاری که باید انجام داد این است که یک سلول خورشیدی را در معرض پرتوهای آن قرار داد و از یک منبع انرژی مستمر و رایگان بهره برد. استفاده از پنل خورشیدی، یک راهکار عالی برای کاهش ردپای کربن خانوار و تأمین انرژی از یک منبع تجدید پذیر و مستمر محسوب می‌شود.

6. طول عمر پنل خورشیدی

ازجمله دیگر مزایای پنل خورشیدی این است که، هیچ‌گونه قطعه متحرکی در این سیستم‌ها وجود ندارد. سلول‌های خورشیدی فتوولتاییک در یک پنل خورشیدی از طریق یک واکنش شیمیایی در قالب یک واحد مهروموم شده، برق تولید می‌کنند؛ از این رو پنل‌های خورشیدی عمری طولانی دارند.

پنل‌های خورشیدی خانگی اکثراً دارای ضمانت‌نامه‌های ۲۵ ساله هستند و کارایی آن‌ها و عمر مفیدشان به ندرت کم می‌شود. در حقیقت پنل خورشیدی نوعی سرمایه‌گذاری بلندمدت است که تا سال‌ها می‌تواند بازدهی مناسبی داشته باشد.