کاربردهای جدید انرژی خورشیدی در زندگی بشر؛ از تابلوهای جاده ای تا پل‌های هوایی

خبرگزاری تسنیم، محمدعلی جندقی - انرژی خورشید به عنوان یک منبع بی پایان انرژی می تواند حلال مشکلات موجود در مورد انرژی و محیط زیست باشد. از طرفی مسایل و مشکلات زیست محیطی که بر اثر استفاده از انرژی های فسیلی گریبان گیر جوامع بشری گشته یکی از عمده نگرانی های جامعه جهانی بشمار می آید، بطوری که امروزه حفظ سلامت اتمسفر از مهمترین پیش شرط های توسعه اقتصادی پایدار جهانی به شمار می آید. از این رو دهه های آینده به عنوان سال های تلاش مشترک جامعه انسانی برای تداوم بقاء انسان بر روی کره زمین خواهد بود و جامعه جهانی چاره ای جز رو آوردن به انرژی های نو و تجدید پذیر از جمله انرژی خورشید نخواهد داشت. بنابراین شناسایی مناطق مستعد قم که دارای طولانی ترین ساعات آفتابی و کمترین درجه ابرناکی می باشند، جهت استفاده از انرژی بی پایان خورشید ضروری می باشد. در این خصوص منطقه استان قم با جغرافیای ویژه و موقعیت استراتژیکی که در بین سایر استان ها برخوردار هستند دارای اهمیت ویژه ای است. در خصوص استفاده از انرژی خورشیدی و استفاده از آن در زمینه های پل های هوایی و... مکان مناسبی برای سرمایه گذاری بخش دولتی و همچنین بخش خصوصی بوده و هزینه های اجرای پروژه های تبدیل انرژی خورشیدی به سایر انرژی ها را توجیه پذیر می نماید.

مقدمه:

بخش اعظم انرژی مصرفی در جهان به وسیله سوختهای فسیلی تأمین میشود. احتراق سوختهای فسیلی باعث ورود حجم عظیمی از اکسیدهای سولفور و نیتروژن، مونواکسید کربن و دی اکسید کربن در جو می گردد) اسفندیاری و همکاران،1390). افزایش مستمر در سطح انتشار گازهای گلخانه ای و صعود قیمت مواد سوختی، نیروهای محرکه اصلی در پشت تالشهای مؤثرتر جهت استفاده از منابع مختلف انرژی های تجدیدپذیر می باشند (کینسارین، 2007.) این مشکلات جهان را به استفاده از انرژی های جایگزین که اثرات مخرب زیست محیطی کمتری داشته وهمچنین قابلیت تجدید داشته باشند سوق داده است. منظور از انرژی های جایگزین انرژی هایی است که برای تولیدشان از منابع بدون کربن استفاده میگردد؛ مانند انرژی خورشیدی، انرژی بادی، انرژی دریایی، زمین گرمایی، نیروگاههای آبی و غیره. در این میان انرژی خورشیدی یکی از مهمترین و پاکترین انواع انرژی های تجدیدپذیر در دنیاست (حیدری، 1388). کشور ایران به دلیل قرارگیری در عرضهای پایین قابلیت بیشتری جهت دریافت این انرژی دارد. برای بهره برداری از این انرژی خدادادی نیاز به احداث نیروگاه های خورشیدی میباشد. پنل های خورشیدی که در نیروگاه های خورشیدی به کار گرفته میشوند، مبدل انرژی تابشی خورشید به انرژی الکتریکی میباشند. یکی از مهمترین مسائل در استفاده از انرژی خورشیدی تعیین محل استفاده از آن میباشد که تأثیر زیادی در کارایی تجهیزات و وسایل تولید برق خورشیدی دارد. لذا بهره گیری از پتانسیل های خورشیدی میتواند اثرات مثبتی در صرفه جویی منابع انرژی داشته باشد. در این خصوص شناسایی نواحی مستعد و مناسب که در آن انرژی خورشیدی در حد مناسبی بوده و بتواند جایگزین انرژیهای فعلی شود از اهمیت زیادی برخوردار خواهد بود.

بیان مسئله:

امروزه مضرات و محدودیت های سوخت های فسیلی و بالارفتن مصرف انرژی، تمایل به استفاده از انرژی های تجدیدپذیر و به ویژه انرژی خورشیدی را افزایش داده است؛ به گونه ای که در سالهای 2000 تا 2007 سرانه ی تولید انرژی جهانی 3/10 درصد افزایش یافته است (ظهرری،850، 2012 (و پیش بینی شده این افزایش در سال 2030 به بیش از 67 درصد مقدار مصرفی در سال 2000 نیز برسد (2150: 2011(al et Solangi در میان انرژی های تجدیدپذیر و با توجه به پتانسیل کشور ایران، انرژی های خورشیدی به دلیل عدم تولید co2 و سایر مواد زائد موجب حفظ منابع طبیعی و احیای اراضی، کاهش خطوط انتقال نیرو، افزایش استقلال منطقه ای در تأمین انرژی و افزایش سرعت برق دهی به مناطق روستایی شده و از هزینه کمتری برخوردار میباشد (al et Bahrami 202: 2013.(محل نیروگاه های خورشیدی یکی از فاکتورهای تأثیرگذار در میزان راندمان کاری آنها میباشد، که به علت پرهزینه بودن عملیات نصب، نگهداری و بهره برداری، بررسی اولویت مناطق از نظر شرایط محیطی، صنعتی، هواشناسی و اجتماعی مورد توجه قرار میگیرد. مقادیر پتانسیل تابشی از جمله داده های تأثیرگذار در مکان یابی نیروگاههای خورشیدی می باشد و عموما بیشترین وزن را در مکان یابی این نیروگاه ها به خود اختصاص می دهد. انرژی های تجدیدپذیر شامل منابع متنوع و مختلفی بوده که از انرژی های طبیعی و قابل دسترس به وجود می آیند با توجه به اینکه این انرژی ها صورتی آرمانی ندارند اما استفاده از آنها موجب کاهش مصرف فرآورده های نفتی و اشتغال زایی شده و میزان آلایندگی محیط زیست را نیز کاهش می دهد. چشم انداز استفاده از این انرژی در کشور ایران نیز همانند سایر کشورهای توسعه یافته از اهمیت قابل توجهی برخوردار بوده به گونه ای که دولت در برنامه پنجم توسعه، برنامه ریزی لازم را صورت داده است. لذا با توجه به سیاست های جهانی توسعه این انرژی ها در کشور ما به منظور حل مشکلات و ایجاد اشتغال اجتناب ناپذیر خواهد بود. بررسی های صورت گرفته در این رابطه حاکی از این بوده که توسعه استفاده از انرژی های نو می تواند نقش بسزایی در افزایش درجه امنیت سیستم انرژی کشور ایفا نماید. تاکنون تحقیقات زیادی در زمینه مکان گزینی احداث نیروگاههای خورشیدی در داخل و خارج از کشور صورت گرفته است. اما در بیشتر این پژوهش ها با توجه به محاسبات فیزیکی تابش خورشیدی به پتانسیل سنجی مناطق پرداخته شده است و تحقیقاتی که با تکیه بر عوامل اقلیمی به شناسایی مناطق مستعد بپردازد کمتر انجام پذیرفته است. همچنین در تحقیقاتی که در زمینه مکان یابی صورت گرفته مدل های مختلفی بکار رفته که در ادامه برخی از پژوهش های داخلی و خارجی صورت گرفته در این زمینه آورده شده است: (دیپو، 2012) در کتاب خود تحت عنوان» نیروگاههای انرژی ژئوترمال «به اصول و روشهای بهره برداری از انرژی های زمین گرمایی پرداخته است. (کنیزارین،2007) در پژوهش خود افزایش مستمر در سطح انتشار گازهای گل خانه ای را دلیل جهت گیری به سمت استفاده از منابع مختلف انرژی های تجدیدپذیر میداند. (هنمن،2012) در مقاله خود تحت عنوان» ساخت فتوولتائیک یکپارچه جهت تولید انرژی خورشیدی «به معرفی روشهای کارآمدتر جهت بهره برداری از انرژی خورشید توسط سلولهای فتوولتائیک پرداخته است.(میلر و المبی،2012) به معرفی روشهای بهره برداری انرژی خورشیدی در نیروگاههای خورشیدی در کشور هند پرداخته اند. (فنگ،2012) در مقاله خود به اهمیت استفاده از انرژی خورشیدی برای خانواده های روستایی در فالت چینگهای و تبت برای انطباق با تغییرات آب و هوایی اشاره کرده است). ژانک،2010) زمینه ایی را شناسایی کرد که پتانسیل بالایی برای مزارع خورشیدی و بادی در کلرادو داشتند و نواحی مناسب برای ایجاد مزارع خورشیدی و بادی را با استفاده از روشهای مدلسازی چندمعیاره در سیستم اطالعات جغرافیایی به دست آورد. (دجوردجویک،2011) با هدف تجزیه وتحلیل و ارزیابی پتانسیل، وضعیت و چشم انداز انرژی خورشیدی فتوولتائیک در جمهوری صربستان، مطالعه ای را انجام داد. در این مطالعه نقشه های تابش خورشیدی به کمک نرم افزار PVGIS تهیه شد. نتایج حاصل از این مطالعه نشان داد که جمهوری صربستان پتانسیل بسیار زیادی برای استفاده از سیستمهای فتوولتائیک متصل و مستقل از شبکه دارد. در زمینه مکان یابی پتانسیل سنجی انرژیهای تجدیدپذیر در ایران مطالعات مختلقی در زمینه انرژیهای تجدیدپذیر صورت گرفته است. (اسفندیاری و همکاران،1390) در تحقیقی تحت عنوان "پتانسیل سنجی احداث نیروگاههای خورشیدی با بررسی پارامترهای اقلیمی در استان خوزستان با استفاده از GIS، به بررسی عوامل اقلیمی مؤثر در احداث انرژی خورشیدی پرداخته و با تلفیق آنها در محیط GIS مناطق مستعدتر در استان خوزستان را بررسی نموده است (اسفندیاری و همکاران، 1390) در پایان نامه کارشناسی ارشد خود با عنوان» مکانیابی نیروگاههای خورشیدی با استفاده از روشهای تحلیل چندگانه «، از روش تحلیل پوششی داده ها استفاده کرد. نتایج به دست آمده از این پژوهش، نشانگر پتانسیل بالای شهرهای یزد، شیراز و بیرجند، برای احداث نیروگاههای خورشیدی بوده است) حیدری و همکاران)1388) به مکان یابی ساخت نیروگاه خورشیدی در ایران پرداخته و استان کرمان را مناسب ترین مکان تشخیص دادند (حیدری،1388)

(خوش اخالق و همکاران 1386) در تحقیق خود تحت عنوان» مکانیابی نیروگاه خورشیدی با توجه به پارامترهای اقلیمی «استان اصفهان را جهت تأسیس نیروگاه خورشیدی مناسب دانسته اند.

بهره گیری از انرژی خورشیدی:

طرح های به کارگرفته شده که در این بخش بصورت نمونه بیان می گردد با بکارگیری عوامل گوناگون و با استفاده از تکنولوژی های روز دنیا، توانسته اند با مهار انرژی خورشیدی در جهت استفاده بهینه از آن گام مثبتی بردارند. در کلیه ی این شیوه ها سعی بر آن است که با جذب و ذخیره سازی انرژی بی پایان خورشیدی، نیروهای مورد نیاز طرح مورد نظر تامین گردد.

نخستین دوربین کنترل سرعت خورشیدی:

این سیستم بصورت یک شبکه بی سیم، راه اندازی شده و هم چنین از یک باتری که توسط پنل های خورشیدی شارژ می شوند قدرت می گیرد.

تابلو علائم جاده ای خورشیدی:

این علائم با جذب نیروی خورشید در طول روز و ذخیره سازی آن، روشنایی قابل قبولی را در طول شب خواهند داشت.

تونل خورشیدی:

در جولای 2011 به میزان 1600 پنل خورشیدی روی سقف مسیر ریلی 2 مایلی تونلی که اتصال دهنده پاریس به آمستردام بود، نصب گردید. این عملیات توسط کمپانی Enfinity در بلژیک برای ایجاد سفر ریلی سبز تر به انجام رسید.

بزرگترین پل عابر پیاده خورشیدی جهان:

پل kurilpa تنها به عنوان یکی از طولانی ترین پل های پیاده روی نیست، بلکه اهمیت آن بخاطر لامپ های LED مصنوعی است که از خورشید انرژی می گیرند این سیستم از 8/4 پنل خورشیدی که روی آن نضب شده اند تشکیل شده است و روزانه نیرویی معادل 100 کیلو وات ساعت تولید می نماید. این مقدار می تواند نیاز برقی صدر درصدی پل را برآورده سازد.

منطقه مورد مطالعه:

جهت مطالعه منطقه از آمار و اطلاعات پایه ای استفاده شد: نقشه توپوگرافی و آمار ماهانه و سالانه پارامترهای اقلیمی از ایستگاههای سینوپتیک و و ایستگاههای کلیماتولوژی منطقه ایستگاه در دوره آماری

پتانسیل بالای استان قم در تولید انرژی خورشیدی که ساعات آفتابی در طول روز و میانگین روزهای آفتابی در طول سال در این استان چشمگیر می باشد و 300 روز آفتابی در طول سال ثبت شده که نشان از ظرفیت بالای استان در تولید انرژی خورشیدی است استان قم، پتانسیل بسیار بالایی در بهره‌مندی از انرژی خورشیدی دارد و استفاده از انرژی خورشیدی در این استان، توجیه علمی و اقتصادی بالایی دارد.

سامانهپنل خورشیدی (بهانگلیسی: Solar panel) به این صورت است که می تواندانرژی خورشیدرا دریافت کند و آن را بهالکتریسیتهتبدیل کند که برای مصرف های تجاری و مسکونی قابل استفاده باشد. سامانه‌هایفتوولتائیکمعمولاً شامل یک پنل و ماژول های صفحات خورشیدی،اینورتر، و گاهی اوقات یکباترییا ردیاب خورشیدی و سیم‌کشی اتصالات نیز می باشد.

یک پنل 24 عددی سلول‌های خورشیدی در مغولستان

پنل خورشیدی به یک ماژول فتوولتاییک اطلاق می شود یا یک پنل آب گرم خورشیدی، یا به یک مجموعه از ماژول های PV خورشیدی که به لحاظ الکتریکی، روی یک ساختار تکیه گاهی نصب شده اند. یک مدل PV، مجموعه ای از سلول های خورشیدی است که به هم متصل شده اند. پنل های خورشیدی را می توان به عنوان مؤلفه ای از یک سامانه فتوولتاییک بزرگتر، برای تولید و ذخیره الکتریسیته در کاربردهای تجاری و مسکونی، استفاده کرد. هر ماژول با یک توان خروجی DC، درجه‌بندی شده است که تحت شرایط تست استاندارد عمل می کنند (STC) و نوعاً از 320 - 100 وات دامنه و تنوع دارند. راندمان یک ماژول، مساحت ماژول (با خروجی مشابه درجه بندی شده) را تعیین می کند - ماژولی 230 وات با راندمان 8% دارای دو برابر مساحت یک ماژول 230 واتی با راندمان 16 درصد است - تعداد اندکی از پنل‌های خورشیدی وجود دارند که راندمانشان / بازده‌شان بیشتر از 19 درصد باشد. یک ماژول خورشیدی منفرد می‌تواند تنها به میزان محدودی توان تولید کند، اکثر تأسیسات حاوی ماژول‌های چندگانه هستند. یک سامانه فتوولتاییک نوعاً شامل یک پنل یا آرایه‌ای از ماژول‌های خورشیدی، یک مبدل و گاهی یک باهی یا تراکر خورشیدی و سیم پیچی درونی است.

پنل های خورشیدی چگونه کار می کنند؟

سلول های خورشیدی فوتون های که از خورشید ساتع می شود را تجزیه می کنند (الکترونها را از اتم هایشان جدا می کند) و هنگامی که کانکتورهای مثبت و منفی یک سلول خورشیدی به یک مصرف کننده متصل شود، یک مدار الکتریکی ایجاد می شود که الکترون ها از این طریق جریان پیدا می کنند و برق تولید می شود.

با متصل کردن این سلول های خورشیدی، پنل خورشیدیو یاصفحه خورشیدیبه وجود می آید که در توان ها و ظرفیت های مختلف عرضه می شوند

پنل های خورشیدی از چه چیزی ساخته شده اند؟

سلول‌های خورشیدی از مواد نیمه‌رسانا ساخته شده‌اند که متداول‌ترین نوع آن کریستالینسیلیکوناست. دو نوع کریستالین سیلیکون وجود دارد، اما نوع مونو کریستالین سیلیکون کاربرد بیشتری دارد: این نوع سلول دارای یک ساختاری مربعی است و خاصیت سیلیکونی بالای آن قوی‌تر (و البته گران‌تر) از دیگر مصالح پنل خورشیدی است. نوع دیگر کریستالین سیلیکون، پلی کریستالین نمونه‌ی ارزان‌تر با کارایی و تأثیر کمتر است، از این نوع در فضاهای بزرگ (برای مثال مزرعه‌ی خورشیدی، مناطق غیرمسکونی) استفاده می‌شود.

نسل دومسلول‌های خورشیدی، سلول‌های نواری (Thin film) هستند که از سیلیکون آمورفوس یا مواد غیرسیلیکونی مثل کادمیوم تلورید تشکیل شده‌اند.

سلول‌های خورشیدیthin film از لایه‌های مواد نیمه‌رسانا با ضخامت تنها چندمیلیمتر استفاده می‌کنند. این سلول‌ها به‌دلیل انعطاف‌پذیری بالا می‌توانند برای پوشش‌های سقفی، ساخت نما یا لعاب شیشه‌ای نورگیرها به کار بروند.

نسل سومسلول‌های خورشیدی علاوه بر سیلیکون از انواع مواد جدید ازجمله مرکب‌های خورشیدی و با استفاده از فناوری‌های معمولی پرینت، رنگ‌های خورشیدی و پلاستیک‌های رسانا ساخته می‌شوند.

موادPVگران‌قیمت‌تر هستند اما به دلیل نیاز اندک به آن‌ها در صنعت و تأسیسات ازنظر هزینه مقرون‌به‌صرفه خواهند بود. بااین‌حال به این دلیل که لنزها باید به سمت نور خورشید قرار بگیرند، کاربرد کلکتورهای متمرکزکننده محدود به مناطق آفتابی است.

چگونه پنل های خورشیدی برق تولید می کنند؟

پنل‌های خورشیدی PV، برق جریان مستقیم (DC) را تولید می‌کنند. دربرق DCالکترون‌ها از یک‌جهت دور مدار به جریان درمی‌آیند. به‌عنوان یک مثال از جریان DC می‌توان به تقویت لامپ با یک باتری اشاره کرد. الکترون‌ها از قطب منفی باطری حرکت کرده از لامپ عبور می‌کنند و مجددا به قطب مثبت بازمی‌گردند.

در برق (AC) جریان متناوب، الکترون‌ها در یک مسیر متناوب دچار نوسان می‌شوند، این وضعیت مشابه سیلندر موتور ماشین است. وقتی یک حلقه‌ی سیمی حول یک آهنربا پیچیده شده باشد، ژنراتور برق AC تولید می‌کند. بسیاری از منابع متفاوت انرژی مثل گاز، سوخت دیزلی، انرژی برق‌آبی، انرژی هسته‌ای، زغال‌سنگی، باد و انرژی خورشیدی می‌توانند این نوع ژنراتور را کنترل کنند.

به‌دلیل ارزان بودن انتقال برق AC در مسافت‌های طولانی، شبکه‌ی نیروی برق ایالات‌متحده از برق AC استفاده می‌کند. این در حالی است که پنل‌های خورشیدی برق DC تولید می‌کنند. حالا سؤال اینجاست که چگونه می‌توان برق DC را به شبکه‌ی AC منتقل کرد؟ پاسخ استفاده از مبدل یا معکوس‌کننده است.

کارایی صفحه خورشیدی

اگر چه متوسط اندازه صفحه های خورشیدی طی چند دهه اخیر تغییر محسوسی نکرده است، اما میزان کارایی آنها به شدت بهبود یافته است. زمانیکه برای اولین بار در دهه 1950 پانل ها استفاده شدند، سلول های خورشیدی آنها فقط حدود 6% از انرژی خورشید را به برق تبدیل می کردند. با این درصد، آرایه ای از 60 سلول فقط حدود 20 وات برق تولید می کند که به سختی می توانست توان مورد نیاز یک لامپ کوچک را تأمین کند. در مقابل، سلول های خورشیدی مدرن قادر به جذب حدود 20 درصد از انرژی خورشیدی هستند و به آنها اجازه می دهند تا 400 وات توان خروجی داشته باشند. درجه قدرت هر صفحه با ترکیب کارایی سلول و اندازه هر صفحه خورشیدی تعیین می شود. این بدان معنی است که هر پانل برای تولید مقدار مشخصی وات تولیدی خود تقسیم بندی می شود.

اندازه صفحه خورشیدی: 60 سلولی در مقابل 72 سلولی

از نظر توان خروجی، بهتر است صفحات خورشیدی را به دو دسته پانل های خورشیدی 60 سلول و پانل های خورشیدی 72 سلول تفکیک کنید. پانل های خورشیدی 60 سلولی به طور معمول 165 سانتیمتر در حدود 100 سانتیمتر عرض هستند و بسته به کارایی دقیق سلول های موجود در آنها، در شرایط آزمایش استاندارد بین 270 وات تا 300 وات خروجی دارند. تنها چند سال پیش، میزان برق تولیدی پانل های 60 سلولی استاندارد بیشتر به 250 وات نزدیک بود، اما با پیشرفت در فن آوری، میانگین وات های پانل به دامنه 300-350 وات بهبود یافته است. ماژول های خورشیدی 72 سلولی از نظر مساحت بزرگتر هستند زیرا دارای یک ردیف اضافی از سلول ها هستند و معمولاً توان خروجی آنها بین 350 وات تا 400 وات خواهد بود. این نوع کمتر برای خورشیدی در پشت بام استفاده می شوند زیرا کنترل آنها در پشت بام دشوار است. آنها معمولاً برای مزارع خورشیدی در مقیاسبزرگ سودمند هستند.

نوع صفحه خورشیدی: مونو، پلی و بی شکل

صفحات خورشیدی مدرن از سلولهای خورشیدی سیلیکونی ساخته می شوند که سلولهای خورشیدی سیلیکونی یا تک بلوری هستند یا چند بلوری هستند. هر دو از نظر انرژی تولیدی مشابه هستند، اگرچه کارایی صفحه در صفحات خورشیدی مونو کریستالی معمولاً کمی بیشتر است. همچنین یک نوع سوم و کمتر معمول وجود دارد که موسوم به صفحات خورشیدی بی شکل است. آنها ارزان تر هستند، اما تولید برق بسیار کمتری دارند

صفحه های خورشیدی مونو کریستالی

این نوع گرانترین و کارآمدترین پانل های موجود در بازار هستند. سلول ها حاوی سیلیسیم خالص هستند و در هنگام ساخت میله های سیلیکون، بلورهای بلندی رشد می کنند. میله ها به ویفرهای تقریباً شفاف تقسیم شده و سپس به سلول تبدیل می شوند.

پانل های خورشیدی پلی کریستالی

این صفحات از سلولهای چند بلوری تشکیل شده است. کارایی آنها کمی کمتر است اما مقرون به صرفه تر است. سلول ها به گونه ای متفاوت پردازش می شوند و ظاهر شیشه های خرد شده را به آنها می دهند. این محصول به صورت ورقه های بسیار نازک نیز برش داده می شود.

صفحات خورشیدی بی شکل

سلول ها کریستال نیستند، بلکه یک لایه نازک از سیلیکون است که به یک ماده پایه مانند شیشه یا فلز متصل شده است. در حالی که این پانل ها کمترین قیمت را دارند، اما انرژی الکتریکی بسیار کمتری نیز تولید می کنند. این بدان معناست که شما به تعداد بیشتری از آنها نیاز دارید تا با توان خروجی هر یک از پانل های دیگر برابر شوید. در غیر این صورت انرژی کافی تولید نخواهند کرد. منفعت واقعی ایجاد صفحات خورشیدی بی شکل این است که می توان مواد را به صورت ورقه های طولانی شکل درآورد که می تواند مانند مصالح سقفی روی سقف های رو به جنوب یا سایر سطوح استفاده شود.

یک پانل خورشیدی در طول یک ماه یا یک سال چقدر انرژی تولید می کند؟ هنگامی که میزان تولید پنل خورشیدی را با گذشت زمان اندازه گیری می کنیم، از واحد کیلووات ساعت (کیلووات ساعت) استفاده می کنیم. این واحد معادل 1000 وات (1 کیلووات) تولید مداوم انرژی طی 1 ساعت است. حال ببینیم خروجی صفحه خورشیدی ماژول های مختلف بر اساس میزان وات آنها چقدر است و چه تعداد صفحه خورشیدی برای تأمین انرژی سیستم پانل خورشیدی 6 کیلووات (اندازه معمولی برای یک خانه) مورد نیاز است.

براساس متوسط 4 ساعت اوج خورشید در روز (معمول برای بسیاری از مناطق ایالات متحده) و طول متوسط ماه 30.4375 روز است. به دلیل تغییرات روز به روز در آب و هوا و تغییرات فصلی در آب و هوا، انتظار می رود که میزان تولید برق در طول سال متفاوت باشد.

جدول فوق برای کمک به شما در گرفتن ایده از اینکه به چه تعداد صفحه خورشیدی برای رسیدن به یک خروجی برق مطلوب نیاز دارید، مفید است و به ما امکان می دهد به سوالات زیر پاسخ دهیم:

یک صفحه خورشیدی 300 وات چقدر برق تولید می کند؟ یک صفحه خورشیدی 300 وات به طور متوسط در هر روز 1.2 کیلووات ساعت برق و ماهانه 36.5 کیلووات ساعت برق تولید می کند.

برای تولید 1000 کیلووات ساعت در ماه به چند صفحه خورشیدی نیاز دارید؟ بر اساس جدول، ما می دانیم که یک صفحه خورشیدی 300 وات ماهانه 36.5 کیلووات ساعت برق تولید می کند. برای تولید 1000 کیلووات ساعت در یک ماه، شما به 28 ماژول صفحه خورشیدی 300 وات نیاز می باشد.

میزان برقتولیدی پنل خورشیدی

نوع پنل خورشیدیپنلی که انتخاب می شود، در کارایی آن بسیار مهم است. پنل‌های خورشیدی متفاوتی در بازار موجود هستند که پنل های خورشیدیمونوکریستالوپلی کریستالدر حال حاضر رایج‌ترین هستند.

سایه از هر نوع؛از روزهای ابری گرفته تا سایه‌های شاخه های درختی، می تواند در خروجی پنل های خورشیدی تاثیر گذار باشند. از آنجا که سلول ها با هم مرتبط می شوند، سایه در یک سلول می تواند کارایی سلول خورشیدی را تحت تاثیر قرار دهد.

منطقه جغرافیایی؛تمام سامانه های خورشیدی غیر متحرک باید با بهترین موقعیت و زاویه با نور خورشید تنظیم شوند.

درجه حرارت؛درجه حرارت بالا به طور معمول بر روی پشت بام ها می تواند بر خروجی یک پنل خورشیدی تاثیر منفی بگذارد. بهترین راه مبارزه با آن، انتخاب پنل‌های فتوولتائیک مناسب برای آب و هوای محل زندگی است

میزان برق تولیدی پنل خورشیدیبه 3 عامل بستگی دارد

اندازه پنل خورشیدی

راندمانپنل خورشیدی

میزان نوری که بر پنل تابیده می شودابعاد پنل خورشیدی

پنل های خورشیدی در ابعاد و اندازه های مختلفی و با توجه به خروجی مورد نیاز ساخته می شوند؛ اما پنل هایی که به طور معمول در ساخت نیروگاه های خورشیدی کوچک و بزرگ استفاده می شوند، دارای 60 یا 72 سلول خورشیدی می باشند. ابعاد تقریبی پنل های دارای 60 سلول 165*99 سانتی متر و ابعاد تقریبی پنل های 72 سلول 195*99 سانتی متر می باشد..

راندمان پنل های خورشیدی

راندمان پنل های خورشیدی به معنی میزان انرژی الکتریکی تولید شده به وسیله انرژی خورشیدی می باشد. پنل های خورشیدی تولید شده در سال 1954 تنها 6% از انرژی خورشیدی دریافتی را به الکتریسیته تبدیل می کردند. در صورتی که سلول های خورشیدی ای با این در یک پنل 60 سلولی در کنار یکدیگر قرار دهیم، میزان انرژی الکتریکی تولیدی 20 وات می باشد که این میزان 3/1 انرژی مورد نیاز برای روشن سازی یک لامپ 60 وات می باشد. در حال حاضر راندمان پنل های خورشیدی با ثابت ماندن ابعاد آنها تا 20% افزایش یافته است.

نحوه محاسبه توان خروجی پنل های خورشیدی

با مشاهده اطلاعات درج شده در لیبل پنل های خورشیدی می توانید توان خروجی آنها را در شرایط استاندارد یا STC بدست آورید. برای بدست آوردن توان خروجی در شرایط استاندارد از تاباندن 1000 وات انرژی بر 1 متر مربع از سلول های خورشیدی استفاده می کنند. این میزان انرژی به طور تقریبی با انرژی دریافتی از خورشید در ظهر برابری می کند

چرا خروجی سیستم خورشیدی می تواند از مکانی به مکان دیگر متفاوت باشد؟ درجه بندی ها بر اساس میزان تولید در شرایط ایده آل نور خورشید و دما استشرایط آزمون استاندارد AKA). این مورد به عنوان "حداکثر درجه بندی توان" تعریف می شود.

مسئله این است که در شرایط واقعی نور خورشید همیشه در اوج نیست. این بدان معنی است که میزان خروجی الکتریکی که صفحات خورشیدی خانه شما در هر روز تولید می کند به عوامل محیطی مختلفی بستگی دارد، از جمله:

میزان نور خورشید به طور متوسط ممکن است روزانه یا سالانه باشد

سایه زدن مکرر، که می تواند از شاخه های درختان باد زده باشد، باعث می شود که نور مستقیم خورشید به طور مداوم به صفحات خورشیدی شما برخورد نکند

اندازه صفحات خورشیدی و میزان کارایی سلول های خورشیدی در تبدیل انرژی به انرژی الکتریکی

آیا پانل های برق خورشیدی در مناطق خاص برق بیشتری تولید می کنند؟ بله، تولید انرژی صفحه خورشیدی با توجه به آب و هوای منطقه، تعداد ساعات نور خورشید و شدت نور خورشید که صفحات در معرض آن هستند متفاوت است.

نتیجه گیری:

مزایای استفاده از انرژی‌های نو عبارت است از کاهش استفاده از سوخت‌های فسیلی، جلوگیری از تولید زیاد گازهای گلخانه‌ای و در نتیجه کنترل گرمایش زمین؛ دسترسی و رایگان بودن انرژی‌های نو از جمله مزایای دیگر این نوع انرژی است

انرژی خورشیدی که می توان به آن لقب منحصربه فردترین منبع انرژی تجدیدپذیر در دنیا را داد، در حال ورود به تمام ابعاد زندگی انسان است؛ از به کارگیری آندر تولید آب گرم و حتی آب شیرین به وسیله آب شیرین کُن های خورشیدی بگیرید تا افتتاح جاده های خورشیدی که دستاورد جدیدی محسوب می شوند

این پروژه یک انقلاب به حساب می آید. انقلابی که می تواند یکی از اصلی ترین نیاز های انسان برای حیات را به بهترین شکل ممکن پاسخ دهد.

منابع:

- گروت. ل. و وانگ. د.)2831) روش های تحقیق در معماری. ترجمه عینی فر. ع. تهران: انتشارات دانشگاه تهران. ص 873

قرا ملکی احد. ف. ف (1385) روش شناسایی مطالعات دینی، مشهد: انتشارات دانشگاه علوم رضوی ص1375

حاج سقطیفاصغر، اصول و کاربرد انرژی خورشیدی، انتشارات دانشگاه علم و صنعت،1380

صابری، امید، معماری با حداقل انرژی، سازمان بهینه سازی مصرف سوخت، تهران 1382

منابع انرژی تجدید پذیر، دفتر انرژی های نو، معاونت امور انرژی وزارت نیرو،1375

مجموعه مقالات سومین همایش بهینه سازی مصرف سوخت در ساختمان، تهران1382

کسمایی، مرتضی، راهنمایی طراحی اقلیمی، مرکز تحقیقات ساختمان و مسکن، چاپ 1368

قبادیان، وحید، بررسی اقلیمی ابنیه سنتی ایران، موسسه انتشارات چاپ دانشکاه تهران 1373