انرژی خورشیدی
انرژی خورشیدی
انرژی خورشیدی چیست؟ آموزش تعمیر انواع برد های الکترونیکی :تعمیر اینورتر و PLC، تعمیر برد لوازم خانگی ، تعمیر برد تجهیزات پزشکی و… ارائه مدرک فنی و حرفه ای آموزش تعمیر برد توسط دکتر میلاد طاهریان.
انرژی خورشیدی چیست؟
انرژی خورشیدی انرژیی می باشد که از تشعشعات خورشید به زمین می رسد. خورشید، به عنوان یک ستاره بزرگ در مرکز سامانه شمسی، نور و حرارت را از طریق فرایندهای هسته ای درون خود می سازد. این تشعشعات شامل امواج الکترومغناطیسی، به ویژه نور و اشعه مادون قرمز، می باشد.
انرژی خورشیدی این قابلیت را دارد که برای تولید برق و تأمین گرما و حرارت در منازل، صنایع و دیگر بخش ها مورد استفاده قرار گیرد. در تولید برق، از پنل های خورشیدی یا سلول های خورشیدی که تشعشعات خورشید را به انرژی الکتریکی تبدیل می نمایند، استفاده می گردد. در سیستم های حرارتی، از گرمای خورشید برای گرم کردن آب یا فضاهای داخلی استفاده می گردد.
انرژی خورشیدی یک منبع انرژی تمیز و قابل تجدیدپذیری می باشد، زیرا در حین تولید آن از سوخت های فسیلی استفاده نمی شود و همچنین از آن ناشی از آلودگی هوا و انتشار گازهای گلخانه ای به طور مستقیم کاسته خواهد شد. به علاوه، با پیشرفته تر شدن تکنولوژی های مرتبط با انرژی خورشیدی، قابلیت استفاده گسترده تر از این منبع انرژی در سطح جهان بیشتر گشته است.
پنل های خورشیدی آموزش تعمیر انواع برد الکترونیک
اجزای انرژی خورشیدی:
انرژی خورشیدی شامل چندین جزء اساسی می باشد که در ادامه به آنها پرداخته ایم:
- سلول های خورشیدی: سلول های خورشیدی (Photovoltaic cells) یا ماژول های خورشیدی، وسیله ای می باشند که نور خورشید را به برق تبدیل می نمایند. این سلول ها معمولاً از مواد نیمه رسانا همچون سیلیسیم به وجود آمده اند و در سطح وسایل خورشیدی نصب می گردند.
- مصرف کننده: در نهایت، برق تولید شده توسط سلول های خورشیدی توسط مصرف کننده مورد استفاده قرار می گیرد. این مصرف کننده این توانایی را دارد که یک صنعت، یک خانه، یک ساختمان تجاری، یا حتی شبکه برق عمومی باشد که برق تولید شده توسط سلول های خورشیدی به آن تأمین انرژی می کند.
- نور خورشید: نور خورشید، منبع اصلی انرژی خورشیدی می باشد. انرژی خورشیدی از طریق نور خورشید به زمین فرستاده می شود و به عنوان منبع اصلی تولید برق و حرارت مورد استفاده قرار می گیرد.
- کابلها و سیمها: برای جابجایی برق تولید شده توسط سلولهای خورشیدی، کابلها و سیمهای الکتریکی استفاده میشود. این کابلها برق را از سلولهای خورشیدی به سایر سیستمها یا دستگاهها منتقل میکنند.
- سیستم های ذخیره سازی: در بعضی شرایط، نیاز به ذخیره انرژی خورشیدی برای استفاده در زمان هایی که نور خورشید در دسترس نیست وجود دارد. برای این منظور، سیستم های ذخیره سازی باتری مورد استفاده قرار گرفته می شوند که برق تولید شده در زمان هایی که نیاز کمتر می باشد ذخیره می گردد و در زمان های نیاز به برق مورد استفاده قرار می گیرد.
- مبدل ها و تجهیزات الکترونیکی: برای استفاده از برق تولید شده توسط سلول های خورشیدی، نیازمند به مبدل ها و تجهیزات الکترونیکی هستیم. این تجهیزات شامل مبدل های برق (Inverter) می باشند که برق مستقیم تولید شده توسط سلول های خورشیدی را به برق متناوب تبدیل می نمایند و همچنین سیستم های کنترل و مانیتورینگ برای رصد و کنترل بهینه عملکرد سیستم.
این اجزا معمولاً در سیستم های خورشیدی فتووالتائیک مورد استفاده قرار می گیرند، اما در دیگر نوع های انرژی خورشیدی نیز برخی از اجزا مشابه استفاده می گردند.
کاربردهای انرژی خورشیدی:
انرژی خورشیدی در انواع مختلفی از کاربردها مورد استفاده قرار می گیرد. در ادامه، به برخی از کاربردهای اصلی انرژی خورشیدی اشاره خواهیم کرد:
- سیستم های آب گرم خورشیدی: در سیستم های آب گرم خورشیدی، نور خورشید برای گرم کردن آب مورد استفاده واقع می گردد. در این سیستم ها، آب سرد از طریق کلکتورهای خورشیدی عبور کرده و سپس حرارت خورشید را جذب می نماید. سپس آب گرم شده به یک مخزن ذخیره سازی انتقال می یابد و می تواند برای انواع مصارف آب گرم مانند حمام، آشپزی و گرمایش مورد استفاده قرار گیرد.
- تولید برق خانگی: سیستم های خورشیدی فتووالتائیک این قابلیت را دارند که برای تأمین برق خانگی استفاده گردند. پنل های خورشیدی نصب شده روی سقف یا در فضای باز، نور خورشید را تبدیل به برق می نمایند و این توانایی را دارد که برای تأمین نیازهای برقی خانه شما استفاده گردد. اگر تولید برق بیشتر از مصرف شما باشد، شما این قابلیت را دارید که آن را به شبکه برق عمومی فروشید یا در باتری ها ذخیره نمایید.
- سیستم های خنک کننده خورشیدی: در سیستم های خنک کننده خورشیدی، از انرژی خورشیدی جهت خنک کردن و تهویه هوا استفاده می گردد. در این سیستم ها، هوای گرم به وسیله دستگاه های خورشیدی خنک می شود و سپس به فضا انتقال پیدا می کند. این سیستم ها قابلیت این را دارند که در ساختمان ها و خودروها مورد استفاده واقع شوند و به کاهش مصرف انرژی و حفظ محیط زیست کمک خواهند کرد.
- انرژی خورشیدی در برخی صنایع: انرژی خورشیدی در برخی صنایع نیز مورد استفاده قرار گرفته می شود. مثلاً در صنعت فولاد، پنل های خورشیدی این توانایی را دارند که برای تأمین برق مورد نیاز در فرآیندهای تولید استفاده گردند. همچنین در صنعت کشاورزی، سیستم های آبیاری با کمک از انرژی خورشیدی کارآیی بیشتری دارند و این توانایی را دارند که در مناطقی با محدودیت منابع آبی مورد استفاده قرار گرفته شوند.
- سیستم های پمپاژ آب خورشیدی: در سیستم های پمپاژ آب خورشیدی، انرژی خورشیدی برای پمپاژ آب از چاه ها، چاهک ها یا منابع آبی دیگر استفاده می گردد. سلول های خورشیدی برق تولید می نمایند که برای منتقل کردن آب از منابع آبی به محل مورد نیاز استفاده می گردد، مانند سیستمهای آبیاری قطرهای، آبیاری مزارع، سیستم های آبیاری باغات و برخی سیستم های آبیاری مصنوعی.
- سیستم های روشنایی خورشیدی: سیستمهای روشنایی خورشیدی شامل لامپ ها و چراغ هایی می باشند که با استفاده از نور خورشید به طور مستقیم یا با ذخیره انرژی در باتری ها کار می نمایند. این سیستم ها به عنوان روشنایی خیابان، روشنایی خارجی، روشنایی مسیر و روشنایی فضای باز به کار گرفته می شوند و همچنین در مناطق بیرون شهری و منازل آفتاب پرست به خوبی عمل می نمایند.
- کاربردهای فضایی: انرژی خورشیدی در صنعت فضایی نقش بسزایی را دارا هستند. پنل های خورشیدی به عنوان منابع انرژی برای ماهواره ها، ایستگاه های فضایی و دیگر وسایل فضایی استفاده می گردند. نور خورشید در فضا به طور مستقیم قابل دسترسی می باشد و تبدیل آن به برق با استفاده از سلول های خورشیدی به عنوان منبع اصلی تأمین برق در فضا امکان پذیر می باشد.
این فقط نمونه هایی از کاربردهای انرژی خورشیدی می باشند، و در واقعیت می توان از انرژی خورشیدی در بسیاری از صنایع و نقاط مختلف استفاده نمود. با پیشرفت تکنولوژی و افزایش آگاهی درباره مزایای آن، استفاده از انرژی خورشیدی به عنوان یک منبع تجدیدپذیر در حال پیشرفت می باشد.
فرایند تبدیل انرژی خورشیدی به برق:
فرایند به برق تبدیل شدن در سلول های خورشیدی یا پنل های خورشیدی صورت می گیرد. سلول های خورشیدی از مواد نیمه رسانا به وجود آمده اند، به طور معمول سیلیسیم، که برای تولید برق از نور خورشید مورد استفاده قرار می گیرد.
تبدیل انرژی خورشیدی به برق در سلول های خورشیدی به صورت زیر می باشد:
- جذب کردن نور: سلول های خورشیدی لایه ای از مواد نیمه رسانا را دارا هستند که توانایی جذب نور خورشیدی را دارند. وقتی نور خورشید بر روی سلول خورشیدی تابیده می شود، انرژی نور به الکترون های موجود در مواد نیمه رسانا منتقل می گردد.
- جداسازی الکترون: انرژی نور موجب جدا شدن الکترون ها از اتم های مواد نیمه رسانا می گردد. الکترون ها آزاد شده و به حالت انتقالی در مواد نیمه رسانا قرار گرفته می شوند.
- جریان الکتریکی: الکترون های آزاد به سمت لایه های دیگر سلول خورشیدی نقل مکان می کنند. این جابه جایی الکترون ها ایجاد جریان الکتریکی در سلول خورشیدی را به وجود می آورد.
- تولید برق مستقیم: جریان الکتریکی که در مرحله قبل ایجاد گشته است، به سیم های ضروری در سلول خورشیدی متصل می گردد. این جریان الکتریکی به وسیله سیم ها به نقاط مورد نیاز برق می رسد و برق مستقیم به وجود می آید.
- استفاده از برق: برق تولید شده توسط سلول خورشیدی قابل استفاده در دستگاه ها و سیستم های گوناگون می باشد. آن را می توان برای تأمین نیازهای برقی صنایع، خانه ها، مکان های عمومی و دیگر امور استفاده نمود. در برخی موارد، امکان دارد برق تولید شده در باتری ها ذخیره گردد و در زمان هایی که نور خورشید در دسترس نیست، مورد استفاده قرار گرفته شود.
به طور کلی، سلولهای خورشیدی تبدیل انرژی نور خورشید به برق با استفاده از پدیده جداسازی الکترون، جذب نور، جریان الکتریکی و تولید برق مستقیم می نمایند.
مزایا و معایب انرژی خورشیدی:
استفاده از انرژی خورشیدی دارای مزایا زیادی را دارا می باشد، که عبارتند از:
- کاهش وابستگی به سوخت های فسیلی: استفاده از انرژی خورشیدی کاهش وابستگی به منابع سوخت فسیلی مانند نفت و گاز را به ارمغان می آورد. این موجب افزایش امنیت انرژی و کاهش نیاز به واردات سوخت های فسیلی می گردد.
- صرفه جویی در هزینه های انرژی: استفاده از انرژی خورشیدی موجب کاهش هزینه های انرژی برای خانواده ها و صنایع می گردد. با نصب سامانه های خورشیدی، هزینه های برق و حرارت مصرفی کم می شود.
- پاک بودن و بدون انتشار گازهای گلخانه ای: استفاده کردن از انرژی خورشیدی در مقایسه با به سوخت های فسیلی منابع انرژی پاکتری می باشد و موجب کاهش انتشار گازهای گلخانه ای و تاثیرات مخرب بر محیط زیست می گردد.
- قابلیت نصب در مناطق دورافتاده: انرژی خورشیدی برای مناطق دورافتاده و غیرقابل دسترسی به شبکه برق بسیار مناسب می باشد. با نصب پنل های خورشیدی، می شود این مناطق را به منابع انرژی پایدار و پاک متصل نمود.
- بی نهایت بودن منابع خورشیدی: خورشید یک منبع انرژی بی نهایت می باشد و همواره در دسترس می باشد. تابش خورشیدی روزانه بسیار بزرگی می باشد و می شود از آن برای تامین نیازهای انرژی استفاده نمود.
- پایان ناپذیر بودن منابع: استفاده از انرژی خورشیدی از منابع پایان ناپذیر می باشد و تحت تاثیر قیمت و تقاضا قرار گرفته نمی شود. این به معنای ثبات بیشتر در قیمت های انرژی و عدم نیاز به مذاکره با تامین کنندگان سوخت می باشد.
در حالت کلی، استفاده کردن از انرژی خورشیدی مزایا بسیار زیادی را دارا می باشد، اما همچنین معایبی نیز وجود دارد. برخی از معایب استفاده از انرژی خورشیدی عبارت هستند از:
- فضای بزرگ مورد نیاز: امکان دارد نصب پنل های خورشیدی نیاز به فضای بزرگی داشته باشد، به ویژه در صورتی که مایل باشید تا سیستم خورشیدی خود را به طور کامل تامین انرژی نماید. این ممکن است در محیط های مسکونی محدودیت هایی را رقم بزند و نیاز به فضای مناسب برای نصب پنل های خورشیدی را دارا باشید.
- پردازش و دفع مواد مضر: در فرآیند تولید سلول های خورشیدی، استفاده از موادی مانند سیلیسیم و سرب انجام می گیرد. پردازش و دفع این مواد درست و مطمئن ممکن است به چالشهای زیست محیطی منجر گردد. با این وجود، تحقیقات جاری در جهت بهبود فرآیندها و کاه… کاهش اثرات زیست محیطی مرتبط با تولید و دفع این مواد در حال انجام می باشد.
- هزینه نصب اولیه: هزینه نصب اولیه سیستم های خورشیدی نسبتاً زیاد می باشد و ممکن است نیاز به سرمایه گذاری اولیه قابل توجهی را شامل گردد. اما با توجه به کاهش قیمت تجهیزات خورشیدی در سال های اخیر، این معضل نیز به حداقل رسیده.
- وابسته بودن به شرایط آب و هوایی: استفاده از انرژی خورشیدیبسیار زیاد وابسته به شرایط آب و هوایی می باشد. در روزهای ابری و در مناطقی با آفتاب کم، تولید انرژی خورشیدی کم می شود. این ممکن است تأثیر مستقیمی بر عملکرد سیستم های خورشیدی داشته باشد و نیازمندی به استفاده از سیستم های پشتیبان مانند باتری ها برای ذخیره انرژی در که خورشید مستقیماً در دسترس نیست، وجود آورد.
- دسترسی به شبکه برق: در صورتی که سیستم خورشیدی این توانایی را نداشته باشد تمام نیازهای انرژی شما را تأمین کند، نیاز به دسترسی به شبکه برق عمومی خواهید داشت. این به این معنا است که هنوز به منابع انرژی سوخت فسیلی وابستگی دارید و برخی از مزایای استفاده از انرژی خورشیدی را از دست خواهید داد.
- محدودیت عملکرد در شرایط به خصوص: عملکرد سیستم های خورشیدی امکان دارد تحت تأثیر شرایط محیطی مانند دما و آفتاب پنهان قرار گرفته شود. در شرایط آب و هوایی سرد، عملکرد سیستم های خورشیدی کاهش یافته و ممکن است نیاز به سیستم های گرمایشی گوناگون باشد.
- نیاز به ذخیره سازی انرژی: در صورتی که تولید انرژی خورشیدی بیش از نیاز شما باشد، نیاز به ذخیره سازی اضافی وجود خواهد داشت. سیستم های ذخیره سازی انرژی مانند باتری ها هزینه بر می باشند و نیازمند نگهداری و تعمیرات دوره ای خواهند بود.
- تأثیر محل نصب: در برخی موارد، محل نصب سیستم های خورشیدی امکان دارد که تأثیر به خصوصی بر عملکرد آنها داشته باشد. برای کسب بهترین نتایج، نیاز به مکانی با آفتاب پذیری مناسب و حداکثر تابش خورشید دارید.
در آخر، با توجه به رشد صنعت انرژی خورشیدی و پیشرفت تکنولوژی، بسیاری از معایب مذکور قابل حل می باشند و با پیشرفت و بهبود فناوری ها، انتظار می رود استفاده از انرژی خورشیدی در آینده به میزان بیشتری از مزایا برخوردار شود.
برای دیدن دیگر مقالات به لینک های زیر سر بزنید:
دیدگاهتان را بنویسید