انرژی خورشیدی

انرژی خورشیدی چیست

خورشید مانند یک راکتور هسته ای فوق العاده ذرات ریز انرژی فوتون را آزاد می کند. فوتون ها برای ایجاد انرژی خورشیدی مورد نیاز جهان کافی هستند. از تابش نور و گرمای خورشید  انرژی حرارتی یا انرژی الکتریکی تولید می شود. انرژی خورشیدی پاک ترین نوع انرژی در جهان است و در هر نقطه از جهان قابل استفاده است. پنل های خورشیدی فتوولتائیک با دریافت نور خورشید آن را به نیروی الکتریسته تبدیل می کنند.

مزایا و معایب انرژی خورشیدی

مزایای انرژی خورشیدی

انرژی خورشیدی از پاکترین نوع انرژی محسوب می شود که همیشه در دسترس است و گازهای گلخانه ای تولید نمی کند. استفاده از سوخت های فسیلی و نفت را کاهش می دهد. برای تامین برق مورد نیاز نیروگاه ها و ساختمان ها مورد استفاده قرار می گیرد. استفاده از پنل های خورشیدی، فرصت اشتغال زایی برای افراد را ایجاد می کند. پنلهای خورشیدی در همه جا قابل نصب هستند،عمر مفید این پنل ها 30 سال می باشد. برای استفاده انرژی الکتریکی در شب می توان از باتری ها برای ذخیره انرژی استفاده کرد. همچنین شرکت برق انرژی اضافی تولید شده را خریداری می کند و راهی برای کسب درآمد است و نیازی به پرداخت قبض برق نیست.

معایب انرژی خورشیدی

هزینه اولیه اجزا و نصب پنل های خورشیدی نسبتا بالاست و فضای زیادی نیاز دارد. برای تولید برق برای مقدار معین در شرایط آب و هوایی مختلف، اندازه پنل های مورد استفاده متفاوت است. در روزهای ابری و بارانی و ماه های سرد سال  کاربرد چندانی ندارند و تولید انرژی به حداقل می رسد. برای استفاده از انرژی برق در شب،در طول روز به باتری هایی برای ذخیره انرژی نیاز داریم تا در شب انرژی مورد استفاده تامین شود. ماشین های خورشیدی، قدرت و سرعت ماشین های معمولی را ندارند.

نیروگاه خورشیدی چیست

در حال حاضر استفاده از انرژی خورشیدی در جهان روند رشد بالایی دارد. کشورهای آمریکا و چین به دلیل دسترسی بالا به مواد و دستیابی به فناوری های پیشرفته بیشترین سهم را در استفاده از این انرژی دارند.

نیروگاه های خورشیدی حرارتی

نیروگاه های خورشیدی حرارتی از انرژی حرارتی خورشید که همواره در دسترس، فراوان و ارزان است استفاده می کنند. پنل های خورشیدی فتوولتائیک انرژی تابشی خورشید را به انرژی الکتریکی تبدیل می کنند. روش کار به این صورت است که تعداد زیادی پنل با سایر اجزا نصب می شوند و انرژی تابشی خورشید را دریافت کرده و آن را به انرژی الکتریکی تبدیل می کنند. متداولترین نوع نیروگاه خورشیدی فتوولتائیک است.منبع انرژی بکار رفته در این نیروگاه ها نیروی تجدیدناپذیر خورشید است.

انواع نیروگاه خورشیدی

  1. نیروگاه خورشیدی متمرکز کننده سهموی خطی (Parabolic Trough collector)
  2. نیروگاه خورشیدی بشقابک سهموی (Parabolic dish)
  3. نیروگاه خورشیدی دریافت کننده مرکزی (Central receiver)
  4. نیروگاه خورشیدی دودکش خورشیدی (Solar chimney)
  5. نیروگاه خورشیدی کلکتور فرنل
  6. نیروگاه های فتوولتائیک

1. نیروگاه خورشیدی متمرکز کننده سهموی خطی (Parabolic Trough collector)

نیروگاه حرارتی خورشیدی سهموی خطی صفحه های مقعر آینه ای هستند که به یکدیگر وصل شده اند و در ردیف هایی  بصورت موازی و طولانی کنار هم قرار می گیرند. در این نیروگاه ها نیروی تابشی خورشید در خط کانونی متمرکز می شود و گیرنده نور خورشید لوله هایی هستند که روغن مخصوصی در آن ها جریان دارد و در اثر دریافت نور خورشید گرم می شوند و با عبور روغن از مبدل حرارتی، آب را به بخار تبدیل می کند.

نیروگاه خورشیدی متمرکز کننده سهموی خطی -msdco.ir

نیروگاه خورشیدی متمرکز کننده سهموی خطی -msdco.ir

2. نیروگاه خورشیدی بشقابک سهموی (Parabolic dish)

نیروگاه خورشیدی بشقابی سهموی سطح صاف و شفافی دارند و مانند دیش ماهواره صفحات مقعر دارند. این نیروگاه ها دریافت کننده نور را در یک نقطه کانونی متمرکز می کنند به عبارتی دیگر اشعه های نور خورشید که موازی با دیش هستند. به سمت نقطه کانونی دریافت کننده متمرکز می شوند. این نیروگاه ها هم برای تولید برق در مقیاس کوچک و هم در سطح نیروگاه های بزرگ کاربرد دارند.

نیروگاه خورشیدی بشقابک سهموی -msdco.ir

نیروگاه خورشیدی بشقابک سهموی -msdco.ir

3. نیروگاه خورشیدی دریافت کننده مرکزی (Central receiver)

نیروگاه خورشیدی یا برج خورشیدی با دریافت کننده مرکزی از تعداد بسیار زیادی آینه (هلیوستات) که بصورت دوار کنار یکدیگر قرار دارند، ساخته شده که هرکدام از این آینه ها (heliostat) مانند یک نیروگاه  بشقابی سهموی عمل می کنند. آینه ها نورخورشید را ردیابی کرده و بر روی گیرنده که بالای یک برج قرار دارد متمرکز می کنند. انرژی خورشید توسط مایع موجود در گیرنده جذب می شود و برای تولید بخار به توربین فرستاده می شود.

نیروگاه خورشیدی دریافت کننده مرکزی-msdco.ir

نیروگاه خورشیدی دریافت کننده مرکزی-msdco.ir

4. نیروگاه خورشیدی دودکش خورشیدی (Solar chimney)

یکی دیگر از نیروگاه هایی که انرژی خورشید را به انرژی برق تبدیل می کنند دودکش های خورشیدی هستند. این نیروگاه ها نیاز چندانی به تعمیر و نگهداری ندارند، درکشورهایی که میزان تابش نور خورشید در آن ها بالاست، مناسب ترین انتخاب محسوب می شود.در این نیروگاه یک برج بلند میان تعدادی گرم خانه خورشیدی است و توسط انرژی  خورشیدی، هوای گرم در گرم خانه خورشیدی تولید می شود و به سمت دودکش هدایت می شود و باعث به را افتادن ژتراتور شده و برق تولید می کند.

نیروگاه خورشیدی دودکش خورشیدی -msdco.ir

نیروگاه خورشیدی دودکش خورشیدی -msdco.ir

5. نیروگاه خورشیدی کلکتور فرنل

نیروگاه خورشیدی کلکتور فرنل در سمت شمال جنوب و به شکل خطی نصب می شوند.کلکتورها تعداد بسیاری آینه تخت هستند که دارای پهنای کم و طول زیادی هستند و کنار یکدیگر قرار گرفته اند. آینه ها در زاویه ای قرار گرفته اند که بازتاب نور خورشید را بر روی دریافت کننده متمرکز کنند. با دریافت نور خورشید در لوله های گیرنده گرم می شوند و سیال درون لوله نیز گرم شده و به مبدل های حرارتی انتقال می یابند و بخار تولید می کنند.

نیروگاه خورشیدی کلکتور فرنل -msdco.ir

نیروگاه خورشیدی کلکتور فرنل -msdco.ir

6. نیروگاه های فتوولتائیک

متداولترین نوع نیروگاه خورشیدی در جهان نیروگاه های فتوولتائیک هستند. با دریافت انرژی تابشی خورشید آن را به نیروی الکتریکی تبدیل  می کنند. اجزای این نیروگاه ها از پنل خورشیدی، مبدل (اینورتر) و باتری تشکیل شده اند.

نیروگاه فتوولتائیک-msdco.ir

نیروگاه فتوولتائیک-msdco.ir

سلول خورشیدی

مهمترین بخش پنل خورشیدی سلول خورشیدی است که آن ها را سلول PV یا سلول فتوولتائیک هم می نامند. تبدیل نور فوتون به برق ولتاژ را اثر PV می گویند. سلول های PV نور خورشید را جذب کرده و برق تولید می کنند.

انواع سلول های خورشیدی

  1. سیلیکون کریستالی (بلوری)
  2. سیلیکون تک بلوری یا تک کریستالی (c-Si)
  3. سیلیکون چند بلوری یا چند کریستالی (پلی کریستالی) (mc-Si)
  4. سیلیکون کریستالی (بلوری)

 سیلیکون کریستالی متداول ترین ماده توده  برای سلول های خورشیدی است. سیلیکون با قرار گرفتن در برابر فوتون ها یا ذرات نور خورشید برق تولید می کند، این تبدیل اثر فتوولتائیک نام دارد. براساس نوع و اندازه کریستال ماده توده کریستال به چند بخش تقسیم می شود.

سیلیکون تک بلوری یا تک کریستالی (c-Si)

سیلیکون تک بلوری یا تک کریستالی  از نوع سلول های خورشیدی نسل اول هستند و از یک کریستال بزرگ ساخته شده اند. اصلی ترین روش تولید سیلیکون تک بلوری، تولید به روش CZ است. این نوع سلول ها ساختار مولکولی یکنواختی دارند. سیلیکون های بلوری بازده بالایی در تبدیل انرژی دارند و در نتیجه خیلی بیشتر برق تولید می کنند و کارایی بالایی دارند. این سلول ها به دلیل نوع ساخت قیمت بالایی دارند و گران هستند. سیلیکون تک بلوری عمر بالایی دارد و در نور کم هم توانایی تولید بالایی دارد. این نوع از سلول های خورشیدی اگر با برف پوشیده شود، توانایی آن بسیار کم می شود و امکان شکسته شدن سلول ها نیز وجود دارد.

سیلیکون چند بلوری یا چند کریستالی (پلی کریستالی) (mc-Si)

سیلیکون چند بلوری یا چند کریستالی از چندین کریستال ساخته شده است. در این سلول ها مرزی که بین دانه های کریستال وجود دارد از جریان الکترون ها مانع شده و توان بیرونی را کاهش می دهد.به همین دلیل بازده سلول های پلی کریستال کمتر از سلول های کریستال تک بلوری است. پنل های پلی کریستال سطح روشنی دارند و حرارت کمی را از انرژی خورشید دریافت می کنند و به همین علت در اثر گرم شدن مقدار افزایش مقاومت الکتریکی سیستم کمتر شده و پنل ها افت توان کمتری دارند. با توجه به مواردی که گفته شد استفاده از این پنل ها در مناطق گرمسیری بسیار مناسب می باشد. سیلیکون چند بلوری نسبت به سیلیکون های تک بلوری محکم تر و مقاوم تر هستند. و به اندازه یک سوم کریستال تک بلوری میتوان کریستال چند بلور ی را برش داد و نسبت به کریستال تک بلوری کم هزینه تر هستند.

سلول خورشیدی لایه نازک ( نسل دوم)

  1. سلول خورشیدی فیلم نازک سیلیکون آمورف ( لایه نازک غیر کریستالی)
  2. کادمیوم تلوراید CdTe
  3. مس آیندیوم گالیوم آرسناید CIGS

سلول خورشیدی فیلم نازک سیلیکون آمورف ( لایه نازک غیر کریستالی)

سلول های خورشیدی سیلیکون آمورف  نسل دوم سلول های خورشیدی محسوب می شود و از کم هزینه ترین نوع سلول های خورشیدی هستند. جز اساسی تشکیل دهنده سیلیکون آمورف، هیدروژن و سیلیکون است. و برای جذب نور خورشید فقط یک لایه نازک (TF) که روی لایه ای از فلز، شیشه یا پلاستیک درست شده، کافی است و همین بهترین دلیل برای کاهش هزینه مواد است. و همچنین این سلول ها وزن کمی دارند و مقاومت هوا در آن ها هم کمتر است و انعطاف پذیر هستند. در سیستم های فتوولتائیک این سلول ها در ساختمان ها برای پوشانذن شیشه ها به صورت مواد نیمه شفاف شیشه ای فتوولتائیک استفاده می شوند. در کاربردهای تجاری این سلول ها بین دو صفحه شیشه ای استفاده می شوند و به شکل پنل خورشیدی در بعضی نیروگاه های برق مورد استفاده قرار می گیرند.

کادمیوم تلوراید CdTe

سلول های CdTe ( کادمیوم تلوراید) یک فناوری لایه نازک است چرا که ضخامت لایه های فعال چند میکرون است . لایه های نیمه رسانای نازک که نور خورشید را جذب کرده و به برق تبدیل می کند. تلوراید کادمیوم تنها فناوری فیلم نازک کم هزینه نسبت به سایر سلول های خورشیدی می باشد. CdTe کمترین میزان مصرف آب و کمترین تولید دی اکسیدکربن را دارد و از نظر بازگشت سرمایه کوتاهترین زمان را لازم دارد.

مس آیندیوم گالیوم آرسناید CIGS

سلول های خورشیدی مس آیندیوم گالیوم آرسناید CIGS هم از رده نسل دوم سلول های خورشیدی هستند. لایه نازک CIGS  ترکیباتی از عنصرهای، مس، گالیوم، سلنیوم، گوگرد و مس می باشد. و بیشتر در صنایع فضایی کاربرد دارند.

در ادامه مقاله به مزایا و معایب سلول های نسل دوم می پردازیم :

مزایای سلول خورشیدی  نسل دوم

به دلیل تولید بالا و بسیار راحت سلول خورشیدی نسل دوم نسبت به سیلیکون کریستالی هزینه تولید آن ها کاهش پیدا می کند و از دیگر مزایای  این سلول ها انعطاف پذیر بودنشان است که باعث افزایش کاربردشان می شود و به دلیل ظاهر یکنواختی  که دارند، چشم انداز زیبایی دارند و در شرایط آب و هوای ابری و افزایش دما و گرما، کمترین اثر را بر روی عملکرد این نوع پنل ها می گذارد.

معایب سلول خورشیدی نسل دوم

سلول خورشید نسل دوم بیشتر کاربرد تجاری دارند و نیازمند فضای زیادی هستند به همین علت برای کاربرد خانگی مناسب نیستند. در مقایسه با پنل های مونو کریستال و پنل های لایه نازک ، می توان گفت پنل های مونوکریستال 4 برابر بیشتر برق تولید می کنند که باعث بالا رفتن هزینه تجهیزات نصب مثل سیم کشی و استراکچر می شود. پنل های مونوکریستال و پلی کریستال مقاوم تر هستند و پنل های خورشیدی لابه نازک سریع تر از بین می روند.

در حال ارسال
نظرات کاربر
0 (0 رای)
در صورت تمایل، مطلب ما را در شبکه های اجتماعی خود به اشتراک بگذارید
ترک نظر