پنل خورشیدی و سیستم فتوولتاییک

فتوولتائیک سیستمی است که قادر به تبدیل انرژی خورشیدی به انرژی الکتریسیته می‌باشد. استفاده از سیستم‌های فتوولتائیک به ما این قابلیت را می‌دهد که محیط زیست پاکیزه‌ای داشته باشیم، چرا که سیستم تولید الکتریسیته فتوولتائیک اثرات جانبی بسیار ناچیزی بر طبیعت دارد و‌ برخلاف سوخت‌های فسیلی که تجدید ناپذیر هستند و روزی به پایان می‌رسند، انرژی خورشیدی منبعی تجدید پذیر به‌شمار می‌آید که تا روزی که حیات در کره خاکی وجود دارد قابل استفاده و بهره برداری است.

سلول های خورشیدی از نیمه رساناها تشکیل شده‌اند. این سلول‌‌ها در اندازه‌ها و اشکال گوناگون تولید می‌شوند. هر سلول خورشیدی تنها 1 تا 2 وات انرژی الکتریسیته تولید می‌کند. معمولاً این سلول‌های خورشیدی به هم متصل می‌شوند تا یک سیستم خورشیدی بزرگ را به‌وجود آورند. یک سلول خورشیدی علاوه بر تولید الکتریسیته، دارای یک باتری نیز می‌باشد که انرژی الکتریسیته بدست آمده را برای شب و یا روز‌های ابری ذخیره می‌کند . 

سیستم فتوولتائیک می‌تواند در هر آب و هوایی کار کند. درست است که در آب و هوای ابری و یا بارانی میزان تولید انرژی الکتریسیته کاهش پیدا می‌کند، ولی به هر حال این میزان هیچ وقت در هنگام روز از 25% میزان حداکثر ظرفیت تولید انرژی سیستم کمتر نخواهد بود. این در حالی است که در شرایط معمولی تا 80% میزان تولید حداکثر سیستم، انرژی الکتریسیته تولید خواهد شد.

نگه داری سیستم های فتوولتائیک بسیار راحت است، نیازی به جابجایی قطعات نیست. در یک سیستم فتوولتائیک هیچ گونه حرکت مکانیکی وجود ندارد، وقتی قطعات حرکتی نداشته باشند در نتیجه استهلاکی وجود نخواهد داشت. 

در حال حاضر، استفاده از انرژی خورشیدی جهت تامین برق در موقعیت‌های زیر از توجیه اقتصادی برخوردار است:

ساختمان‌هایی که بیش از یک چهارم مایل از منبع تولید انرژی فاصله دارند می‌توانند با کمک سیستم فتوولتائیک، انرژی برق را به بهای انرژی سوخت فسیلی در اختیار داشته باشند.

برای مناطق دور افتاده که برق رسانی به آن‌ها مشکل است مانند مراکز ارتباطی خارج از شهر و همچنین مناطق نظامی بهترین روش تولید انرژی استفاده از فن‌آوری فتوولتائیک است.

همچنین برای افزایش ظرفیت نیروگاه‌های سوخت فسیلی به‌جای تاسیس یک واحد جدید و یا تخریب و بازسازی نیروگاه، می‌توان ما به‌التفاوت میزان انرژی مورد نیازی را که نیروگاه ظرفیت تولید آن را ندارد با اضافه کردن یک سیستم فتوولتائیک به نیروگاه تامین کرد، این روش به دلیل پایین بودن بهای تاسیس سیستم فتوولتائیک به‌صرفه‌تر از ساختن یک نیروگاه جدید است.

سلول‌های فتوولتائیک زیبا و در شیشه‌هایی به رنگ‌های مختلف ساخته می‌شوند، به طوری‌که مهندسین معمار می‌توانند آن‌ها را علاوه بر کارکرد اصلی، برای زیبا سازی ساختمان‌ها نیز، به‌کار گیرند.

سلول‌های خورشیدی امروزی حتی می‌توانند به عنوان شیشه پنجره کار کنند. این سلول‌ها این قابلیت را دارند که بین 80% تا 90% نور خورشید را از خود عبور دهند. این کیفیت باعث می‌شود که پنجره‌هایی مجهز به سلول‌های خورشیدی بتوانند به خنک ماندن هوای داخل خانه در تابستان کمک کنند و همچنین ساختمان را هم زیباتر نمایان کنند و هم انرژی الکتریسیته مورد نیاز ساختمان را تهیه کنند.

وقتی از سلول خورشیدی در یک پنجره استفاده می‌شود، سلول نصب شده حتی بهتر از شیشه عمل می‌کند و بنابراین به این ترتیب در مصرف مصالح ساختمانی ساختمان نیز صرفه جویی می‌شود. بدین ترتیب پنجره‌ای داریم که برای ما انرژی الکتریسیته نیز تولید می‌کند!

امروزه در بسیاری نقاط دنیا، خانه های مدرن بسیاری وجود دارند که با کمک سیستم های فتوولتائیک با حداقل نیاز به برق عمومی و یا حتی بدون نیاز به برق عمومی، انرژی مورد نیاز خود را به طور مستقل تولید می‌کنند.

پنل خورشیدی چیست

پنل های فتوولتائیک یکی از انواع سامانه‌های تولید برق از انرژی خورشیدی می‌باشد. در این روش با بکارگیری سلول‌های خورشیدی، تولید مستقیم الکتریسیته از تابش خورشید امکان‌پذیر می‌شود.

عنصر اصلی فناوری فتوولتاییک، سلول خورشیدی است. سلول‌های فتوولتاییک (PV) که عموم آن را با نام سلول‌های خورشیدی می‌شناسند، از مواد نیمه رسانای حالت جامد تشکیل شده‌اند. سیلیکون، عمومی‌ترین ماده نیمه رسانا است که به واسطهٔ فراوانی آن در سلول‌های PV مورد استفاده قرار می‌گیرد. اگر چه سلیکون عنصر فراوانی است و درصد زیادی از پوسته زمین را تشکیل می‌دهد، ولی سلول‌های سیلیکونی به خاطر فرایند ساخت و خالص سازی سیلیکون، قیمت بالایی دارند.

جهت دریافت لیست قیمت و کاتالوگ کلیک کنید.

فروش پنل خورشیدی کوچک

سیستم های فتوولتائیک (برق خورشیدی)

خورشید منبع زندگی‌ بخش کره زمین و موجودات آن است. این منبع انرژی به طور رایگان در اختیار همگان است. استفاده از سیستم فتوولتائیک برای تولید برق از نورخورشید آلودگی ایجاد نمی ­کند و به محیط زیست آسیب نمی‌رساند. طول عمر این سیستم‌ها زیاد است و استهلاک تجهیزات در آن بسیار کم است. همچنین قابلیت راه اندازی سریعی دارد.

از انرژی خورشید می‌توان به صورت حرارتی(استفاده از انرژی گرمایی خورشید) و یا فتوولتائیک استفاده کرد. در پدیده فتوولتائیک انرژی خورشید مستقیماً تبدیل به الکتریسیته می‌شود.

ماژول یا پنل خورشیدی از اتصال سلول‌های خورشیدی به‌صورت سری و موازی به دست می‌آید و ترکیب این پنل­ ها به ما آرایه‌های خورشیدی را می‌دهد. مشخصات درج شده بر روی پنل­ ها ولتاژ، جریان، توان و همچنین راندمان آن است.

برای جذب انرژی ماکزیمم  از پنل­ ها باید تابش خورشید برسطح  پنل عمود باشد و از آن جا که این دنبال کننده ها  هزینه بر هستند زاویه بهینه‌ای برای نصب پنل­ ها متناسب با عرض جغرافیایی محل تعیین می‌شود.

انواع مدل‌های سیستم‌های فتوولتائیک به صورت مستقل از شبکه و متصل به شبکه است  که در زیر به بررسی بیشتر آن‌ها می‌پردازیم.

سیستم‌های مستقل از شبکه (Off grid)

این سیستم‌ها هیچ ارتباطی با شبکه سراسری ندارند و انرژی تولید شده توسط پنل ­ها در باتری ذخیره می ­شود. این سیستم‌ها در ولتاژهای 12،24 و 48 ولت طراحی می شوند.

تجهیزات  لازم برای این سیستم به شرح زیر است:

پنل خورشیدی

شارژ کنترلر

باتری

اینورتر مستقل از شبکه

استراکچر

از پارامترهای مهم باتری می توان به ظرفیت (آمپر ساعت) یا همان بار الکتریکی، نرخ شارژ و دشارژ باتری که حداکثر جریان مناسب برای شارژ و دشارژ را تعیین می‌کند،عمق دشارژ باتری (تا چه ظرفیتی باتری تخلیه شود) و سیکل باتری (تعداد دفعات شارژ و دشارژ) که بر روی عمر باتری تأثیر زیادی دارد، اشاره نمود.

باتری‌های مناسب برای سیستم‌های خورشیدی باتری‌های و باتری‌های لیتیوم یون هستند.

شارژ کنترلر هم وظیفه حفاظت از شارژ و دشارژ اضافه  باتری را دارد و در کل برای باتری‌ها وسیله‌ای لازم و ضروری است.

 هم چنین شارژ کنترلرهای MPPT جریان و یا ولتاژ آرایه خورشیدی را، به صورتی تنظیم می‌کنند که توان حداکثر از پنل جذب شود و نسبت به شارژکنترلرهای معمولی توان بیشتری از پنل ­ها جذب می‌کنند.

از اینورترهای مستقل از شبکه هم برای تبدیل ولتاژ مستقیم DC ذخیره شده در باتری به ولتاژ AC مناسب برای مصرف‌کننده‌ها استفاده می‌شود.

نمونه‌هایی از سیستم‌های جدا از شبکه سیستم‌های روشنایی خورشیدی مستقل از شبکه و سیستم‌های پمپ آب خورشیدی هستند.

سیستم‌های متصل به شبکه (On grid)

این سیستم‌ها در مکان‌هایی که شبکه برق وجود دارد به کار می روند و با استفاده از اینورترهای متصل به شبکه انرژی تولید شده توسط پنل ­ها به شبکه تزریق می‌شود و یا توسط مصرف‌کننده استفاده می‌شود.

تجهیزات لازم برای این سیستم به شرح زیر است:

پنل

اینورتر متصل به شبکه

استراکچر

سری و موازی کردن پنل­ ها بر اساس توان نیروگاه و شرایط اینورتر مشخص می‌شود. برای نیروگاه‌های بزرگ می‌توان از یک اینورتر استفاده کرد که هزینه را کاهش می‌دهد اما قابلیت اطمینان را کم می ­کند.

اینورترهای متصل به شبکه دارای انواع مختلف  بدون ترانسفورماتور و به همراه ترانس و میکرو اینورترها  می‌باشند که هر یک مزایا و معایب خود را دارند.

در نیروگاه‌های متصل به شبکه توان نیروگاه با توجه به مساحت در دسترس و میزان سرمایه‌گذاری اولیه تعیین شده و پس‌ از آن توان اینورترها مشخص می‌گردد.

فروش پنل خورشیدی 5 وات

الف) سلول خورشیدی (solar Cell)

سلول خورشیدی یک قطعه الکترونیکی است که عموما تحت عنوان سلول فتوولتائیک یا به طور خلاصه PV-Cell نیز شناخته می‌شود و وظیفه آن تبدیل تشعشعات خورشیدی به جریان الکتریسیته میباشد که بر اثر پدیده فتوولتائیک رخ می دهد. اکثر سلول خورشیدی تجاری از یک لایه نازک سیلیکون ساخته شده‌اند که به دو نوع جداگانه از نیمه رساناها تفکیک می شود که یکی با بور و دیگری با فسفر پوشانده شده‌ است. نتیجه بدین صورت است که یک سمت از آن که نیمه رسانای N-type نامیده می‌شود تمایل به دفع الکترون و سمت دیگر آن یعنی نیمه رسانای P-type ، تمایل به جذب الکترون دارد. صفحه ای که هر دو نیمه رسانا به آن متصل می شوند، رابط یا لایه تخلیه نامیده می شود.

هنگامی که یک سلول خورشیدی در معرض تابش اشعه قرار می گیرد، الکترون های موجود در سیلیکون تحریک شده و از اتم های اصلی خود خارج می شوند که این پدیده فتوولتائیک نامیده می‌شود. این الکترون ها تمایل به حرکت به سمت قسمت P-type سلول دارند و بارهای مثبت نیز به قسمت N-type سلول متمایل می‌گردند و اختلاف پتانسیلی حدود 0.5 ولت بین این دو قسمت از سلول پدید می آید که با اتصال سیم های رسانا به آنها می توان از جریان بوجود آمده استفاده نمود.

لازم به ذکر است که ولتاژ و جریان تولید شده توسط هر سلول اصولا بسیار محدود بوده و به همین علت معمولا تعداد زیادی از سلول های خورشیدی در کنار هم قرار گرفته و به صورت سری به هم متصل می گردند تا برق تولید شده بتواند برای منظورهای مختلف مورد استفاده قرار گیرد.

ب) پنل های خورشیدی (Solar Panel)

پنل خورشیدی آرایشی از تعداد زیادی سلول خورشیدی بوده که در کنار هم قرار گرفته و به صورت سری به هم متصل گردیده اند. پنل های خورشیدی بسته به میزان برق تولیدی خود در اندازه‌های مختلفی ساخته می‌شوند. آرایشی از چند پنل خورشیدی که در کنار هم قرار گرفته و به یکدیگر متصل می شوند، یک سیستم فتوولتائیک را ایجاد می‌نمایند.

در گذشته استفاده از پنل‌های خورشیدی تقریبا به کاربردهای فضایی منحصر و محدود بوده است ولی امروزه با اهمیت یافتن مساله تامین انرژی و ارزش اقتصادی آن برای کاربردهای مختلف خانگی، صنعتی و تجاری از یک طرف و مسائل زیست محیطی از طرف دیگر، دامنه استفاده از برق خورشیدی گسترش یافته و به حوزه کاربردهای خانگی، تجاری و صنعتی نیز راه باز کرده است و هر روز هم جای بیشتری در این حوزه ها باز می‌کند.

به طور کلی پنل های خورشیدی به سه دسته تقسیم بندی می شوند:

1- پنل های خورشیدی Polycrystalline : سلولهای موجود در این پنل ها از تعداد زیادی تراشه سیلیکونی مرغوب و خالص تشکیل شده است. این پنل ها معمولا ارزان بوده و دارای بازدهی پایین تری می‌باشند و در نتیجه برای تولید مقدار معینی برق به سطح بیشتری نیاز دارند.

2- پنل های خورشیدی Monocrystalline : سلولهای موجود در این پنل ها تها از یک قطعه کریستال سیلیکون اما بزرگ تشکیل شده است. این پنل ها عملکرد بهتری داشته اما گرانتر از انواع دیگر می باشند.

3- پنل های خورشیدی Amorphous : این پنلها معمولا به صورت لایه های نازک سیلیکونی دیده می شوند و از حساسیت بالایی نسبت به دما برخوردار هستند. بازدهی آنها نسبت به انواع دیگر کمتر بوده اما ارزان بوده و بعضا از انعطاف پذیری بیشتری برخوردار هستند.