ضرورت توسعه انرژی پاک و روش‌های استفاده از آن

مزایای سیستم‌ خورشیدی و تأثیر آن بر مصرف بهینه انرژی - بخش دوم

کد خبر: ۲۷۱۷۹۵

تاریخ: ۰۳ شهريور ۱۴۰۲ - ۲۱:۵۶

سلول خورشیدی برای دریافت انرژی خورشیدی و تبدیل آن به الکتریسیته در پنل خورشیدی مورد استفاده قرار می‌گیرد. پنل‌های خورشیدی‌ای که برای تأمین انرژی الکتریکی بر روی بام منازل قرار گرفته و یا پنل‌های مورد استفاده در نیروگاه‌های خورشیدی، همگی از سلول خورشیدی ساخته شده‌اند. با اتصال چندین سلول به یکدیگر پنل خورشیدی ساخته می‌شود.
سلول‌های خورشیدی دارای سطحی صاف، براق و رنگی تیره هستند. هر سلول خورشیدی شامل تمامی قطعات لازم برای تبدیل انرژی خورشیدی و تولید الکتریسیته است. سایر قطعات استفاده شده در پنل‌های خورشیدی و یا سیستم‌های خورشیدی به ‌منظور افزایش بازده و یا تبدیل برق DC به AC است.
مزایای سیستم خورشیدی
مهیار نیکوکار، کارشناس انرژی پاک درباره مزایای انرژی خورشیدی توضیح می‌دهد: «انرژی خورشیدی از تابش خورشید حاصل می‌شود. این انرژی را می‌توان با استفاده از پنل خورشیدی مورد استفاده قرار داد. جالب است بدانید که انرژی دریافتی از خورشید در یک ساعت برابر مصرف یک سال زمین است. دلایل متعددی برای محبوبیت انرژی خورشیدی وجود دارد. هر چند انتقادهایی نیز به دلیل هزینه راه‌اندازی بالا و ... آن وارد بوده، اما در طی سالیان اخیر توانسته است توجه مخاطبان و مصرف‌کنندگان زیادی را به خود جلب کند. در میان تمامی مزایای انرژی خورشیدی می‌توان نامحدود بودن این انرژی را به ‌عنوان مهم‌ترین مزیت آن برشمرد. از این انرژی می‌توان در تمامی نقاط و به طور روزانه استفاده نمود. نامحدود بودن این انرژی با توجه ‌به عمر بالای خورشید در نظر گرفته می‌شود.
در صورت استفاده از انرژی خورشیدی برای مصارف شخصی خود می‌توانید هزینه‌های پرداختی خود برای خریداری برق را کاهش دهید. میزان هزینه صرفه‌جویی شده در هزینه‌ها متناسب با سیستم خورشیدی مورد استفاده است. علاوه بر کاهش هزینه‌های پرداختی برای خرید برق، در صورتی‌ که میزان برق تولیدی شما بیشتر از میزان مصرفتان باشد می‌توانید مازاد را فروخته و از آن کسب درآمد کنید.»
این کارشناس انرژی پاک در تکمیل صحبت‌هایش می‌افزاید: «انرژی خورشیدی را می‌توان به صورت‌های مختلفی مورد استفاده قرار داد. شما می‌توانید از این انرژی برای تولید الکتریسیته و یا گرمایش استفاده کنید و از آن برای کاربردهای متنوع و یا شرایط مکانی مختلف مورد استفاده قرار دهید.
سیستم‌های خورشیدی به طور معمول هزینه نگهداری پایینی دارند. تنها اقدام لازم تمیز ماندن صفحات خورشیدی است که با توجه‌ به شرایط آب‌وهوایی هر منطقه زمان‌بندی آن مختلف است. اکثر سازندگان سولار پنل‌ها گارانتی 20-30 ساله‌ای را برای محصولات خود در نظر می‌گیرند. همچنین به دلیل ثابت‌ بودن پنل‌ها میزان اصطکاک در آنها بسیار پایین است.
با توجه ‌به پیشرفت تکنولوژی می‌توان انتظار داشت که میزان برق تولیدی پنل‌های خورشیدی در سال‌های نه چندان دور 2 یا 3 برابر میزان فعلی است.»
معایب سیستم خورشیدی
محمد کاویانی ساکن فیروزآباد - در جنوب استان فارس - باغی دارد که در آن لیمو و خرما کشت می‌کند. او به گزارشگر کیهان می‌گوید: «از آن‌جا که در آن منطقه برق نبود و ما برای آبیاری درختان نیاز مبرم به الکتریسیته برای راه‌اندازی پمپ‌ها داشتیم، در تیرماه 1401، 17 پنل خورشیدی به قیمت 400 میلیون تومان خریدیم. این پنل‌ها برق ما را تأمین می‌کنند، اما فقط در روز و امکان ذخیره‌سازی وجود ندارد، چون باتری‌های مربوط به این کار حدود 7 میلیون تومان قیمت دارد و هر دو سال یک‌بار باید تعویض شود.»
اسماعیل کرمی، تکنیسین نصب پنل‌های خورشیدی برایمان در مورد برخی معایب این‌گونه سیستم‌ها توضیح می‌دهد: «رشد هزینه اولیه نصب سیستم‌های خورشیدی به نسبت سایر روش‌های تأمین انرژی به نصب بالا است. شما برای راه‌اندازی یک سیستم خورشیدی به پنل، اینورتر خورشیدی، کابل‌های رابط، استراکچر، باتری و شارژ کنترل در سیستم‌های Off-Grid نیاز خواهید داشت.
با استفاده از پنل‌های جدید امکان تبدیل انرژی خورشیدی به انرژی الکتریکی در روزهای ابری و بارانی فراهم شده است، اما میزان آن به‌مراتب کمتر از روزهای آفتابی است؛ بنابراین تعدد روزهای ابری می‌تواند تأثیر منفی بر خروجی سیستم داشته باشد. همچنین باید توجه داشته باشید استفاده از پنل‌های خورشیدی در شب امکان‌پذیر نیست و برای ذخیره‌سازی آن باید از باتری استفاده کرد.»
وی در تکمیل صحبت‌هایش می‌گوید: «در صورت تبدیل انرژی خورشیدی به الکتریسیته باید آن را مورد استفاده قرار داد و یا در باتری ذخیره کرد. باتری‌های مورد استفاده در سیستم‌های خورشیدی در طول روز شارژ شده و در زمانِ شب مورد استفاده قرار می‌گیرند. هزینه خریداری باتری‌های مخصوص سیستم‌های خورشیدی بالا بوده و در صورت خراب شده آنها هزینه تعویض بالایی دارند. تعداد پنل‌های خورشیدی متناسب با نیاز برق مصرفی تعیین می‌گردد. با توجه ‌به محدود بودن فضا نصب پنل خورشیدی در بسیاری از مکان‌ها، امکان تأمین کامل برق مورد نیاز توسط انرژی خورشیدی وجود نخواهد داشت.»
عمر مفید باتری در سیستم خورشیدی
در سیستم خورشیدی جدا از شبکه یا Off Grid ، باتری را می‌توان یکی از مهم‌ترین تجهیزات مصرفی و مستهلک دانست، باتری در یک مجموعه خورشیدی، همچون هر وسیله‌ای که دارای باتری است، دارای یک عمر مفید است و بعد از آن باتری فرسوده می شود و باید تعویض شود. هر کاربری دوست دارد از بیشترین طول عمر مفید باتری‌ها بهره‌مند شود؛ لذا باید از خصوصیات و نقاط قوت و ضعف آنها آگاه باشد. سیکل شارژ و دشارژ، عمر چرخه‌ای که بر حسب تعداد سیکل‌های صورت پذیرفته تا یک عمق تخلیه خاص از باتری سنجیده می‌شود. ماندگاری یا طول عمر کلی که معرف تعداد سال‌هایی است که در صورت شارژ منظم و بموقع و به ‌شرط عدم استفاده باتری حالت بهره‌وری خود را حفظ می‌کند.
هر بار که از بارهای الکتریکی ذخیره شده در یک باتری استفاده کرده و آن را تخلیه و مجدداً شارژ می‌کنید، باتری را با یک سیکل یا چرخه آن مواجه می‌سازید. در این صورت و با گذشت تعدادی سیکل، ویژگی شیمیایی باتری با وضعیتی روبه‌رو می‌شود که ادامه روال عادی و اولیه، غیرممکن شده و این همان زمانی است که باتری نیاز به تعویض پیدا می‌کند. به ‌این ترتیب عمر چرخه‌ای، نشان‌دهنده تعداد سیکل‌ها یا چرخه‌های مفید و مؤثری است که قبل از تعویض باتری، مثمرثمر واقع می‌شوند. این عمر به DOD) Depth Of Discharge) یا عمق تخلیه بستگی داشته و در اکثر موارد شرکت‌های سازنده عمر چرخه‌ای را به ‌صورت جدول یا نموداری که عمر باتری را بر حسب عمق تخلیه مشخص می‌سازد، در اختیار مصرف‌کننده قرار می‌دهند.
آیا می‌توانیم سیستم خورشیدی را
خودمان نصب کنیم؟
سیستم‌های خورشیدی به‌ عنوان یک منبع انرژی پاک، اقتصادی و قابل‌ تجدید، جذابیت بسیاری برای افرادی دارند که به کاهش هزینه‌های انرژی و حفاظت از محیط‌زیست علاقه‌مند هستند، اما یکی از سؤالات مهمی که در ذهن این افراد مطرح می‌شود این است که آیا می‌توانند خودشان یک سیستم خورشیدی نصب کنند یا نیاز به کمک فنی دارند؟ سیستم‌های خورشیدی به ‌عنوان یک منبع انرژی پاک و قابل‌ تجدید، جهت تأمین برق برای مصارف روزانه مانند نورپردازی، تهویه‌ مطبوع، اجاق‌ها، یخچال‌ها، و دستگاه‌های الکترونیکی مورد استفاده قرار می‌گیرند. این سیستم‌ها از پنل‌های خورشیدی برای جذب انرژی خورشید و تبدیل آن به برق مستقیم استفاده می‌کنند.
از این برق تولید شده، اینورتر به ‌عنوان قطعه‌ای مهم مسئول تبدیل آن به برق متناوب است.
در مجموع نصب سیستم برق خورشیدی قابل ‌نصب در شیروانی و سقف مسطح، به دو گونه ارائه می‌شوند. نمونه اول مدلی است که در آنها، ابتدا و قبل از نصب پنل‌ها، پایه‌ها و سایز ادوات بر روی پشت‌بام قرار می‌گیرند. طرح دوم روشی است که در آنها، ابتدا پنل‌ها بر روی پایه‌ها تثبیت شده و سپس مجموعه آنها در جای مناسب قرار داده می‌شوند. ساده‌ترین مراحل نصب به سیستم‌های برق خورشیدی تعبیه شده بر روی پایه‌های زمینی مربوط می‌شود؛ چون در این صورت، با هیچ‌گونه جای‌جای قابل ملاحظه اجسام سنگین مواجه نخواهیم بود.
معمولاً قرار دادن پنل‌های خورشیدی بر روی پایه‌ها و سیم‌کشی آنها، به‌صورت همزمان و توأمان صورت می‌پذیرد. در این مرحله اگر قرار است با اتصال سری پنل‌ها به هم ولتاژ آنها افزایش یابد، در اولین گام پنل‌هایی را که باید به ‌صورت سری به هم متصل شوند، به یکدیگر اتصال دهید. برای مثال اگر ولتاژ موردنظر 24 ولت است، در ابتدا هر تعداد زوج پنل‌هایی را که باید با هم‌سری شوند را به هم مربوط سازید و اگر ولتاژ 48 ولت است، به تعداد مورد نیاز از مجموعه‌های چهار پنلی سری، ایجاد نمایید. البته این در صورتی است که پنل‌های شما 12 ولت باشند در صورتی ‌که پنل‌ها 24 ولت باشند کافی است مجموعه‌های دو پنلی سری را ایجاد کنید. معمولاً پنل‌های بالای 150 وات 24 ولت هستند.
وقتی این کارها را انجام دادید، برای اطمینان از صحت اتصالات صورت ‌گرفته، با استفاده از یک مالتی متر، خروجی هر مجموعه را به‌ صورت جداگانه تست کنید و ببینید آیا رقم ولتاژ با عدد مورد انتظار همخوانی دارد یا خیر. دقت داشته باشید که معمولاً ولتاژ بی‌باری پنل‌ها بیش از ولتاژ نامی آنها است. در سیستم 12 ولتی عدد قرائت شده مورد انتظار باید حدود 20 ولت و در سیستم‌های 24 ولتی حدود 40 ولت یا بیشتر است. پس از اتمام سری‌کاری پنل‌های مختلف، اتصالات مربوط به موازی‌سازی گروه‌های لازم را انجام داده و با استفاده از مالتی متری که بر روی رنج سنجش ولتاژ DC تنظیم شده، ولتاژ خروجی کل سیستم را اندازه‌گیری کنید. اگر ظرفیت پنل‌های موجود با هم یکی نیست، پنل‌های همسان را به یکدیگر متصل کنید و آرایه‌های مختلف جداگانه‌ای را ترتیب دهید و از اختلاط و اتصال سری یا موازی پنل‌های با ظرفیت غیر همسان به یکدیگر اجتناب کنید.
اما برگردیم به سؤال اصلی آیا نصب پنل خورشیدی و یا مجموعه سیستم خورشیدی نیاز به متخصص دارد؟ نصب سیستم خورشیدی نیازمند دانش فنی و مهارت‌های کاری است. اگر شما یک تخصص یا آشنایی با مباحث مربوط به برق، الکترونیک و سیستم‌های خورشیدی دارید، می‌توانید به‌ صورت خودجوش و با دقت بالا یک سیستم خورشیدی را نصب کنید، اما در غیر این صورت، بهتر است از کمک یک تکنسین حرفه‌ای و متخصص در این زمینه استفاده کنید.
چه انتظاراتی از برق خورشیدی داشته باشیم؟
ما از انرژی خورشیدی به‌ عنوان یک منبع تولید برق پاک و فاقد آلودگی زیست‌محیطی استفاده می‌کنیم که می‌تواند جایگزین سوخت‌های فسیلی شود؛ اما همین منبع انرژی دارای محدودیت‌هایی است که در استفاده از آن باید به آنها توجه داشت تا بتوان بهترین بهره‌وری را از آن داشت که در ادامه به بخشی از آنها و کاربردهای مناسب این انرژی، در زندگی روزمره اشاره می‌کنیم:
استفاده از برق خورشیدی می‌تواند دلایل مختلفی داشته باشد. از جمله عدم دسترسی به برق شهری، پاک و دوستدار محیط‌زیست بودن، صرفه اقتصادی و... جهت استفاده درست و به ‌منظور، توصیه می‌شود حتماً قبل از استفاده از این انرژی نیت و دلیل خود را مشخص نمایید.
برای حصول اطمینان از به‌صرفه اقتصادی ‌بودن سیستم خورشیدی و کمک به کاهش هزینه‌ها، حتماً با متخصصین و افراد خبره مشورت نمایید.
برق خورشیدی مناسب مکان‌هایی است که آفتاب‌گیری خوبی در طول روز داشته باشد و فاقد موانعی باشد که بر روی پنل خورشیدی سایه بیندازد. از برق خورشیدی می‌توان به‌ عنوان یک منبع قابل‌حمل و پرتابل در اردوها و کمپ‌ها، کارگاه‌های موقت و... (در توان‌های پایین) بهره برد.
برق خورشیدی ایده‌آل برای باغ‌ها و ویلاهایی است که دسترسی به برق شهری ندارند و یا هزینه انتقال و مجوز آن بسیار زیاد است. از برق خورشیدی می‌توان برای روشنایی یک انبار یا کارگاه دور از ساختمان که هزینه کابل‌کشی زیاد هم دارد، استفاده کرد.
در صورت حمایت دولتی و خرید تضمینی می‌توان از برق خورشیدی به‌ عنوان یک منبع پاک برای تولید، مصرف و فروش مازاد آن بهره برد. استفاده از برق خورشیدی برای گرمایش محیط و تأمین آب گرم و پخت‌وپز مطلقاً صرفه اقتصادی ندارد و در این موارد بهتر است از تجهیزات خورشیدی که اختصاصاً برای همین موارد طراحی شده‌اند، استفاده کرد. مثل آب‌گرم‌کن خورشیدی، خوراک‌پز خورشیدی و...