پنل خورشیدی سیستمی است که انرژی نور خورشید را دریافت و به انرژی الکتریسته تبدیل می‌کند و این سیستم در مصرف تجاری یا مسکونی قابل استفاده است.
انرژی خورشیدی از نور خورشید به دست می‌آید. پنل خورشیدی (یا اثر فوتوولتائیک) با تبدیل نور خورشید، فوتون‌ها (ذرات انرژی‌دار) را به الکتریسیته تبدیل می‌کند. در دنیای امروز تقریبا همه وسایل و تکنولوژی‌های ما با برق کار می‌کند. ما برق را از سوخت‌های فسیلی، سدها، نیروگاه‌های هسته‌ای و غیره تامین می‌کنیم که گاهی هزینه بسیار زیادی نیز نیاز دارند . اما یکی از بهترین راه‌ها برای تامین نیروی برق مورد نیاز خودمان انرژی خورشید است که به‌راحتی از طریق پنل‌های خورشیدی می‌توان آن را به برق تبدیل کرد و برای مصارف خانگی استفاده کرد.
در سال 1893 چارلز فریت با کمک گرفتن از کشف بکرل اولین سلول خورشیدی اصل را ساخت. این سلول خورشیدی با استفاده از ورقه‌های آغشته به سلنیوم و یک ورقه نازک از جنس طلا ساخته شد. راسل اُهل مخترع آمریکایی اولین سلول خورشیدی سیلیکونی دنیا را در سال 1941 در آزمایشگاه بل اختراع کرد. با بهره‌گیری از اختراع اهل اولین پنل خورشیدی جهان در سال 1954 در همان آزمایشگاه ساخته شد. پنل‌های خورشیدی در فضایی با قمرهای مصنوعی شروع به کار کردند. اکثر مردم در دهه 70 میلادی برای اولین بار پنل‌های خورشیدی را در ماشین حساب‌ها مشاهده کردند.
پنل‌های خورشیدی کاربردهای فراوانی دارند، مانند کنترل قدرت سیستم اتاقک‌ها، تجهیزات ارتباطی، کنترل حسگر و تولید الکتریسیته توسط سیستم‌های الکتریکی خورشیدی خانگی و تجاری.
سقف یک خانه متوسط فضای کافی برای نصب پنل‌های خورشیدی لازم برای تولید انرژی الکتریکی را دارد. همچنین پنل‌های خورشیدی در طول روز انرژی الکتریکی اضافی تولید می‌کنند تا در شب مورد استفاده قرار گیرد.
کنتورها این امکان را به صاحبان پنل‌های خورشیدی می‌دهند و در صورتی‌که سیستم تولید انرژی، انرژی‌ای بیش از نیاز خانه تولید کند، هزینه آن را دریافت کنند.
در تجهیزات آف‌گرید بانک باتری، کنترل‌کننده شارژ و معکوس‌کننده از اعضای ضروری‌اند. سیستم خورشیدی جریان مستقیم برق را توسط کنترل‌کننده شارژ به بانک باتری می‌فرستد. پس از آن انرژی از بانک باتری به معکوس‌کننده می‌رود و جریان مستقیم به جریان متناوب تبدیل می‌شود و برای دستگاه‌هایی که با جریان مستقیم کار نمی‌کنند، مورد استفاده قرار می‌گیرد. با توجه به معکوس‌کننده، سیستم خورشیدی را سایز بندی می‌کنند تا نیازهای مختلف را برآورده کند. جریان متناوب برای تجهیزات برقی خانه یا مجتمع‌های تجاری، وسایل نقلیه و قایق‌ها، کنترل اتاقک‌ها، کلبه‌ها، تجهیزات ارتباطی، جریان دیدبانی نفت و گاز و… استفاده می‌شود.
فواید پنل‌های خورشیدی
به علت افزایش جمعیت، منابع انرژی‌های فسیلی به شدت رو به کاهش هستند، از این رو بشر به دنبال راه‌کارهای جایگزین نمودن انرژی‌های تجدیدپذیر به جای سوخت‌های فسیلی است. با گسترش علم و تکنولوژی، پنل‌های خورشیدی به عرصه حضور راه یافتند و به‌عنوان یک فناوری در تولید انرژی برای ساختمان به‌کار گرفته شدند.
با وجود پنل‌های خورشیدی، دیگر نیازی به پرداخت هزینه‌های سنگین نصب دکل و کابل‌کشی نیست. پنل خورشیدی قطعا ارزان‌تر است و اگر درست نگه‌داری شود ، تا سه دهه قابلیت تولید انرژی دارد.
البته بهترین فایده آن این است که از انرژی‌های پاک و تجدیدپذیر تغذیه می‌شود. با توجه به تغییرات جهانی آب و هوا و گرم شدن کره زمین، حفظ اتمسفر امری مهم به شمار می‌رود. پنل‌های خورشیدی کمترین آلودگی و استهلاک را دارند و تا مدت زیادی سالم می‌مانند.
فایده بعدی این است که وقتی برای نصب اولیه پنل، هزینه‌ای را می‌پردازید، انرژیی‌ای که پنل در ادامه طول عمر خود تولید می‌کند (بسته به کیفیت و نوع پنل) به اندازه 15 تا 20 سال و کاملا رایگان است.
انواع پنل‌های خورشیدی
در کل دو نوع پنل خورشیدی وجود دارد و اجزای تشکیل‌دهنده پنل‌های خورشیدی اغلب سیلیکونی اند. و شامل:
- مونوکریستالین یا پلی‌کریستالین (یا مولتی‌کریستالین)
- سیلیکون بی‌شکل
این سه نوع جزء سازنده با توجه به قیمت، طول عمر و بازده پنل‌های متفاوتی تولید می‌کنند. پنل‌های خورشیدی نوع اول که از مونوکریستالین‌ها یا پلی‌کریستالین‌ها ساخته می‌شوند بین 12 تا 19 درصد بازده دارند و پنل‌های نوع دوم از سیلیکون بی‌شکل ساخته می‌شوند که از کنار هم قرار گرفتن سلول‌های بی‌شکل به وجود آمده است.
پنل‌های خورشیدی CIS ( شامل مس، ایندیم، سلنیوم) و CIGS (شامل مس، ایندیوم، گالیوم، سلنیوم) و CdTe (شامل کادمیوم تلورید) از نوع دوم هستند.
سطح انرژی تولیدشده پنل خورشیدی
ظرفیت یک پنل خورشیدی با واحد وات اندازه‌گیری می‌شود. بیشترین ظرفیت یک پنل خورشیدی در شرایط ایده‌آل (یعنی در یک روز آفتابی با آسمان کاملا صاف) مشخص می‌شود.
جهت‌گیری ایده‌آل پنل‌های خورشیدی به جنوب است؛ بازده پنل‌های نصب‌شده بین جنوب‌غربی تا جنوب‌شرقی 5 درصد کاهش می‌یابد و در خارج از این محدوده اتلاف انرژی افزایش می‌یابد.
کاربرد پنل‌های خورشیدی
گرم‌کردن خانه
یکی از موارد استفاده از سلول‌های خورشیدی تامین آب گرم برای سیستم‌های گرمایشی در ساختمان است. لوله‌های آبی که بر روی سقف نصب شده‌اند آب را پس از گرم‌کردن به داخل ساختمان پمپاژ می‌کنند.
تامین انرژی برق برای ساختمان
هر ساختمان برای گردش آب به یک پمپ نیاز دارد. این پمپ را می‌توان به برق خانه متصل نمود اما استفاده از انرژی خورشیدی برای راه‌اندازی آن بسیار مقرون‌به‌صرفه‌تر است. انرژی برقی که توسط سلول‌های خورشیدی تامین می‌شود می‌تواند یک پمپ را برای به جریان انداختن آب در ساختمان به‌کار بیندازد.
علاوه بر آن با استفاده از پنل‌های خورشیدی می‌توان برق روشنایی ساختمان را فراهم نمود. پس از آنکه انرژی خورشیدی تبدیل به انرژی برق شد، این جریان برق با استفاده از اینورتر به برق AC تبدیل می‌شود. انرژی برق تولید شده توسط پنل‌های خورشیدی با استفاده از وسایل ایمنی و ترانسفر سوئیچ‌ها قادر به روشن نمودن ساختمان است.
گرم کردن آب استخر
استخر از جمله تفریحات بسیار عالی به‌شمار می‌آید که آب گرم آن در روزهای زمستانی شما را به وجد می‌آورد و حسی آرامش‌بخش به شما منتقل می‌کند. با استفاده از روکش خورشیدی به‌آسانی می‌توان آب استخر را گرم کرد و از حضور در آن لذت برد. سیستم گرمایش آب گرم از صفحه‌های گرمایشی که بر روی پشت‌بام نصب شده تشکیل شده و پس از جذب گرمای خورشید آن را به سمت استخر هدایت می‌کند.
تامین آب گرم مصرفی با پنل‌های خورشیدی
به جای استفاده از آب‌گرمکن‌های گازی یا برقی می‌توان از انرژی خورشیدی برای گرم‌کردن آب ساختمان استفاده کرد. استفاده از پنل‌های خورشیدی مقرون‌به‌صرفه‌ترین روش برای تامین آب گرم است و نقش موثری در کاهش مصرف انرژی گاز و برق ایفا می‌کند.
سیستم‌های تهویه مطبوع
با استفاده از فن‌ها و سیستم‌های تهویه خورشیدی می‌توان به میزان قابل‌توجه مصرف انرژی را بهینه‌سازی کرد و هزینه‌های جاری را کاهش داد. دستگاه‌های تهویه نظیر فن سرویس بهداشتی، آشپزخانه، حمام و دستگاه‌های تهویه مطبوع که در طول روز کار می‌کنند مصرف انرژی بالایی دارند، از این رو به منظور کاهش هزینه قبض‌ها و استفاده از انرژی تجدیدپذیر خورشیدی از پنل‌های خورشیدی برای تامین انرژی مورد نیاز سیستم‌های تهویه استفاده می‌شود.
تامین روشنایی فضای باز
با استفاده از صفحه‌های خورشیدی می‌توان در طول روز باتری‌ها را شارژ کرد و در شب برای روشن‌کردن لامپ‌هایی که در محوطه ساختمان و باغچه‌ها تعبیه شده‌اند استفاده کرد. با استفاده از این روش مسیر تردد در شب روشن می‌شود و ساکنین دچار سردرگمی نخواهند شد.
خشک‌کن خورشیدی
در خشک‌کن‌های خورشیدی با استفاده از انرژی خورشیدی به‌راحتی می‌توان فرآیند خشک‌کردن مواد غذایی و البسه را انجام داد.
آب‌شیرین‌کن خورشیدی
وقتی آب شور توسط حرارت کم خورشید تبخیر شود املاح باقی می‌ماند و با استفاده از روش‌های شیرین‌سازی آب می‌توان آب تبخیر‌شده را مجدداً استفاده کرد. از این روش می‌توان در منطقه‌هایی که آب آنها شور بوده و دسترسی به آب شیرین ندارند استفاده کرد.
انرژی خورشیدی در ایران
انرژی خورشیدی یکی از مهم‌ترین منابع انرژی پاک، تجدیدپذیر و حافظ محیط‌زیست است. نیروگاه خورشیدی، نیروگاهی است که در آن با استفاده از گرما و نور خورشید برق تولید می‌کنند. یکی از موارد مهم برای تولید برق در نیروگاه سولار، پرتو نور خورشید است. هر چه در محل احداث نیروگاه از تابش نور بهتری برخوردار باشیم تولید برق بیشتری خواهیم داشت. کشور ایران با توجه به پتانسیل خوبی که در این زمینه دارد در سال‌های اخیر پیشرفت زیادی در احداث نیروگاه‌های خورشیدی داشته است. البته در ایران انرژی‌های تجدیدپذیر دیگری هم مورد استفاده و توجه قرار گرفته مانند انرژی باد، که از بین این انرژی‌ها نیروگاه‌های سولار سهم بیشتری از انرژی تولیدشده را به خود اختصاص داده‌اند. با احداث نیروگاه‌های خورشیدی ایران می‌توان دستاورد‌هایی مثل حفظ محیط‌زیست، کاهش استفاده از سوخت‌های فسیلی، آلودگی کمتر و اشتغال‌زایی را انتظار داشت. طبق گزارش‌ها بیش از 24 هزار نیروگاه خورشیدی کوچک‌مقیاس در کشور احداث شده است. تعداد زیادی از شهرستان‌های ایران این امکان را دارند که با استفاده از نیروگاه کوچک‌مقیاس در دو مدل پشت‌بامی و انشعابی مقداری از انرژی مورد نیاز خود را تامین کنند.
وضعیت جغرافیایی برای احداث نیروگاه‌های خورشیدی در ایران
کشور ایران در منطقه‌ای بین مدارهای 25 تا 40 درجه شمالی قرار گرفته است و با توجه به محل قرارگیری از نظر دریافت انرژی خورشید در بین منطقه‌های مختلف جهان در رتبه بالایی قرار دارد. مقدار پرتو خورشید در ایران بین 1800 تا 2200 کیلووات تخمین زده شده است و این مقدار بالاتر از میانگین جهانی است. براساس آمار میانگین روزهای آفتابی در ایران حدودا 10 ماه در طول یک سال گزارش شده است، که از همین آمار می‌توانیم نتیجه بگیریم که هوای ایران از نظر تابش نور خورشید برای احداث نیروگاه‌های خورشیدی پتانسیل بسیار خوبی دارد و می‌توان از این پتانسیل استفاده کرد و مقدار قابل قبولی از انرژی الکتریکی مصرفی کشور را تامین کرد.
اولین نیروگاه سولار احداث شده در ایران
شروع فعالیت نیروگاه‌های خورشیدی در ایران و احداث اولین نیروگاه در منطقه‌ای به نام شهداد در استان کرمان بوده است. با توجه به‌اینکه بخش‌های بزرگی از این منطقه را کویر لوت تشکیل می‌دهد، این استان از نظر پرتو خورشید در وضعیت مناسبی قرار دارد. در نیروگاه استان کرمان از تابش خورشید برای تولید انرژی الکتریکی استفاده می‌شود که همین مورد این نیروگاه را در دسته نیروگاه‌های فتوولتائیک قرار می‌دهد. شروع ساخت این نیروگاه در سال 1378 بوده و در تیرماه 1380 به بهره‌برداری رسیده است.
علاوه بر کرمان در استان‌های دیگری هم نیروگاه‌های سولار در حال فعالیت و تامین برق مصرفی کشور هستند. بخشی از مهم‌ترین نیروگاه‌های کشور ایران به شرح زیر هستند:
- نیروگاه خورشیدی زنجان
- نیروگاه خورشیدی یزد
- نیروگاه خورشیدی کاشان
- نیروگاه خورشیدی مشهد
- نیروگاه خورشیدی تایباد
- نیروگاه خورشیدی مردوخی
- نیروگاه خورشیدی شیراز
- نیروگاه خورشیدی فولاد مبارکه
در مکران آریا دریا، خدمات واردات پنل‌های خورشیدی را به‌گونه‌ای طراحی کرده‌ایم که فرآیند حمل، ترخیص و تحویل برای مشتری ساده، شفاف و قابل پیش‌بینی باشد. این مسیر مطمئن و مقرون‌به‌صرفه، ورود به بازار انرژی خورشیدی را برای کسب‌وکارها آسان می‌کند.
