پنل خورشیدی چیست و چه کاربردهایی دارد؟

اگر از جدیدترین خبرهای این روزها مطلع باشید، به احتمال زیاد شنیده‌اید که رئیس سازمان انرژی‌های تجدیدپذیر و بهره‌وری انرژی ایران گفته: «با نصب نیروگاه خورشیدی در پشت‌بام، ماهانه ۲.۵ میلیون تومان برق به دولت بفروشید.» در توضیح این خبر آمده است در صورتی که شما یک نیروگاه ۱۰کیلوواتی خورشیدی روی پشت‌بام منازل مسکونی‌تان نصب کنید که نزدیک به ۶۰ میلیون تومان هزینه خواهد داشت، ماهانه چیزی حدود دو میلیون و ۵۰۰ هزار تومان برق این نیروگاه توسط دولت خریداری می‌شود.

خبر جدید و پربازدید دیگر در این حوزه هم این است که شرکت تویوتا تا چند وقت دیگر از یک خودروی خورشیدی رونمایی خواهد کرد که هرگز نیاز به شارژ ندارد و بدون توقف به طور دایم قادر به حرکت است! در ضمن، متروی دهلی هم به زودی قرار است به نخستین متروی سبز جهان تبدیل شود و فقط از انرژی خورشیدی استفاده کند.

مسئولان این شهر قصد دارند تمام انرژی مورد نیاز متروی این کلان شهر را از یک نیروگاه خورشیدی تأمین کنند تا نخستین متروی جهان که فقط با انرژی خورشیدی کار خواهد کرد در هند افتتاح شود. این کاربردهای خیره‌کننده باعث شد تا در این پرونده، انرژی خورشیدی را توضیح دهیم، از مزیت‌هایش بگوییم و کاربردهای عینی آن را بیان کنیم.

دانستنی‌های عددی درباره انرژی خورشید

۱ ساعت انرژی خورشیدی که به زمین می‌رسد، تامین کننده برق مورد نیاز کل سال زمین است.

۲ درصد از الکتریسیته مصرفی جهان توسط صفحات خورشیدی تولید می‌شود.

۵ هزار ساعت انرژی خورشیدی رایگان در هر متر مربع تولید می‌شود که می‌توان با انرژی حاصل از یک پنل یک متری، ۲۵ لامپ ۲۰واتی را به مدت ۱۰ ساعت در روز روشن نگه داشت.

۱.۵ گیگاوات ظرفیت پارک خورشیدی «بنبان» در مصر است که بزرگ ترین نیروگاه خورشیدی جهان محسوب می شود.

۶ هزار خانواده ایرانی این  روزها از برق خورشیدی استفاده می‌کنند.

۷۰ درصد آلمانی ها برق‌شان را از پنل‌های خورشیدی تأمین می‌کنند.

۱۰۴۰ تومان به ازای هر کیلووات ساعت ، قیمتی است که دولت برق تولیدی با انرژی خورشیدی را از مردم خریداری می‌کند، در حالی که برقی که به مشترک فروخته می‌شود ۷۰ تومان است.

پنل خورشیدی چیست و چه کاربردهایی دارد؟

پنل‌ها یا صفحات خورشیدی که امروزه روی برخی ساختمان‌ها دیده می‌شود، از کنار هم قرار گرفتن ۳۶ تا ۱۰۰ «‌سلول خورشیدی» تشکیل شده‌ و‌ وسیله‌ای برای تبدیل انرژی خورشیدی به انرژی الکتریسیته است. پنل‌های خورشیدی با اتصال به‌هم می‌توانند برق منازل را تامین کنند. این انرژی در‌طول روز در باتری‌ها ذخیره می‌شود و در شب قابل استفاده است. استفاده از این انرژی دو روش دارد: در روش جذب «ترمیک»، تامین گرمایش و آب گرم مصرفی ساختمان از راه دریافت، ذخیره، توزیع و تبدیل انرژی به حرارت است و در روش «فتوولتاییک» انرژی خورشیدی به انرژی الکتریکی تبدیل  و برق مورد نیاز دستگاه‌های الکتریکی، سیستم‌های گرمایشی و سرمایشی تامین می‌شود. اما چند مورد از اصلی‌ترین کاربردهای این پنل‌ها برای منازل مسکونی:

 گرم کردن محیط و آب: یکی از موارد استفاده از سلول‌های خورشیدی، تامین آب گرم برای سیستم‌های گرمایشی در ساختمان‌هاست. لوله‌های آبی که روی سقف نصب شده‌اند، آب را پس از گرم کردن به داخل ساختمان پمپاژ می‌کنند. همچنین به جای استفاده از آب گرمکن‌های گازی یا برقی، می‌توان از انرژی خورشیدی برای گرم کردن آب ساختمان استفاده کرد.

 تامین انرژی برق: هر ساختمانی برای گردش آب، به یک پمپ نیاز دارد که استفاده از انرژی خورشیدی برای راه‌اندازی آن بسیار مقرون به‌صرفه‌تر است. علاوه بر آن با استفاده از پنل‌های خورشیدی می‌توان روشنایی ساختمان را نیز تامین کرد. پس از آن که انرژی خورشیدی تبدیل به انرژی برق شد، این جریان برق با استفاده از اینورتر به برق AC تبدیل می شود.

 سیستم های تهویه مطبوع: سیستم‌های تهویه هوا مانند فن‌ها و دستگاه‌های تهویه مطبوع که در طول روز کار می‌کنند، مصرف انرژی بالایی دارند، از این رو از پنل‌های خورشیدی برای تامین انرژی مورد نیاز سیستم‌های تهویه استفاده می‌شود.

خشک‌کن خورشیدی: در خشک‌کن‌های خورشیدی با استفاده از این انرژی پاک به‌راحتی می‌توان فرایند خشک‌کردن مواد غذایی و پوشاک را بدون استفاده از برق انجام داد.

آب شیرین‌کن خورشیدی: وقتی آب شور توسط حرارت کم خورشید تبخیر شود، املاح آن باقی می‌ماند.با استفاده از روش‌های شیرین‌سازی آب، می‌توان از آب تبخیر شده دوباره استفاده کرد. این روش در مناطقی که آب آن‌ها شور است و دسترسی به آب شیرین ندارند، کاربردی است.

جالب‌ترین ابتکارهای جهانی برای استفاده از انرژی‌خورشیدی که مورد توجه قرار گرفته است

از درخت خورشیدی تا قایق، هتل و متروی خورشیدی!

کشورهای مختلف دنیا برای استفاده از انرژی پاک خورشیدی، برنامه‌ریزی کرده و تسهیلات قابل‌توجهی برای بهره‌گیری از آن در نظر گرفته‌اند. شاید به همین دلیل است که افراد در حوزه‌های مختلف به خصوص شاغلان در حوزه‌های صنعتی، همیشه نیم نگاهی به استفاده از انرژی خورشیدی به جای برق، گاز و ... دارند. در ادامه با جدیدترین و جالب‌ترین ابتکارهای کشورهای مختلف برای بهره‌بردن حداکثری از این انرژی آشنا خواهید شد.

هتل شناور خورشیدی در ایتالیا

یک معمار ایتالیایی طرح هتلی شناور را ارائه کرده است که انرژی خود را به طور کامل از طریق سلول‌های خورشیدی «رنگ حساس» (گونه‌ای سلول خورشیدی ارزان قیمت که متعلق به دسته سلول‌های خورشیدی لایه نازک است) که در دیوارها و سقف آن کار گذاشته شده، تأمین می‌کند. این هتل به طول ۲۰ متر می‌تواند در امتداد خطوط ساحلی حرکت کند و مسافران آن که شش نفر هستند، در قسمت تحتانی هتل که در زیر آب قرار می‌گیرد، می‌توانند زندگی دریایی را تماشا کنند.

طی کردن ۷۲۵ کیلومتر با یک بار شارژ

کمپانی هلندی Lightyear خودرویی موسوم به Lightyear One ساخته است که مجهز به سقف ۵ متری سلول‌های خورشیدی است و با یک بار شارژ کامل تا ۷۲۵ کیلومتر مسافت را طی می‌کند. برای شارژ کامل، لازم است این خودرو بین ۲ تا ۳ ساعت در زیر نور خورشید قرار بگیرد. قیمت این خودرو ۱۴۹ هزار یورو تعیین شده است.

بزرگ‌ترین کشتی تفریحی با سوخت خورشیدی

بزرگ‌ترین کشتی سیاحتی کروز بدون یک قطره سوخت فسیلی که با الهام از جثه یک نهنگ طراحی شده، در حال ساخت است. انرژی این کشتی توسط یک مزرعه خورشیدی به وسعت ۶ هزار متر‌مربع تامین خواهد شد. علاوه بر انرژی خورشیدی از توربین‌های بادی نیز برای این منظور استفاده خواهد شد که در این صورت ۴۰ درصد دی اکسید کربن کمتری نسبت به کشتی‌های کروز دیگر آلودگی دارد. روی عرصه این کشتی، فضای سبزی نیز ساخته می‌شود که از آب زاید مصرفی و پسماند غذایی که تبدیل به کود می‌شود، تغذیه می‌کند. این کشتی اولین سفر دریایی‌اش را در سال ۲۰۲۰ شروع خواهد‌ کرد.

سقف‌های ۲ منظوره در میانه بزرگراه

در وسط بزرگراهی در کره‌جنوبی، لاینی به طول ۳۲ کیلومتر مخصوص دوچرخه‌ سواران طراحی شده که با سقفی از پنل‌های خورشیدی پوشانده شده‌ که هم برای دوچرخه‌سواران سایه ایجاد کرده است و هم برق روشنایی بزرگراه را تامین می کند.

  خودرویی که خاموش نمی‌شود

شرکت تویوتا با همکاری چند شرکت دیگر قصد دارد یک خودروی خورشیدی بسازد که بتواند برای همیشه کار کند و هیچ‌وقت خاموش نشود. صفحات خورشیدی قابل نصب روی آن مبتنی بر فناوری پیشرفته‌ای است که ظرفیت بالایی برای نگهداری انرژی دارد و برای همین در شب هم می‌تواند برق لازم را برای حرکت خودرو تامین کند. قرار است آزمایش اولین نمونه آن در ماه‌های آینده انجام شود.

  نخستین متروی سبز جهان 

متروی دهلی به زودی به نخستین متروی جهان تبدیل می‌شود که سوخت خود را به طور کامل از انرژی خورشیدی به‌دست می‌آورد. شرکت راه آهن متروی دهلی قصد دارد نیروی حاصل از یک پروژه انرژی خورشیدی به نام «روا» را که پیش از این برای نیازهای ضروری مانند تهویه هوا و تامین نور استفاده می‌شده است، در این مترو به‌کار گیرد.

  قایق خورشیدی که رکورددار گینس است

این قایق به نام  MS Tûranor به بیش از ۵۱۱ مترمربع پنل خورشیدی مجهز شده و رکورددار گینس در سریع‌ترین عبور از اقیانوس اطلس و طولانی‌ترین سفر با انرژی خورشیدی است. این قایق ۳۵ متر طول، ۲۳ متر عرض و ۱۶ مایل در ساعت سرعت دارد و بزرگ‌ترین قایق خورشیدی جهان محسوب می‌شود.

  ساخت گوشی خورشیدی در کره‌جنوبی

اطلاعاتی از شرکت سازنده گوشی «شیائومی» فاش شده است که نشان می‌دهد این شرکت چینی به دنبال ساخت گوشی‌هایی مجهز به پنل خورشیدی است که شارژ مورد نیاز برای روشن ماندن را تامین می‌کند. این طرح در سال ۲۰۱۸ توسط شیائومی ثبت شد. با راه‌اندازی این نوع گوشی‌ها، دیگر نگرانی بابت خالی شدن شارژ باتری در موقعیت‌هایی که نیاز به استفاده از گوشی هست، وجود نخواهد داشت.

  طرح‌های زیست‌محیطی گوگل و آمازون

گوگل اعلام کرده استفاده از انرژی‌های خورشیدی و بادی را در شرکت‌های خود تا ۴۰ درصد افزایش خواهد داد تا بتواند سالانه پنج هزار و ۵۰۰مگاوات انرژی تجدیدپذیر و پاک تولید کند که این رقم معادل ظرفیت یک میلیون سقف خورشیدی است. آمازون هم می‌خواهد تا سال ۲۰۲۴، ۸۰درصد انرژی مورد نیاز خود را به‌صورت انرژی‌های تجدیدپذیر تامین کند و تا سال ۲۰۳۰ این رقم را به ۱۰۰درصد برساند. همچنین با سرمایه‌گذاری ۴۴۰ میلیون دلاری، ۱۰۰هزار دستگاه وسیله نقلیه تمام الکتریکی را به چرخه انتقال بسته‌های مشتریان وارد و عملاً تا سال ۲۰۳۰ سالانه ۴ میلیون تن کربن را از هوا حذف کند.

  درخت‌ خورشیدی که در اراک هم داریم!

درخت خورشیدی ترکیبی از فناوری و هنر است. در هندوستان سازه‌های خورشیدی طراحی شده که فقط ۴ مترمربع فضا را اشغال می‌کند و قادر به تامین برق کافی برای پنج منزل مسکونی است. سال گذشته نیز نخستین درخت خورشیدی در کشورمان در شهر اراک رونمایی شد. این پروژه قابلیت تأمین روشنایی فضایی تا یک‌هزار مترمربع و استفاده همزمان از چندین سیستم الکترونیکی همچون شارژر تلفن همراه و استفاده از لپ‌تاپ را حتی تا چندین روز آفتابی دارد.

  نصب پنل خورشیدی روی اقیانوس

محققان نروژی و سوئدی می‌گویند نصب ۱۱ میلیون مزرعه خورشیدی (هرکدام به اندازه یک زمین فوتبال) به‌صورت جزیره‌های مصنوعی روی اقیانوس‌ها می‌تواند در مبارزه با گازهای گلخانه‌ای و کاهش دمای کره زمین موثر باشد. به گفته این محققان، مزارع خورشیدی شناور می‌توانند دی‌اکسید‌کربن را از آب جدا کنند و از متانول حاصل از آن هم می‌توان استفاده کرد. هم اکنون، برنامه‌ریزی برای ساخت و نصب این پنل‌ها در دستور کار مسئولان این کشور قرار دارد.

   ساخت دستگاه آب شیرین‌کن خورشیدی توسط نخبه ایرانی

حامد بهشتی دانش آموخته رشته محیط‌زیست و انرژی‌های تجدیدپذیر کشورمان دستگاه تصفیه آبی در آلمان اختراع کرده است که کیفیت بالایی دارد و از نمونه‌های دیگر، ارزان‌تر و دارای طول عمر بیشتری است. این دستگاه ۲ هزار لیتر آب رادر ساعت تصفیه می کند و قابلیت شیرین‌کردن مستقیم آب اقیانوس را دارد. هم اکنون این دستگاه در مناطقی از آفریقا، کلمبیا و یمن نصب شده و عمر آن ۲۵ سال است. این دستگاه می‌تواند بسیاری از مشکلات آبی جهان را حل کند به شرط این که هرچه زودتر به مرحله تولید انبوه برسد.

۶ نکته که درباره انرژی خورشیدی نمی‌دانستید

به نظرتان در هوای ابری هم می‌توان به تولید انرژی خورشیدی پرداخت؟ چرا صفحه‌های خورشیدی را زاویه‌دار نصب می‌کنند؟ و ... در ادامه به چند نکته اشاره می‌شود که دانستن‌شان برای‌تان جالب خواهد بود.

انرژی خورشیدی را می‌توان در هوای ابری نیز تولید کرد چرا که عامل اصلی   تولید آن، نه میزان گرما بلکه کیفیت تابش‌ خورشید است.

 میزان خروجی صفحه خورشیدی با واحد کیلووات سنجیده می‌شود که نشان‌دهنده حداکثر الکتریسیته‌ای است که صفحه خورشیدی در شرایط مطلوب تولید می‌کند.

میزان برق خروجی صفحه خورشیدی به حجم و زاویه تابش، عرض جغرافیایی و ابعاد هر صفحه بستگی دارد به همین دلیل است که این صفحات را همیشه زاویه دار نصب می‌کنند.

 ایران به دلیل قرارگیری در موقعیت مناسب جغرافیایی، داشتن ۳۰۰ روز هوای آفتابی در سال و اراضی مناسب برای احداث نیروگاه، می‌تواند به راحتی از این انرژی برای راه‌اندازی نیروگاه خورشیدی استفاده کند و از مزایای آن بهره مند شود. در ضمن تابش نور خورشید در ایران ملایم است و نیروگاه خورشیدی برخلاف آن چه تصور می‌شود در تابش‌های خیلی قوی بازده خوبی ندارد.

 شهروندان با یک بار هزینه کردن برای نصب و راه اندازی این سیستم و پنل های خورشیدی می‌توانند برق موردنیاز خود را تامین کنند و مازاد آن را به وزارت نیرو بفروشند. البته نصب آن در کوتاه مدت مقرون به صرفه نیست.

به کارگیری این سیستم خطرات ناشی از انفجار وسایل گازی را کاهش قابل توجهی می دهد. همچنین انرژی خورشیدی، سریع‌ترین منبع انرژی برای راه اندازی است. زمانی که فاجعه‌ای رخ می‌دهد هیچ نیروگاه و منبع برقی نمی‌تواند مانند نیروگاه خورشیدی به سرعت ساخته، تعمیر و راه‌اندازی شود.