انرژی خورشیدی یکی از اشکال انرژی تجدیدپذیر بوده که امروزه با پیشرفت تکنولوژی میزان بهره‌وری از آن به طرز چشم‌گیری افزایش پیدا کرده است. خورشید یک راکتور هسته‌ای طبیعی بوده که بسته‌های کوچک انرژی (فوتون) ساطع شده از آن در مدت زمان حدود ۸.۵ دقیقه در فاصله ۹۳ مایل از خورشید تا زمین را طی می‌کند. در ادامه این راهنما ضمن آشنایی بیشتر با سیستم انرژی خورشیدی، به طرز عملکرد آن نیز خواهیم پرداخت.
سیستم انرژی خورشیدی؛ تحولی در دنیای سوخت
انرژی خورشیدی سوختی است که حاصل از خورشید بوده و به انرژي گرمایی یا الکتریکی تبدیل می‌شود. انرژي حاصل از خورشید تمیزترین و فراوان‌ترین منبع انرژی تجدیدپذیر در دنیا به حساب می‌آید. از سوخت مذکور می‌توان برای مصارف مختلفی هم‌چون تولید برق، تأمین روشنایی فضای داخلی، حرارت دادن به آب و به طور کل مصارف تجاری، صنعتی و خانگی بهره‌گیری کرد.
روش‌های مهار انرژی خورشیدی
برای مهار کردن انرژی خورشیدی سه روش اصلی (فتوولتائیک)، (گرمایش و سرمایش خورشیدی) و (تمرکز انرژی خورشیدی) وجود دارد. با استفاده از روش فتوولتائیک طی یک فرآیند الکترونیکی نور خورشید مستقیماً به برق تبدیل شده و می‌توان از آن برای تأمین انرژی مورد نیاز وسایل الکترونیکی کوچک هم‌چون ماشین حساب، علائم مختلف در جاده تا منازل و همچنین مشاغل بزرگ تجاری استفاده نمود.
گرمایش و سرمایش خورشیدی (SHC) و تمرکز انرژی خورشیدی (CSP) از گرمای تولید شده توسط خورشید برای تأمین گرمای فضا یا آب گرم در سیستم‌های SHC یا توربین‌های تولیدکننده برق در سیستم‌های CSP بهره‌گیری خواهند کرد.
کاربرد سیستم انرژی خورشیدی
عمده‌ترین و اصلی‌ترین کاربرد انرژي خورشیدی تولید گرما و برق بوده که به روش‌های مختلفی این انرژی تولید می‌شود:
تولید انرژی گرمایی در سیستم انرژی خورشیدی
یکی از پرکاربردترین دستگاه‌هایی که برای جذب انرژی خورشیدی و تبدیل آن به انرژي گرمایی مورد استفاده قرار می‌گیرد، کلکتورهای صفحه تخت هستند. با توجه به تابش محدود خورشید در سطح زمین، کلکتورهای صفحه تخت یا جمع‌کننده‌های صفحه تخت با مساحت زیاد انرژی مورد نیاز را از خورشید دریافت خواهند کرد. اکثر کلکتورهای صفحه تخت متشکل از یک صفحه فلزی سیاه بوده که با یک یا دو ورق شیشه پوشانده شده و با تابش نور خورشید گرم می‌شوند. گرمای تولید شده به آب یا هوایی که از پشت صفحه کلکتور عبور می‌کند انتقال یافته که تحت عنوان سیال حامل نیز معروف است.
عموماً کلکتورهای صفحه تخت در سیستم انرژی خورشیدی برای آب‌گرم‌کن خورشیدی و گرمایش خانه مورد استفاده قرار می‌گیرند. علاوه بر این، ذخیره گرما به منظور استفاده در شب یا روزهای ابری با کمک مخازن عایق‌بندی شده برای ذخیره آب گرم در دوره‌های آفتابی نیز انجام می‌پذیرد. این سیستم قادر به تأمین آب گرم خانه‌ها بوده و از طریق عبور گرما در کف و سقف نیز می‌تواند گرمایش فضا را تأمین نماید.
تولید انرژي الکتریکی در سیستم انرژي خورشیدی
تابش نور خورشید توسط سلول‌های خورشیدی به طور مستقیم به انرژي الکتریکی تبدیل می‌شوند. در این سلول‌ها زمانی که نور به محل اتصال فلز و نیمه هادی هم‌چون سیلیکون یا محل اتصال بین دو نیمه هادی متفاوت برخورد می‌کند، ولتاژ الکتریکی ایجاد شده که اصطلاحاً به این فرآیند اثر فوتوولتائیک گفته می‌شود. به بیان ساده، در طی این فرآیند دو ماده غیر مشابه در تماس نزدیک با هم‌دیگر هنگام برخورد با نور یا انرژی تابشی ولتاژ الکتریکی تولید خواهند کرد.
سایر مصارف انرژی خورشیدی
علاوه بر تولید برق و گرما، از سیستم انرژی خورشیدی می‌توان برای مقاصد دیگری نیز بهره‌گیری کرد. در برخی از کشورها از این انرژی برای تولید نمک از آب دریا به وسیله تبخیر نیز استفاده می‌شود. واحدهای نمک‌زدایی با انرژی خورشیدی با تبدیل انرژی خورشید به انرژی حرارتی به صورت مستقیم یا غیرمستقیم آب شور دریا را به آب آشامیدنی تبدیل کرده و به این ترتیب فرآیند نمک‌زدایی آب شور دریا انجام می‌شود.
علاوه بر این، از انرژي خورشیدی می‌توان به منظور تولید هیدروژن پاک و تجدیدپذیر به عنوان منبع انرژي جایگزین نیز استفاده کرد. این روش همانند روش فتوسنتز صورت گرفته و در طی آن برگ‌های مصنوعی دستگاه که ساخته شده از سیلیکون هستند با استفاده از انرژی خورشیدی آب را به اکسیژن و هیدروژن تقسیم کرده و از باقی ماندن هرگونه آلودگی جلوگیری خواهند کرد.
نحوه عملکرد و کاربرد باتری خورشیدی
یکی از پرکاربردترین تجهیزات در سیستم انرژی خورشیدی، باتری خورشیدی بوده که به منظور ذخیره انرژی و استفاده از آن در مواقع نیاز کاربرد دارد. مکانی که باتری‌ها در مدار سیستم خورشیدی قرار می‌گیرند بسته به نوع باتری و کاربردی است که شما از این تجهیزات انتظار دارید. برخی از باتری‌ها قبل از اینورتر قرار گرفته و به کمک جریان برق DC ذخیره‌سازی انرژي را امکان‌پذیر خواهند کرد.
باتری‌هایی که بعد از اینورتر قرار می‌گیرند از جریان برق AC به منظور ذخیره نمودن برق استفاده می‌کنند. باتری‌ها یکی از محبوب‌ترین اجزای سیستم انرژي خورشیدی هستند اما وجود آن‌ها برای این سیستم ضروری نمی‌باشد. اما با این حال باتری‌های خورشیدی در زمان قطعی برق و عدم دسترسی به جریان الکتریکی بسیار کارآمد خواهند بود.
اینورتر سیستم انرژي خورشیدی
ممکن است پس از مطالعه بخش قبل این سوال در ذهن شما شکل بگیرد که منظور از اینورتر چیست؟ اینورتر خورشیدی برق DC را از آرایه‌های خورشیدی دریافت کرده و از آن به منظور ایجاد برق AC استفاده خواهد کرد. در واقع می‌توان گفت که اینورترها مغز سیستم انرژی خورشیدی محسوب می‌شوند. علاوه بر این، اینورترها در محافظت خطای زمین و آمار سیستم شامل ولتاژ و جریان مدارهای AC و DC، تولید انرژی و ردیابی نقطه بیشینه توان نیز نقش دارند.
سخن پایانی
در این راهنما با نحوه تبدیل انرژي خورشیدی به برق و حرارت، وظیفه باتری‌های خورشیدی و اینورتر در این سیستم آشنا شدیم. خورشید یک منبع بزرگ و طبیعی برای دریافت انرژی پاک محسوب شده که امروزه با رشد فناوری‌های مدرن می‌توان از آن برای مصارف مختلف بهره‌گیری کرد. سیستم انرژی خورشیدی به گونه‌ای طراحی شده است که می‌توان با کمک آن برق و گرمای مورد نیاز اماکن مختلف را تأمین نمود. چنانچه تمایل دارید از این سیستم برای تأمین گرما و برق استفاده کنید، پیشنهاد می‌شود وب سایت تکه کابل و محصولات، تجهیزات و خدمات بارگزاری شده در این زمینه را مورد بررسی قرار دهید.
556 بازدید
الهه زینالی
