پنل خورشیدی چیست و چه کاربردی دارد؟

همانطور که می‌دانید امروزه مسئله کمبود انرژی به یک چالش جدی تبدیل شده است. با افزایش مصرف انرژی و کاهش منابع، ‏بشر به دنبال راهکارهای پایدار و جدیدی برای تامین انرژی مورد نیاز رفته است. یکی از این راهکارها که به عنوان یک روش ‏نوآورانه و دوست‌دار محیط زیست شناخته می‌شود، استفاده از پنل‌های خورشیدی است. پنل‌های خورشیدی صفحه‌هایی ‏هستند که از طریق پاک‌ترین و نامحدودترین منبع طبیعی یعنی خورشید برای تامین انرژی استفاده می‌کنند. در ادامه این ‏مقاله قصد داریم به زبان ساده اما دقیق، به بررسی پنل‌های خورشیدی و کاربرد این تجهیزات بپردازیم. همراه ما باشید.

‏پنل خورشیدی چیست؟

قبل از هرچیزی بهتر است ابتدا کمی بیشتر با این پنل‌ها آشنا شده و سپس به سراغ بررسی کاربرد و اجزای این تجهیزات ‏برویم. پنل خورشیدی که با نام دیگر ماژول خورشیدی نیز شناخته می‌شود، تجهیزاتی هستند که انرژی خورشید را به برق ‏تبدیل می‌کنند. این پنل‌ها در واقع مانند یک نیروگاه کوچک عمل می‌کنند که معمولا بر روی پشت بام‌ یا هر سطحی که در ‏معرض مستقیم نور خورشید باشد نصب می‌شوند. ‏
این پنل‌ها بدون نیاز به سوخت و بدون ایجاد هیچگونه آلودگی تنها با جذب نور خورشید انرژی الکتریکی تولید کرده و به ‏عنوان یک راه پاک و اقتصادی شناخته می‌شوند. جالب است بدانید ساختار داخلی پنل‌ خورشیدی دارای مجموعه‌ای از ‏سلول‌های کوچک است که به آنها فتوولتائیک ‏‎(Photovoltaic Cells)‎‏ می‌گویند. جنس این سلول‌ها معمولا ماده‌ای ‏نیمه‌هادی مثل سیلیکون است. حال وقتی که این سلول‌ها نور خورشید را دریافت می‌کنند، واکنش الکترونی درون ماده رخ ‏می‌دهد که باعث تولید انرژی برق می‌شود. به همین دلیل است که به این فناوری “فتوولتائیک” که به معنای “نور + برق” است ‏می‌گویند. ‏

ویژگی‌های پنل خورشیدی

پنل خورشیدی در توان‌ها و اندازه‌های مختلفی تولید می‌شود. به طوری که می‌توان از مدل‌های کوچک آن برای چراغ‌های ‏خورشیدی یا شارژر موبایل استفاده کرد. در مقابل پنل‌های خورشیدی سایزهای بزرگ قادراند برق مورد نیاز یک خانه، یک ‏مزرعه یا حتی یک نیروگاه خورشیدی را به خوبی تأمین کنند. همچنین تعداد این پنل‌ها با توجه به نیاز مصرف‌کننده می‌تواند ‏از یک عدد تا چند هزار عدد متفاوت باشد. ‏
یکی دیگر از مهم‌ترین ویژگی‌ پنل‌های خورشیدی اینست که درون آنها هیچگونه قطعه متحرکی وجود ندارد. در نتیجه ‏فرسودگی مکانیکی در این تجهیزات به طور قابل توجهی کم است و تا مدت طولانی بدون نیاز به تعمیر و یا وجود مشکلی به ‏کار خود ادامه می‌دهند. جالب است بدانید پنل‌های باکیفیت می‌توانند حدود 25 تا 30 سال به خوبی به کار خود ادامه دهند. از ‏این رو به گزینه‌های بسیار مناسب و مقرون‌به‌صرفه‌ای برای تولید برق در دراز مدت تبدیل شده‌اند. ‏

آشنایی با کاربرد پنل خورشیدی

پنل خورشیدی کاربرد بسیار گسترده‌ای دارد و بدون محدودیت می‌توان از آن در مکان‌ها و موقعیت‌های مختلف استفاده کرد. ‏برخی افراد تصور می‌کنند این پنل‌ها تنها در خانه و یا شرکت‌ها قابل استفاده‌اند؛ اما باید بدانید این فناوری‌ هوشمند در ‏موقعیت‌های بسیار گسترده‌تری برای تامین برق مورد نیاز به‌کار گرفته می‌شود. از جمله این کاربردها باید به موارد زیر اشاره ‏کنیم: ‏

• صنایع نظامی
• تأمین برق چاه آب در مناطق روستایی ‏
• شارژ باتری در تجهیزات مخابراتی کوهستانی
  ‏
•  صنایع کشاورزی
• تامین انرژی برق برای ساختمان
• گرم کردن آب استخر
• تامین آب گرم مصرفی ‏
• سیستم های تهویه مطبوع
• تامین روشنایی فضای باز

موارد نام برده شده رایج‌ترین کاربردهای پنل خورشیدی هستند و به شکل گسترده‌ای به استفاده از این فناوری هوشمند ‏می‌پردازند. ‏

اجزای پنل خورشیدی

با اینکه پنل خورشیدی ساختار چندان پیچیده‌ای ندارد اما از قطعات مختلفی تشکیل می‌شود. پنل و اینورتر اصلی‌ترین اجزای ‏این تجهیزات هستند که وظیفه دریافت نور خورشید و تبدیل آن به برق ‏AC‏ را برعهده دارند. اما باید بدانید این فرایند را با ‏کمک اجزای زیر انجام می‌دهند: ‏

• کنترل شارژر: در برخی از پنل‌های خورشیدی که دارای باتری هستند، کنترل شارژ میزان جریان ورودی به باتری را مدیریت ‏کرده و از شارژ بیش ‌از حد باتری و یا تخلیه‌ی کامل آن جلوگیری می‌کند.‏
• باتری خورشیدی: این ویژگی در سیستم‌های مستقل از شبکه‎ (Off-grid) ‎یا هیبریدی به چشم می‌خورد و باعث می‌شود ‏برق تولیدی در طول روز در باتری ذخیره شده تا در هنگام شب و یا در موقعیت‌های خاص مورد استفاده قرار گیرد.‏
• تابلو برق و فیوز محافظتی: این اجزا در پنل خورشیدی ایمنی بیشتر و مدیریت برق را برعهده دارند. ‏
• کابل‌ها و اتصالات خاص: در پنل خورشیدی از سیم و کابل مسی برای هدایت جریان الکتریکی استفاده می‌شود. سیم‌های ‏مسی مقاومت بالایی در برابر نور، رطوبت و گرما داشته و بهترین گزینه برای استفاده در پنل‌های خورشیدی محسوب ‏می‌شوند.

جریان مجاز کابل چقدر است؟ 

موقعیت و شرایط استفاده از پنل خورشیدی

پنل‌ خورشیدی با اینکه پیچیدگی خاصی برای استفاده ندارد، اما برای نصب نیازمند رعایت نکاتی است با بتواند عملکرد ‏مطلوبی داشته باشد. این نکات به موقعیت و نحوه نصب این پنل‌ها اشاره دارند که در ادامه شما را به طور گسترده با ‏آنها آشنا می‌کنیم:‏

• زاویه نصب: زاویه پنل‌های خورشیدی برای نصب باید برحسب عرض جغرافیایی محل تنظیم شود که در ایران این زاویه بین ۳۰ تا ۴۰ درجه است.
• موقعیت نصب: پنل خورشیدی باید در مناطق نیم‌کره شمالی رو به جنوب نصب شود تا بیشترین دریافت نور خورشید را داشته ‏باشد.‏
• عدم وجود سایه‌اندازی: باید توجه داشته باشید که هیچگونه سایه‌اندازی در طول روز بر روی پنل‌ها اتفاق نیفتد زیرا می‌تواند ‏راندمان این تجهیزات را به طور قابل توجهی کاهش دهد.  ‏

با ایجاد این شرایط ایده‌آل، پنل خورشیدی می‌تواند به خوبی در طول روز حداکثر انرژی مورد نیاز را تامین کند. البته باید ‏بدانید مقدار تولید انرژی پنل خورشیدی به مواردی چون کیفیت پنل، شدت تابش، پاکیزگی سطح و سیستم خنک‌سازی ‏بستگی دارد.‏

آشنایی با انواع پنل خورشیدی

جالب است بدانید پنل‌های خورشیدی انواع مختلفی دارند که براساس نوع ساختار و مواد تشکیل‌دهنده به دسته‌های مشخصی ‏تقسیم می‌شوند. هرکدام از این پنل‌های خورشیدیی دارای ویژگی‌های خاصی بوده و مزایا و معایبی دارند. در ادامه شما را با ‏برخی از پرطرفدارترین پنل‌های خورشیدی آشنا می‌کنیم: ‏

پنل سیلیکون کریستالی

پنل سیلیکون کریستالی از رایج‌ترین پنل‌های خورشیدی است که به دو مدل تقسیم می‌شود که عبارتند از:

• پنل مونوکریستالی ‏‎(Monocrystalline)‎‏ : در این پنل از کریستال خالص سیلیکون استفاده شده و ظاهر آن به رنگ ‏مشکی تیره و یکنواخت است. از جمله ویژگی‌های این پنل باید به بازدهی بالا (حدود ۱۸ تا ۲۲ درصد)، طول عمر طولانی ‏‏(بیش از ۲۵ سال) و عملکرد مناسب در شرایط نور کم اشاره کنیم. با اینکه این نوع پنل قیمت بالاتری نسبت به سایر پنل‌های ‏خورشیدی دارد اما برای استفاده در فضاهای محدود گزینه‌ بسیار ایده‌آلی محسوب می‌شود.‏
• پنل پلی‌کریستالی ‏‎(Polycrystalline)‎‏: این پنل از بلورهای سیلیکون با ساختاری نامنظم‌تر تشکیل می‌شود که این موضوع ‏باعث کاهش راندمان (۱۵ تا ۱۷ درصدی) و کاهش هزینه‌های تولید می‌شود. این مدل پنل‌ها در رنگ آبی تیره تولید شده و به ‏دنبال قیمت مناسب‌تری که دارند معمولا در پروژه‌های گسترده مثل مزارع خورشیدی استفاده می‌شوند. ‏

پنل فیلم نازک ‏‎(Thin-Film)‎

برخلاف دو پنل قبل، پنل فیلم نازک همانطور که از نام آن مشخص است از لایه‌های نازک مواد مختلف مثل کادمیم تلوراید یا ‏سیلیکون آمورف ساخته می‌شوند. پنل‌های فیلم نازک دارای ویژگی‌هایی چون وزن کم، انعطاف‌پذیری بالا و ظاهر یکنواخت ‏هستند اما به دلیل راندمان پایین (۱۰ تا ۱۳ درصد) و طول عمر کمتر، استفاده محدود‌تری دارند.‏

مزایای استفاده از پنل خورشیدی

مهم‌ترین مزیت‌های استفاده از پنل خورشیدی عبارتند از:

• صرفه‌جویی اقتصادی: با نصب پنل خورشیدی مصرف برق شهری به طور قابل توجهی کاهش یافته و به دنبال آن هزینه‌های ‏قبض برق نیز کم می‌شود. در نتیجه می‌توان گفت در دراز مدت هزینه اولیه نصب به طور کامل جبران خواهد شد. ‏
• دوستی با محیط زیست: همانطور که قبل‌تر نیز اشاره کردیم پنل‌های خورشیدی از هیچگونه سوختی برای تولید برق استفاده ‏نمی‌کنند. در نتیجه هیچ گاز گلخانه‌ای یا آلاینده شیمیایی از خود تولید نکرده و به کاهش آلودگی هوا نیز کمک می‌کنند. ‏
• استقلال انرژی: استفاده از پنل خورشیدی به ویژه در مکان‌هایی که دسترسی به برق شبکه دشوار است یا برق به طور پیاپی ‏قطع می‌شود می‌تواند بسیار کمک‌کننده باشد. در واقع با این پنل‌ها شما به یک منبع پایدار و مطمئن برق دست خواهید یافت.‏
• افزایش ارزش ملک: جالب است بدانید املاکی که به سیستم خورشیدی مجهز هستند جذابیت بیشتری در بازار خرید و فروش ‏داشته و یک فرصت سرمایه‌گذاری مناسب برای افراد آینده‌نگر نیز محسوب می‌شوند. ‏
• نگهداری آسان: همانطور که در بخش‌های قبل اشاره کردیم در پنل خورشیدی هیچگونه قطعه متحرکی وجود ندارد و از این رو ‏هزینه تعیر و یا نگهداری بالایی ندارند. در استفاده از این پنل‌ها تنها کافیست به تمیزکاری دوره‌ای یا بررسی تجهیزات ‏بپردازید. ‏

معایب پنل خورشیدی

با تمام مزایایی که این دستگاه برای تأمین برق دارد، اما عاری از عیب و نقص نیست. مهم‎‌ترین معایب پنل خورشیدی عبارتند از:

• هزینه اولیه بالا: اولین موردی که در معایب پنل‌های خورشیدی به چشم می‌خورد، هزینه نصب بالای این تجهیزات است. این ‏موضوع به ویژه در نصب سیستم خورشیدی باکیفیت در ظرفیت‌های بالا به چشم می‌خورد و ممکن است برای برخی مصارف ‏خانگی و یا صنعتی سنگین باشد. ‏
• وابستگی به شرایط جوی: لازم است بدانید عملکرد پنل‌ها به طور مستقیم به نور خورشید بستگی دارد و از این رو در روزهای ‏ابری، مه‌آلود یا مناطق دارای غبار و آلودگی عملکرد ضعیف‌تری دارند. ‏خرید پنل خورشیدی بیشتر برای شهرهای مرکزی ایران مناسب است که در بسیاری از روزهای سال آفتابی هستند.
• نیاز به فضای مناسب: برای نصب به سطحی با نور مستقیم خورشید، بدون سایه و با زاویه‌ای استاندارد نیاز دارند که ممکن ‏است این ویژگی‌ها در همه ساختمان‌ها در دسترس نباشند. ‏
• افت تدریجی راندمان: بهتر است بدانید پنل‌های خورشیدی با گذر زمان دچار کاهش عملکرد شده و بخشی از بازدهی خود را ‏از دست می‌دهند. ‏

دلایل فرسوده شدن سیم و کابل چیست؟

جمع بندی آخر

پنل خورشیدی به عنوان یک فناوری هوشمند و آینده‌نگر، به تولید بدون وقفه انرژی برق می‌پردازد. با انتخاب یک پنل مناسب، ‏نصب اصولی و استفاده از تجهیزات استاندارد و باکیفیت، می‌توان هزینه‌های مربوط به انرژی الکتریکی را به حداقل رسانده و از ‏طرف دیگر به حفظ محیط‌زیست نیز کمک کرد. با اینکه نصب این پنل‌ها در نگاه اول هزینه بالایی به دنبال دارد، اما باید ‏بدانید در دراز مدت نه‌تنها به‌صرفه بوده، بلکه باعث استقلال انرژی نیز می‌شود. ‏
امیدواریم با مطالعه این مقاله به پاسخ سوالات خود رسیده باشید. ‏