بابا برقی

با توجه به محدودیت منابع سوخت های فسیلی و هسته ای و پیش بینی های انجام شده در خصوص روند رو به رشد تقاضای انرژی در دنیا و از طرفی اثرات مخرب زیست محیطی در صورت استفاده غیراصولی و نامتعارف از این منابع، انرژی های تجدید پذیر ( مثل انرژی خورشیدی ) در آینده ای نه چندان دور، یکی از منابع اصلی تامین انرژی جهان خواهند بود.

امروزه اکثر کشورهای جهان در صدد جایگزینی انرژی های تجدید پذیر (انرژی های نو) به جای سوخت های فسیلی و هسته ای هستند و علاوه بر آن با توجه به روند سیاست گذاری های جهانی در خصوص تلاش برای کاهش انتشار گازهای گلخانه ای، گسترش استفاده از انرژی های تجدید پذیر با سرعت بالایی در حال پیشروی است. از انواع انرژی های تجدید پذیر می توان به انرژی خورشیدی ، انرژی بادی، انرژی زمین گرمایی، انرژی آبی، انرژی زیست توده و انرژی امواج جزر و مد اشاره کرد.

در حال حاضر یکی از پرکاربردترین انواع این انرژی، انرژی خورشیدی است. با استفاده از این انرژی می توان از نور خورشید به منظور تأمین برق استفاده کرد. از دیگر کاربردهای انرژی خورشیدی استفاده از نور خورشید جهت گرمایش است. این انرژی دارای مزایای زیادی است که از آن جمله می توان به در دسترس بودن انرژی، رایگان بودن منبع انرژی و عدم تولید آلودگی اشاره کرد. در ادامه به شرح کلی این سیستم ها و انواع آن پرداخته می شود و به این سوال که انرژی خورشیدی چیست ، پاسخ می دهیم.

انواع سیستم های انرژی خورشیدی

انواع مختلفی از سیستم های برق خورشیدی وجود دارند که متداول ترین آن ها، سیستم های فتوولتائیک نامیده می شوند. سیستم های فتوولتائیک بصورت کلی شامل پنل های خورشیدی، اینورتر و سیستم  اندازه گیری هستند.

در اکثر سیستم های برق خورشیدی خانگی، چندین پنل خورشیدی (براساس محاسبات طراحی می شوند) بر روی سقف پشت بام ها نصب و انرژی از طریق تابش خورشید استحصال می شود. جریان مستقیم DC تولید شده توسط پنل های خورشیدی توسط اینورتر به جریان متناوب AC (برق مورد استفاده در خانه ها و اداره  ها) تبدیل می شود.

اوضاع انرژی خورشیدی در ایران

ایران با توجه به قرارگیری در ناحیه با پتانسیل مناسب تابشی یکی از بهترین مناطق برای بهره گیری از انرژی خورشیدی است. میزان تابش انرژی خورشیدی در نقاط مختلف جهان متغیر است. کشور ایران از جمله کشورهایی محسوب می شود که در نواحی پرتابش واقع شده است.

مطالعات نشان می‌دهد که استفاده از تجهیزات خورشیدی در ایران مناسب بوده و می‌تواند بخشی از انرژی مورد نیاز کشور را تأمین نماید. به گفته متخصصان این فن، ایران  با وجود ۳۰۰ روز آفتابی در بیش از دو سوم آن و متوسط تابش ۵/۵ – ۵/۴ کیلووات ساعت بر متر مربع در روز، یکی از کشورهای با پتانسیل بالا در زمینه انرژی خورشیدی معرفی شده است.

پنل های تولید کننده انرژی خورشیدی

سلول‌های خورشیدی از لایه‌های نازکی از سیلیکون ساخته شده اند. وقتی نور بر روی پنل‌ها با هر ساختاری می‌افتد، جریان الکتریک(DC)  تولید می‌شود. پنل های خورشیدی مورد استفاده در سیستم های خورشیدی ، در سه رده کلی مونوکریستالین، پلی‌کریستالین و آمورف تولید می‌شوند. البته انواع دیگری از پنل های خورشیدی نیز وجود دارند که اغلب کاربردهای آزمایشگاهی و تحقیقاتی دارند و در  پروژه های تجاری کمتر از آن ها استفاده می شود. از اتصال مجموع سلول‌های خورشیدی به یکدیگر، یک ماژول خورشیدی تشکیل می‌شود.

طراحی سیستم‌های خورشیدی خانگی

در مورد نیروگاه های خانگی به طور ایده‌آل ماژول ها می‌ بایست در فضای بدون سایه پشت بام و با زاویه نصب مناسب و  به سمت خورشید (جنوب) قرار بگیرد. برای تولید سیستم خورشیدی ۱ کیلوواتی در اکثر خانه‌ها و ساختمان‌‌‌‌‌‌های تجاری، تقریباً حدود  ۶ الی ۸ متر مربع از فضای مفید (بدون سایه) پشت بام نیاز است. 

سیستم خورشیدی متصل به شبکه یا آنگرید

در سیستم خورشیدی متصل به شبکه، انرژی خورشیدی دریافت شده توسط پنل‌ها به انرژی الکتریسیته تبدیل شده سپس از طریق مبدل (اینورتر) با خروجی سینوسی کامل مستقیماً با برق شبکه سنکرون شده و انرژی تولیدی ناشی از انرژی خورشیدی به برق شبکه برق سراسری تزریق می شود.

قیمت سیستم‌های متصل به شبکه با توجه به عدم نیاز به باتری و شارژ کنترلر از سیستم‌های منفصل از شبکه مناسب ‌تر است، همچنین با توجه به امکان فروش برق تولید شده طبق قراردادی که بین مشترکان و شرکت های توزیع برق منعقد می گردد، درآمدزایی متناسبی بر اساس سایز نیروگاه خواهد داشت. اما یکی از معایب انرژی خورشیدی بالا بودن میزان سرمایه گذاری اولیه و گران بودنِ نسبی قیمت انرژی خورشیدی است.

از مزایای انرژی خورشیدی می توان به موارد زیر اشاره کرد:

• نصب و کاربری آسان
• بهره برداری کم هزینه
• طول عمر نسبتا بالای تجهیزات
• صرفه اقتصادی در دراز مدت
• منبع انرژی رایگان و در دسترس
• درآمدزایی متناسب با میزان سرمایه گذاری
• استفاده از فضای بی استفاده پشت بام و درآمدزایی از این طریق
• کاهش انتشار گازهای گلخانه ای

چرا باید مبانی نیروگاه های خورشیدی و طراحی سیستم های خورشیدی خانگی را از صفر تا صد یاد گرفت؟

با توجه به موارد ذکر شده و طبق پیش بینی های انجام شده روند توسعه ی انرژی های تجدید پذیر به ویژه انرژی خورشیدی در آینده ی نزدیک در کشور عزیزمان بسیار سریع خواهد بود. لذا بدیهی است فرصت های شغلی زیادی به تبع این موضوع در این زمینه ایجاد خواهد شد که مخاطبین آن عمدتا دانشجویان فعلی و فارغ التحصیلان رشته های مرتبط اعم از مهندسی برق، مهندسی مکانیک، انرژی های تجدید پذیر، مهندسی عمران و ... خواهد بود.