پنل خورشیدی(سولار پنل)

پنل خورشیدی(سولار پنل)

برای خرید و نصب پنل‌های خورشیدی با کارشناسان شرکت تماس حاصل فرمایید.

سامانه پنل خورشیدی (Solar panel) به این صورت است که می تواند انرژی خورشید را دریافت کند و آن را به الکتریسیته تبدیل کند که برای مصرف های تجاری و مسکونی قابل استفاده باشد. سامانه‌های فتوولتائیک معمولاً شامل یک پنل و ماژول های صفحات خورشیدی،اینورتر، و گاهی اوقات یک باتری یا ردیاب خورشیدی و سیم‌کشی اتصالات نیز می باشد.پنل خورشیدی به یک ماژول فتوولتاییک اطلاق می شود یا یک پنل آب گرم خورشیدی، یا به یک مجموعه از ماژول های PV خورشیدی که به لحاظ الکتریکی، روی یک ساختار تکیه گاهی نصب شده اند. یک مدل PV، مجموعه ای از سلول های خورشیدی است که به هم متصل شده اند. پنل های خورشیدی را می توان به عنوان مؤلفه ای از یک سامانه فتوولتاییک بزرگتر، برای تولید و ذخیرهٔ الکتریسیته در کاربردهای تجاری و مسکونی، استفاده کرد.

نحوه‌ی کار پنل خورشیدی

ماژول های خورشیدی از انرژی نور خورشید یا فوتون ها برای تولید الکتریسیته از طریق تأثیر فتوولتاییک استفاده می کنند.تبدیل فتوولتائیک انرژی خورشیدی شامل محدوده گسترده ای از اطلاعات و دانش ها میباشد:

مسائل انرژی ، مشخصات تشعشع خورشیدی رسیده به سطح زمین، اثر فتوولتائیک در اتصال دیودی، خواص نیمه هادی‌هایی که در فتوولتائیک مهم هستند، تکنولوژی سلول‌های خورشیدی، ساختار ماژول‌ها و آرایه‌های فتوولتائیک، سیستم‌های کنترل ایستگاه قدرت فتوولتائیک و همچنین مسائل بوم شناختی و اقتصادی تاسیسات فتوولتائیک.
فتوولتائیک شاخه‌های زیادی از علوم و تکنولوژی را به هم مرتبط میسازد، هدف علمی اصلی فتوولتائیک تولید سلول‌های خورشیدی و سیستم‌های خورشیدی با پایداری بالا و بازده بالاست و اینکه از لحاظ اقتصادی قابل قبول باشند.

اکثر ماژول ها از سلول های سیلیکون کریستالی وافر – محور یا سلول های فیلم نازک مبتنی بر کادمیوم تلیورید یا سیلیکون، استفاده می‌کنند.سیلیکون به صورت طبیعی به صورت سیلیکات در بیشتر صخره‌ها و به طور متداول در شن‌های ساحلی یافت میشود با این حال سیلیکون مورد نیاز برای ساخت یک سلول باید کاملا کریستالی و خیلی خالص باشد.سیلیکون یک ماده نیمه رسانا است یعنی با انرژی بسیار کمی الکترون آزاد ایجاد میکند. به همین علت است که از سیلیکون در سلول‌های خورشیدی استفاده میشود. با اینکه سیلیکون به انرژی بسیار کمی برای انتقال الکترون آزاد نیاز دارد، ما به آن کمی ناخالصی اضافه میکنیم تا این انرژی به مراتب کمتر بشود.

ما دو نوع ناخالصی به اتم سیلیکون اضافه میکنیم، ناخالصی نوع N و نوع P با اینکار در یک قسمت سیلیکون الکترون به وفور یافت میشود ودر بخش دیگر حفره.
ما با اضافه کردن ماده‌ای مانند فسفر که ساختاری مانند زیر دارد نوع N سیلیکون را تشکیل داده ایم. در این نوع لایه نشانی، الکترون به وفور یافت میشود و به کمترین انرژی بستگی نیاز دارد.همچنین با اضافه کردن بور به اتم سیلیکون ناخالصی نوع P میدهیم که باعث افزایش تعداد حفره‌ها میشود.حال این دو نوع از سیلیکون را به یکدیگر اتصال میدهیم. نوع N که سرشار از الکترون است را در سمت نور قرار می‌دهیم که به محض دریافت انرژی از خورشید الکترون آزاد میکند و الکترون برای رسیدن به حالت پایه باید به سمت نوع P حرکت کند.

و به این ترتیب انسان با قرار دادن سیم بین دو نوع ناخالصی، از انرژی الکترون عبوری استفاده میکند. این فرایند در یک سلول از سیستم برق خورشیدی انجام میشود. سلول خورشیدی امروزه تنوع بالایی دارد که در قسمت پایین به سه نوع اصلی اشاره شده است:

بازده و راندمان

بسته به ساختار مورد نظر، ماژول‌های فتوولتاییک می‌توانند الکتریسیته را در بازه‌ای از فرکانس‌های نوری، تولید کنند ولی نمی‌توانند تمامی طیف خورشید را بپوشانند؛ بنابراین اکثر انرژی خورشید توسط ماژول‌های خورشیدی به هدر می‌رود و اگر این ماژول‌ها با نور مونوکرومیک روشن شوند، می‌توانند راندمان بسیار بالاتری داشته باشند. گزینهٔ طراحی دیگر، این است که نور به طیف‌های مختلفی با دامنه و طول موج‌های متفاوت تقسیم شود و پرتوها را به سلول‌های متفاوتی هدایت کند که با این طیف‌ها تنظیم و سازگار شده‌اند. با این کار راندمان تا ۵۰ درصد افزایش می‌یابد. در حال حاضر بهترین میزان راندمان برای تبدیل نور خورشید، ۵/۲۱ درصد است که برای سلول‌های منفرد این میزان بسیار پایین‌تر است. کارآمدترین و پربازده‌ترین ماژول‌های انبوه، دارای میزان تراکم تا سقف ۱۷۵ وات (W/m^2) می‌باشند. تحقیقاتی که توسط امپریال کالج انجام شده، نشان می‌دهد که راندمان یک پنل خورشیدی را می‌توان با پوشش دهی سطح نیمه رسانا و دریافت‌کننده نور، به وسیله نانواستوانه‌های آلومینیومی، مثل رشته‌هاها یا لگو بلاک‌ها، بهبود داد. سپس نور پراکنده شده در طول یک مسیر طولانی درون نیمه رسانا حرکت می‌کند و بیشتر فوتونها می‌توانند جذب و به جریان تبدیل شوند. گر چه این نانواستوانه‌ها قبلاً به کار رفته‌اند در آن‌ها به جای آلومینیوم از طلا و نقره استفاده می‌شده، و پراکندگی نور در نزدیکی ناحیه مادون قرمز رخ می‌داده و نور مرئی نیز به شدت جذب می‌شده‌است. اکنون معلوم شده که آلومینیوم جزء فرابنفش طیف را جذب می‌کند و اجزاء مرئی و نزدیک مادون قرمز طیف هم در سطح آلومینیوم پخش می‌شوند. این تحقیق ادعا می‌کرد که با استفاده از آلومینیوم هزینه به شدت پایین آمده و راندمان بالا می‌رود چون آلومینیوم فراوان‌تر است و قیمتش از طلا و نقره کمتر است. این تحقیق خاطر نشان می‌کند که افزایش جریان پنل‌های خورشیدی با فیلم نازکتر را به لحاظ تکنیکی، کاربردی‌تر می‌کند و مصرف مواد به شدت کاهش می‌یابد و راندمان تبدیل افزایش پیدا می‌کند. بازده پنل خورشیدی را می‌توان به وسیله مقدار MPP پنل‌های خورشیدی محاسبه کرد. مبدل‌های خورشیدی توان DC را با اجرای فرایند MPPT به توان AC تبدیل می‌کنند: مبدل خورشیدی، توان خروجی سلول خورشیدی را دریافت و مقاومت مناسبی را در سلول‌های خورشیدی ایجاد می‌کند تا به توان ماکزیمم دست یابد. MPP در پنل خورشیدی از یک ولتاژ MPP و جریان MPP تشکیل شده‌است؛ در ظرفیت پنل خورشیدی، مقدار بالاتر حجم و ظرفیت، می‌تواند MPP بالاتری را نتیجه دهد. پنل‌های خورشیدی میکرو – تبدیلی، به صورت موازی سیم پیچی می‌شوند و نسبت به پنل‌های معمولی، خروجی بیشتری تولید می‌کنند (پنل‌های معمولی، اتصال سری دارند). میکرو مبدل‌های مذکور به صورت مستقل کار می‌کنند بنابراین هر پنل حداکثر خروجی ممکن را از نور موجود دارد.

محاسبه بازده پنل خورشیدی به نسبت انرژی تولید شده توسط یک سلول خورشیدی به انرژی تابیده شده به سطح سلول گفته می شود. فرمول محاسبه راندمان سلول خورشیدی به شرح زیر می باشد:

در رابطه محاسبه بازده سلول خورشیدی E انرژی تابیده شده، VOC ولتاژ مدار باز پنل و ISC جریان اتصال کوتاه یک سلول خورشیدی می باشد.

فاکتور کیفیت Filling Factor (FF) چیست؟

فاکتور کیفیت Filling Factor (FF) عددی بین بازه صفر تا یک می باشد و هرچه این عدد به یک نزدیک تر باشد راندمان سلول خورشیدی بالاتر می باشد.

محاسبه فاکتور کیفیت Filling Factor (FF) به شرح زیر می باشد:

 

شدت تابش خورشیدی در ایران

انرژی تابش شده خورشید به ازای یک متر مربع مساحت مفید پنل خورشیدی در هوای بدون ابر و آلودگی در حدود 1 کیلو وات برق تولید می کند.

شدت تابش خورشیدی درایران به طور میانگین در روز به ازای تابش خورشیدی به هر 1 متر مربع مساحت مفید پنل، 0.85 کیلو وات انرژی تولید می کند. که این میزان در نقاط جنوبی و جنوب شرقی کشور بیشتر از سایر نقاط می باشد.

شدت تابش خورشیدی چگونه اندازه گیری می شود؟

شدت تابش خورشیدی به وسیله دستگاهی به نام آفتاب سنج یا پیرانومتر (Pyranometer) اندازه گیری می شود. حس گر های این دستگاه از نوع فتو دیود سیلیکونی می باشد که قادر است تابش خورشیدی وارد بر یک متر مربع را تا 1800 وات با دقت 1 وات اندازه گیری کند. این دستگاه داده های اطلاعاتی کسب شده را در خود ذخیره نموده و جهت کارشناسی در نرم افزار اکسل قابل مشاهده می باشند.

 

نحوه نصب پنل های خورشیدی چگونه است؟

راندمان و بازده یک پنل خورشیدی به میزان و شدت تابش – دما و درجه حرارت – مراقبت های دوره ای بستگی دارد تا بهترین عملکرد ممکن را داشته باشد. صفحات خورشیدی در مناطق خنک بیشترین بازده ممکن را دارند زیرا از اتلاف انرژی بخاطر بالا رفتن دما جلوگیری می شود. هنگام نصب این پنل ها باید شدت تابش محل قرار گیری پنل خورشیدی را اندازه گرفت تا بهترین مکان را انتخاب نمود همچنین هنگام نصب باید پنل ها را به نوعی قرار داد تا سایه هر پنل بر روی پنل کناری قرار نگیرد تا از ایجاد سایه سوختگی جلوگیری شود. همچنین از نصب پنل خورشیدی در محل های که تیر های چراغ برق و ساختمان های بلند حضور دارند و باعث ایجاد سایه بر صفحه خورشیدی می شوند، جدا خود داری شود زیرا باعث تشکیل نقطه داغ و تشکیل سایه سوختگی می شود.

اصول مراقبت و نگهداری از پنل های خورشیدی چگونه است؟

پنل های سولار باید با توجه به شرایط جغرافیایی محل قرارگیری پنل باید طی مدت مشخصی شست و شو شوند تا از بروز آسیب به پنل خورشیدی و کاهش طول عمر و راندمان دستگاه جلوگیری شود. زمان شست شو و گرد و غبار زدایی و از پنل های سولار با توجه به آلودگی هوا و وجود ذرات معلق هوا مانند شن و سایر ذرات معلق با توجه به نظر کارشناسی متغیر می باشد. در کشور های اروپایی با توجه به هوای نسبتا عالی، مراقبت های دوره ای از پنل های خورشیدی به صورت هفتگی و یا حتی 2 ماه یک بار نیز انجام می شود. اما در کشور هایی مانند عربستان که دارای شن زار ها و بیابان های فراوان می باشند، مراقبت های دوره ای از صفحات خورشیدی حتی روزانه نیز انجام می شود. شست و شوی پنل ها خورشیدی به دو صورت دستی و ماشینی انجام می گیرد.

عمر یک پنل خورشیدی چقدر است؟

یک پنل خورشیدی در صورت مراقبت های دوره ای مرتب در حدود 30 سال عمر میکند که پانزده سال اول عمر مفید دستگاه تلقی می شود و در ۵ سال اول عمر پنل خورشیدی، همه هزینه های ساخت تولید را با عملکرد خود صفر می کند و باقی 25 سال عمر دستگاه سودآوری خواهد بود.

تفاوت پنل پلی کریستال و مونو کریستال چیست؟

راندمان صفحات خورشیدی مونو کریستال بالا تر ازصفحات خورشیدی پلی کریستال است. به همین علت در مکان های که با کمبود جا مواجه هستند از پنل خورشیدی مونو کریستال استفاده می کنند زیرا برق تولید شده توسط مونو کریستال بیشتر از پنل خورشیدی پلی کریستال در فضای مشابه است. اما در پروژه هایی که زیر بنای مناسبی دارند به در نظر گرفتن فاکتور های اقتصادی از پلی کریستال استفاده می کنند زیرا هزینه تولید و خرید پنل های خورشیدی پلی کریستال مقرون به صرفه تر از پنل های خورشیدی مونو کریستال می باشد می باشد.

انواع سیستم های فتوولتاییک

  • سیستم های فتوولتاییک مستقل از شبکه (Off Gread System)
  • سیستم های فتوولتاییک مرتبط با شبکه (On Gread System)
  • سیستم های فتوولتاییک خارج از شبکه (Off Gread System)

سیستم های فتوولتاییک مستقل از شبکه (Off Gread System)

در سیستم های فتوولتاییک آفگرید برق تولید شده تنها جهت اسفاده شخصی می باشد و مازاد مصرف انرژی به اداره برق به فروش نمی رسد اجزای این سیستم های آف گرید مطابق شکل می باشد.

سیستم های فتوولتاییک مرتبط با شبکه (On Gread System)

در سیستم های آن گرید به علت سرمایه گزاری مناسب، زیربنای کافی و تعداد پنل خورشیدی مازاد بر نیاز اضافی برقی مصرفی به اداره برق به فروش می رسد که استقبال خوبی از سمت اداره توضیع برق جهت خرید برق حاصل از تولید سیستم های فتوولتاییک خورشیدی شده است. محاسبه فروش برق تولید شده توسط کنتور های معکوس انجام می شود که به میزان برق فروخته شده به اداره توضیع برق، اداره برق موظف است که به شما هزینه میزان برق ورودی به شبکه های توضیع برق توسط شما را به وسیله کنتور معکوس محاسبه کرده و هزینه آن را به شما پرداخت کنند. سرمایه گذاری مناسب و حتی بیشتر از مصرف شما بر روی سیستم های آن گرید موجب می شود که شما هم مازاد برق مصرفی خود دسترسی داسته باشید و یا این مازاد انرژی را به اداره برق بفروشید که هم نیاز شما را برآورده کند و هم سود آوری مناسبی در کنار رفع نیاز شما به همراه داشته باشد.

 

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *