خانه » انرژی خورشیدی چیست و چگونه به برق تولید میشود؟
انرژی خورشیدی : انرژیهای تجدیدپذیر رفتهرفته جای سوختهای فسیلی را بهعنوان منبع اصلی تأمین انرژی میگیرند. کافی است نگاهی به روند رشد انرژی خورشیدی بیندازیم: در سال ۲۰۰۹ تنها حدود ۲۱ تراوات انرژی خورشیدی تولید میشد، اما این عدد تا سال ۲۰۲۰ به حدود ۸۵۰ تراوات رسید!
با کاهش چشمگیر هزینههای نصب پنلهای خورشیدی، بسیاری از کسبوکارها از این فرصت بهره میبرند تا مخارج مربوط به انرژی خود را کاهش دهند. شاید برایتان جالب باشد بدانید انرژی خورشیدی چگونه تولید میشود و چرا استفاده از آن میتواند یکی از بهترین گزینهها برای تأمین برق مورد نیاز کسبوکار شما باشد.
این روزها، انرژی خورشیدی توانسته جایگزینی قدرتمند برای سوختهای فسیلی باشد و نیاز به انرژی را بدون ایجاد گازهای گلخانهای، آلودگیهای آبی یا دیگر اثرات مخرب زیستمحیطی برطرف کند.
از آنجایی که نصب پنلهای خورشیدی تقریباً در هر نقطهای—even در مناطق سردسیر—امکانپذیر است و تا زمانی که نور خورشید در دسترس باشد، فرآیند تولید انرژی ادامه دارد، این نوع انرژی به یکی از بهصرفهترین و پایدارترین گزینهها تبدیل شده است.
مقاله پیشنهادی: سوخت زیستی چیست و چه کاربردی دارد؟
سه روش اصلی برای بهرهگیری از انرژی خورشید وجود دارد: فتوولتائیک (Photovoltaics)، گرمایش و سرمایش خورشیدی (SHC)، و سامانههای متمرکزسازی انرژی خورشیدی (CSP).
فناوری فتوولتائیک با استفاده از یک فرآیند الکترونیکی، نور خورشید را مستقیماً به جریان برق تبدیل میسازد. از این روش میتوان برای تأمین انرژی وسایل مختلف—from دستگاههای کوچک مثل ماشینحساب یا تابلوهای راهنمای جادهای گرفته تا خانهها و حتی تأسیسات تجاری بزرگ—بهره گرفت.
در مقابل، دو فناوری دیگر یعنی گرمایش و سرمایش خورشیدی (SHC) و تمرکز انرژی خورشیدی (CSP)، گرمای خورشید را بهکار میگیرند. سیستمهای SHC معمولاً برای گرمسازی فضا یا آب مصرفی کاربرد دارند، در حالی که CSP گرمای خورشید را متمرکز کرده و از آن برای به حرکت درآوردن توربینهای تولید برق استفاده میکند.
مقاله پیشنهادی: سوخت و انرژی پاک
اگر تا به حال به یک پنل خورشیدی دقت کرده باشید، احتمالاً دیدهاید که از تعداد زیادی مربع کوچک تشکیل شده است. این مربعها همان سلولهای خورشیدی یا سلولهای فتوولتائیک (PV) هستند. زمانی که این سلولها—که معمولاً از موادی مانند سیلیکون ساخته میشوند—در معرض نور خورشید قرار میگیرند، بخشی از نور توسط نیمههادیها جذب میشود.
در نتیجه، انرژی جذبشده باعث میشود الکترونها درون سلولها رها شوند و آزادانه شروع به حرکت کنند. این حرکت، جریان الکتریکی ایجاد میکند. با این حال، انرژی تولیدشده توسط سلولهای خورشیدی باید به برق قابلاستفاده تبدیل شود تا بتوان آن را در دستگاههای مختلف به کار گرفت.
انرژی خورشیدی چگونه به برق تبدیل میشود؟
پنلهای خورشیدی نوعی جریان به نام جریان مستقیم (DC) تولید میکنند؛ یعنی جریان برق تنها در یک جهت حرکت میکند. اما چالش اینجاست که بیشتر وسایل و تجهیزات برقی که ما روزانه از آنها استفاده میکنیم، با جریان متناوب (AC) کار میکنند—جریانی که در آن الکترونها میتوانند جهت حرکت خود را تغییر دهند.
برای هماهنگسازی انرژی خورشیدی با این سیستمها، برق تولیدشده باید توسط دستگاهی به نام اینورتر به جریان متناوب تبدیل شود. پس از این تبدیل، انرژی خورشیدی درست مانند برق شهری عمل میکند، بنابراین نیازی نیست نگران عملکرد دستگاهها یا تجهیزات کاری خود باشید—همه چیز همانطور که باید، کار خواهد کرد.
با اینکه هنوز تا حذف کامل سوختهای فسیلی فاصله داریم، انرژیهای تجدیدپذیر بهتدریج در حال کاهش وابستگی ما به منابع آلاینده هستند. در سال ۲۰۲۱، منابعی مانند باد و خورشید حدود ۱۰٪ از برق جهانی را تأمین کردند. این روند نشان میدهد که حرکت به سوی آیندهای پاک در جریان است.
در کنار مزایای زیستمحیطی، انرژی خورشیدی میتواند فرصتهای قابل توجهی برای کسبوکارها فراهم کند. در ادامه، مزایای اصلی استفاده از این منبع انرژی را مرور میکنیم:
1. خورشید، منبعی بیپایان از انرژی
واضحترین مزیت انرژی خورشیدی این است که خورشید به این زودی خاموش نخواهد شد. دانشمندان تخمین میزنند که خورشید دستکم ۵ میلیارد سال دیگر به تابش خود ادامه میدهد، پس نگرانی بابت پایان یافتن این منبع انرژی وجود ندارد.
2. راندمان پنلها در حال بهبود است
کارایی پنلهای خورشیدی طی سالها رشد چشمگیری داشته است. در سال ۲۰۱۲، بیشترین راندمان سلولهای خورشیدی کمی کمتر از ۱۸٪ بود، اما تا سال ۲۰۲۰، پژوهشگران NREL موفق به ساخت دستگاهی با راندمان ۴۷.۱٪ شدند. اگرچه این رکورد هنوز وارد تولید انبوه نشده، اما میانگین بازده فعلی پنلها بین ۱۵ تا ۲۰٪ است—و همین برای تأمین انرژی روزانه بسیاری از کسبوکارها کافی است.
3. کاهش محسوس در قبضهای انرژی
پنلهای خورشیدی به کسبوکارها کمک میکنند تا در برابر نوسانات قیمت برق، مقاومتر عمل کنند. از آنجا که برق در محل تولید میشود، وابستگی به تأمینکنندگان سنتی کاهش یافته و هزینهها کم میشود.
طبق دادههای EnergySage، کسبوکارهایی که پیشتر ماهانه حدود ۱۹۵۰ دلار برق مصرف میکردند، پس از نصب سیستم خورشیدی، این هزینه را به حدود ۵۰۰ دلار کاهش دادهاند. اگر سیستم شما انرژی مازاد تولید کند، حتی میتوانید آن را به شبکه بفروشید و درآمد اضافهای کسب کنید—البته این امکان بسته به قوانین محلی انرژی متفاوت است.
4. کاهش چشمگیر هزینههای نصب
هزینه نصب سیستمهای خورشیدی در یک دهه گذشته بهشدت کاهش یافته است. بنا بر گزارش وزارت انرژی آمریکا، از سال ۲۰۱۰ تاکنون هزینه نصب تا ۷۵٪ کاهش داشته و همچنان روند نزولی دارد. از آن گذشته، پنلها بهطور میانگین تا ۲۵ سال عمر میکنند، در حالی که اغلب در ۵ تا ۷ سال ابتدایی، کل هزینه سرمایهگذاری بازمیگردد—و پس از آن، برق تقریباً رایگان خواهد بود.
5. نگهداری ساده و کمهزینه
پنلهای خورشیدی نیاز چندانی به نگهداری ندارند. آنها قطعات متحرک ندارند و نسبت به شرایط آبوهوایی مقاوم هستند. معمولاً تنها با یکی دو بار تمیزکاری در سال، سیستم در بهترین عملکرد خود باقی میماند. این یعنی هزینههای جاری نگهداری نیز بسیار پایین است.
6. کاهش ردپای کربن و سازگاری با محیطزیست
خورشید یکی از پاکترین منابع انرژی در جهان است. برخلاف سوختهای فسیلی، انرژی خورشیدی باعث آلودگی هوا یا تولید گازهای گلخانهای نمیشود. ردپای کربن پنلهای خورشیدی تا ۲۰ برابر کمتر از نیروگاههای زغالسنگ است.
این مزیت فقط به محیطزیست محدود نمیشود. در نظرسنجی Statista، ۴۵٪ از مصرفکنندگان گفتند ترجیح میدهند از برندهایی خرید کنند که پایدار عمل میکنند. ۹۲٪ نیز اعلام کردند به شرکتهایی که آگاهانه نسبت به محیطزیست و جامعه رفتار میکنند، اعتماد بیشتری دارند. پس استفاده از انرژی خورشیدی میتواند یک مزیت رقابتی واقعی در بازار ایجاد کند.
7. تقویت امنیت انرژی و استقلال از شبکه
با افزایش نوسانات قیمت سوختهای فسیلی و خطر خاموشیهای برق، وابستگی به انرژی خورشیدی میتواند امنیت انرژی کسبوکار شما را افزایش دهد. چون دیگر به تأمینکنندگان سنتی متکی نیستید، نوسانات بازار کمتر روی شما تأثیر میگذارند.
همچنین، اگر سیستم ذخیرهسازی انرژی داشته باشید، میتوانید برق مازاد را برای استفاده در زمانهای نیاز—مثلاً در روزهای ابری یا قطعی شبکه—ذخیره کرده و خیالتان را از بابت تأمین پایدار برق راحت کنید.
در سالهای اخیر، رشد چشمگیر فناوریهای مرتبط با انرژی خورشیدی، مسیر بهرهگیری گسترده از این منبع پاک را هموار کرده است. بر پایه سیاستهای جهانی موجود در حوزه انرژی، استفاده از نیروگاههای خورشیدی، بادی و زمینگرمایی از منظر اقتصادی، توجیهپذیر و مقرونبهصرفه تلقی میشود.
بهکارگیری ظرفیت عظیم انرژیهای تجدیدپذیر، مشروط به فراهم بودن زیرساختهایی مانند فناوری پیشرفته، سرمایه اولیه، نیروی انسانی متخصص و وجود سیاستهای بلندمدت در حمایت از این حوزه، قابل تحقق خواهد بود.
ایران در میان منابع متنوع انرژیهای تجدیدپذیر، از پتانسیل فوقالعادهای در حوزه انرژی خورشیدی برخوردار است. همین موضوع باعث شده تا توجه سرمایهگذاران داخلی و خارجی به توسعه زیرساختهای خورشیدی در کشور جلب شود. ایران با وسعتی بالغ بر ۱.۶ میلیون کیلومتر مربع و حدود ۳۰۰ روز آفتابی در سال، بهطور میانگین تابشی معادل ۲۲۰۰ کیلوواتساعت بر هر متر مربع دریافت میکند—که این میزان تقریباً دو برابر کشور آلمان است؛ کشوری که از پیشگامان بهرهبرداری از انرژی خورشیدی به شمار میآید.
اگر تنها ۱٪ از مساحت کشور به نصب پنلهای خورشیدی با بازده ۱۰٪ اختصاص یابد، امکان تولید روزانه حدود ۹ میلیون مگاواتساعت انرژی فراهم خواهد شد. دولت ایران در سال ۲۰۱۲ هدفگذاری نصب ۵۳٬۰۰۰ مگاوات ظرفیت نیروگاهی برای تولید برق را اعلام کرده بود.
رسیدن به این هدف بر پایه مشارکت فعال تولیدکنندگان مستقل و جذب سرمایهگذاران داخلی و بینالمللی برنامهریزی شده بود. طبق مفاد برنامه پنجم توسعه اقتصادی، اجتماعی و فرهنگی کشور، پیشبینی میشد که بخش خصوصی حداقل ۲۷۰ مگاوات از ظرفیت مورد نیاز انرژیهای تجدیدپذیر را تأمین کند.
بر اساس مطالعات فنی و بررسیهای دقیق از جمله شرایط اقلیمی، تابش مستقیم خورشید و موقعیتهای جغرافیایی مناسب، پتانسیل تولید برق خورشیدی کشور در حدود ۱۴.۷ تراواتساعت برآورد شده است.
با توجه به رشد سالانه ۸.۹٪ در تقاضای برق کشور بین سالهای ۲۰۰۱ تا ۲۰۰۷، انتظار میرود تا سال ۲۰۳۰ منابع تجدیدپذیر حدود ۲٪ از کل ظرفیت تولید برق ایران را تشکیل دهند. همچنین پیشبینی میشود ظرفیت نصبشده سلولهای خورشیدی تا آن زمان به ۲.۸ گیگاوات برسد—که این هدف به سرمایهگذاری بیش از ۲.۸ میلیارد دلار نیاز دارد.
در حال حاضر، نیروگاههای خورشیدی کوچکمقیاس در شهرهایی مانند شیراز، سمنان، طالقان، یزد، تهران، همدان و خراسان در حال فعالیت هستند. در میان آنها، یزد با بیشترین ظرفیت نصبشده، نزدیک به ۵۸.۵ مگاوات برق خورشیدی تولید میکند. پس از آن، استانهای فارس و همدان بهترتیب در جایگاه دوم و سوم قرار دارند. بررسیها نشان میدهند که استان قزوین نیز از ظرفیت بالایی برای توسعه نیروگاههای خورشیدی برخوردار است.
مقاله پیشنهادی: سوخت سبز چیست و چگونه تولید می شود؟
یکی از نگرانیهای رایج کسبوکارها در مورد پنلهای خورشیدی این است که آیا این سیستمها در شرایط آبوهوایی ابری یا بارانی—مثل روزهای سرد زمستان—همچنان عملکرد دارند یا تنها در روزهای گرم و آفتابی مفید هستند.
خبر خوب این است که پنلهای خورشیدی، صرفنظر از شرایط جوی، به فعالیت خود ادامه میدهند.
درست است که این پنلها در روزهای پرنور و آفتابی بیشترین بازده را دارند، اما حتی در صبحهای ابری یا روزهای کوتاه زمستان نیز قادر به تولید برق هستند. البته حجم تولید انرژی در این شرایط کاهش مییابد، اما تولید بهطور کامل متوقف نمیشود.
جالبتر اینکه باران حتی میتواند به بهبود عملکرد پنلها کمک کند؛ چرا که با شستن گرد و غبار یا آلودگیهای سطح پنل، عبور نور را تسهیل کرده و راندمان را افزایش میدهد.
جالب است بدانید که پنلهای خورشیدی در هوای سرد، عملکرد بهتری از خود نشان میدهند. این سیستمها معمولاً در بازه دمایی بین ۱۵ تا ۳۵ درجه سانتیگراد بیشترین بازده را دارند.
با بالا رفتن دما از این محدوده، کارایی پنلها ممکن است تحت تأثیر قرار بگیرد. طبق گزارش شرکت CED Greentech، در دماهای بسیار بالا، بازده پنلها ممکن است بین ۱۰ تا ۲۵ درصد کاهش یابد.
سایت های مرتبط
دسترسی سریع
شرکت فنی مهندسی پترو ایمن شریف در سال 1389 توسط تعدادی از مهندسان و متخصصان فارغ التحصیل دانشگاههای برتر ایران که اعتقاد به شعار خواستن آفریدن است و با نکته شتابنده در حرکتهای علمی در زمینه محیط زیست بنیان گذاشته شده است.
تهران.سعادت آباد.میدان کاج.کوچه دوازدهم (علی اکبر).پلاک 5
تهران.سعادت آباد.خیابان علامه جنوبی.کوچه38 غربی.پلاک 1
شنبه تا چهارشنبه ساعت 8:15 الی 16:30 پنجشنبه: 8:15 الی 13
تمامی حقوق مادی و معنوی محتوا برای پترو ایمن شریف(پیشکو)محفوظ است.©
لطفا فرم زیر را به دقت پر کنید تا مشاورین ما در اسرع وقت با شما تماس حاصل فرمایند.