فتوولتاییک؛ سیستم تبدیل انرژی تابشی به الکتریکی
مهم ترین کارآیی انرژی آفتاب، تبدیل مستقیم آن به برق است. یکی از سیستم های تبدیل مستقیم انرژی تابشی به انرژی الکتریکی، سیستم فتوولتایک است. فتوولتاییک ترکیب کلمه یونانی " photo " به معنی نور و کلمه " volt " واحد انرژی الکتریکی، است . فتوولتایک یا به اختصار PV ، یکی از انواع سامانه های تولید برق از انرژی خورشیدی است .در این روش با به کارگیری سلول های خورشیدی، تولید مستقیم الکتریسیته از تابش خورشید امکان پذیر می شود .سلول های خورشیدی از نوع نیمه رسانا هستند که از سیلیسیوم یعنی دومین عنصر فراوان پوسته زمین ساخته می شوند .وقتی نور خورشید به یک سلول فتوولتاییک می تابد، بین دو الکترود منفی و مثبت اختلاف پتانسیل بروز کرده و این امر موجب جاری شدن جریان بین آنها می شود..ضریب اطمینان این سلول ها بسیار بالاست، استهلاک ندارند، به هیچ وجه آلودگی تولید نمی کنندو میزان جذب انرژی آفتاب آن بسیار زیاد است.
یکی از سیستم‌های تبدیل مستقیم انرژی تابشی به انرژی الکتریکی، سیستم فتوولتاییک است. در ادامه مطلب از وب سایت دالفا به بررسی مزایای این سیستم می‌پردازیم.
نحوه ایجاد سلول های فتوولتاییک
جزء اصلی سازنده سیستم‌های فتوولتایک، سلول‌های فتوولتاییک هستند. سلول‌های فتوولتایک به نام سلول‌های آفتابی(خورشیدی) نیز معروف هستند. این سلول‌ها از مواد نیمه هادی ساخته می‌شوند که نور را مستقیماً به الکتریسیته تبدیل می‌کنند. از آنجا که سلول‌های فتوولتاییک کوچک و شکننده هستند و نمی‌توانند برق زیادی تولید کنند، تعداد زیادی از آنها را در کنار هم قرار می‌دهند و واحدهایی می‌سازند که به هر کدام یک مدول گفته می شود.
مدول‌ها در اندازه‌های متنوع عرضه می‌شوند. با قرار دادن تعدادی از آنها کنار یکدیگر، صفحه‌های فتوولتایک ساخته می‌شود. صفحه‌های فتوولتایک را نیز کنار یکدیگر قرار می‌دهند و آرایه‌ها را می‌سازند. با ایجاد اتصال‌های سری و یا موازی بین مدول‌ها میتوان ولتاژها و جریان‌های الکتریکی متفاوتی تولید کرد.
مزایای سلول های فتوولتاییک
- تامین انرژی
- بی نیازی آنها از سوخت های فسیلی
- نامحسوس بودن تفاوت میزان تولید انرژی در بهترین و بدترین مکان از نظر تابش خورشید
- کاهش آلودگی های زیست محیطی
- نامحدود و در دسترس بودن انرژی آفتاب برای تبدیل به انرژی برق
افزون بر این، به کارگیری صفحه‌های فتوولتایک به عنوان عناصری ساختاری در معماری، نوآوری‌هایی در صنعت ساختمان به وجود آورده و معنای جدیدی به معماری داده است. به کارگیری فتوولتایک که در ساختمان‌ها روشی هوشمندانه است معماری معاصر را با مفهومی جدید به سوی معماری سبز پیش می‌برد.
ازمعایب این روش نیز میتوان موارد ذیل را نام برد:
- هزینه سرمایه گذاری اولیه بالا است
- وابستگی به تغییرات تابش خورشید در طی روز ها و ماههای مختلف
انواع سیستم های خورشیدی
سیستم های خورسیدی درحالت کلی به دو دسته زیر تقسیم می‌شوند:
- سیستم‌های خورشیدی فتوولتاییک بر اساس نحوه استفاده به دو دسته متصل به شبکه و مستقل از شبکه تقسیم‌بندی می‌شوند:
دسته اول: بیشتر در مناطق شهری و نزدیک به شبکه برق استفاده می‌شود. از مزایای آن کاهش مصرف برق بوده و می‌تواند نیاز به انرژی را تا حد قابل قبولی در ساعات روز برآورده کند. - دسته دوم: بیشتر در مناطق دور از شهر یا دور از شبکه برق کاربرد داشته و به طور کاملا مستقل در طول شبانه روز وظیفه تأمین برق را بر عهده دارد.
اولین خانه ”انرژی مثبت“ دنیا خانه آفتابگردان
برترین تکنولوژی‌های دنیا نیز آن‌هایی هستند که از طبیعت و قوانین جاری در آن الهام گرفته‌اند. خانه‌های گردان خورشیدی، به طور کامل از مزیت انرژی خورشیدی بهرمند می‌شود؛ زیرا متناسب با زاویه تابش نور خورشید، می‌چرخد؛ این منجر می‌شود تا فضای داخلی خانه نیز از طریق پنجره‌های سه گانه به بهترین شکل ممکن از نور طبیعی خورشیدی بهرمند شود؛ بنابراین پنل‌های خورشیدی و لوله‌های گرمایشی خورشیدی که در بام خانه نصب شده‌اند به خوبی با گرمای خورشیدی تغذیه می‌شوند. این نمونه اولین خانه مدرن ”انرژی-مثبت“ در دنیا است که حدود 0 برابر انرژی مورد نیاز خود ، انرژی تولید می‌کند. در سیستم های فتوولتاییک این خانه به‌طوری زمانبندی شد تا در طول روز، همراه با خورشید، 5۵2 درجه بچرخد.