انرژی خورشیدی قبلاً از طریق روش‌های مختلف به انرژی قابل استفاده تبدیل شده بود. بسیاری از پنل های خورشیدی موجود در بازار امروزه می توانند 20 درصد راندمان نور خورشید را به انرژی خورشیدی تبدیل کنند و خوشبختانه تعداد راندمان ها دائما در حال افزایش است. با این حال، یکی از چالش های این است که چگونه انرژی خورشیدی بیشتری را ذخیره کنیم تا توان بیشتری از آن تولید شود. بیایید با مجله مانیار به چگونگی کارکرد انرژی خورشیدی، اهمیت، مزایا و مشکلات ذخیره‌سازی این انرژی نگاهی بیندازیم.
نحوه کار کرد انرژی خورشیدی
پنل خورشیدی همچنین به عنوان یک ماژول خورشیدی شناخته می شود. از لایه های سلول سیلیکونی، یک واحد پوشش شیشه ای، یک قاب فلزی و سیم کشی برای انتقال جریان الکتریکی از سیلیکون تشکیل شده است. سیلیکون غیر فلزی با خاصیت رسانایی است که نور خورشید را جذب و به نیروی الکتریکی قابل استفاده تبدیل می کند. نور خورشید باعث می شود که الکترون های سلول سیلیکونی به حرکت درآیند و جریان الکتریکی را آغاز کنند که به آن اثر فتوولتائیک گفته می شود که عملکرد کلی فناوری پنل خورشیدی را توصیف می کند.
چه کسی اولین بار از نور خورشید برق تولید کرد؟
علم تولید برق توسط پنل های خورشیدی که برای اولین بار توسط ادموند بکرل در سال 1839 کشف شد. به این کنش اثر فتوولتائیک گفته می‌شود و می توان آن را به عنوان خاصیت نیمه هادی ها در نظر گرفت که در مواجهه با نور خورشید جریان الکتریکی ایجاد می کنند.
فرآیند به وجود آمدن اثر فتوولتائیک
- سلول خورشیدی فتوولتائیک تابش خورشید را جذب می کند
- هنگامی که سیلیکون با پرتوهای خورشید تعامل می کند، الکترون ها شروع به حرکت کرده و جریان الکتریکی DC ایجاد می کنند.
- سیم ها این جریان DC یا جریان مستقیم را به اینورتر خورشیدی تغذیه می کنند و آن را به برق متناوب یا برق متناوب تبدیل می کنند.
چرا ما به ذخیره سازی خورشیدی نیاز داریم؟
برخلاف سایر منابع انرژی مانند سوخت های فسیلی، تولید خورشیدی کمتر غیرقابل پیش بینی است. معمولاً به صورت فصلی، مانند زمستان و حتی تغییرات به موقع آب و هوای محلی، در نوسان است. از آنجایی که انرژی خورشیدی متکی به نور خورشید است، چندین ساعت در روز نمی تواند انرژی تولید کند. بنابراین باید دستگاهی را برای ذخیره انرژی که در ساعات اوج نور خورشید جمع آوری شده است در سیستم قرار دهیم تا بتوانیم در شب از سیستم استفاده کنیم. از نظر ظاهری، این نگرانی مشکل بزرگی به نظر نمی رسد، اما اینطور است.
گزینه های فعلی برای ذخیره انرژی خورشیدی
در نگرانی‌های کوتاه‌مدت، یکی از چالش‌های ذخیره‌سازی خورشیدی صرفاً باتری‌های سیستم است زیرا بسیار پرهزینه و از نظر اندازه گسترده است. هرچه انرژی بیشتری برای ذخیره نیاز داشته باشید، باتری بزرگتری در سیستم نیاز دارید. و نصب این باتری ها مستلزم کمک یک برقکار دارای مجوز برای اطمینان از کارایی آن و اینکه برق جمع آوری شده در طول روز ذخیره و به جریان متناوب تبدیل شود تا آماده مصرف شود.
آینده ذخیره سازی انرژی خورشیدی چیست؟
مشکل دیگر راه‌حل ذخیره‌سازی خورشیدی فعلی، محدودیت‌های انواع باتری‌های خاص است. با Power Wall تسلا و برخی دیگر از گزینه‌های ذخیره‌سازی پیشرفته، باتری‌های لیتیوم یون عظیم در مسیر درست قدم برمی‌دارند. این باتری‌های ذخیره‌سازی از نظر فیزیکی کوچک‌تر، سبک‌تر هستند، کارایی بالایی در ذخیره انرژی خورشیدی دارند و تولید آسان‌تر هستند. همچنین نیاز به تعمیر و نگهداری کم دارد و می تواند تغییرات چرخه عمیق منظم را بدون هیچ آسیبی برای سالیان متمادی تحمل کند. در مقایسه با سیستم‌های ذخیره‌سازی خورشیدی قدیمی‌تر که به فناوری‌های قدیمی باتری متکی هستند، ممکن است به اندازه سیستم ذخیره‌سازی باتری جدید مؤثر نباشد.
به عنوان مثال، آداپتورهای قدیمی پنل خورشیدی برای ایجاد ماتریس ذخیره‌سازی باتری‌های سرب اسیدی شناخته شده بودند. اگرچه این در زمان خود مؤثر است، اما می تواند خطرآفرین نیز باشد. با از بین رفتن برخی از آن سیستم های اولیه، حامیان منظومه شمسی به دلیل نگهداری کم و کارایی بالا، به باتری های ذخیره سازی لیتیوم یونی روی می آورند.
بهترین کاربرد استفاده از انرژی خورشیدی
بهترین و مهم‌ترین کاربرد انرژی خورشیدی برای استفاده در منازل مسکونی است که مزایای بسیاری دارد. صرفه جویی در هزینه، تمرکززدایی در تولید برق و انعطاف پذیری تنها 2 مزیت مهم این انرژی خواهد بود. اما ذخیره سازی انرژی تجاری برای صاحبان خانه در کوتاه مدت مقرون به صرفه نیست. البته این موضوع فعلا در ایران صدق می‌کند. چرا که قیمت پنل‌های خورشیدی بسیار بالا بوده و امکان خرید تمامی آن‌ها به صورت یکجا وجود ندارد؛ اما خوشبختانه، با وجود تولیدات این امکان وجود دارد که به زودی شاهد پنل‌ها و اقلام جانبی آن‌ها با قیمت بسیار مناسب در بازارهای ایران باشیم.
برچسب‌ها: انرژی خورشیدی