پنل خورشیدی

پنل خورشیدی به عنوان یکی از کلیدی ترین فناوری ها برای تولید انرژی پاک و بدون آلودگی شناخته می شود. با استفاده از پنل هاي خورشيدي ، نه تنها وابستگی به نیروگاه های حرارتی که سوخت های فسیلی می سوزانند کمتر می شود، بلکه تامین برق برای دور افتاده ترین نقاط هم فراهم می گردد. در نتیجه استفاده از این پنل ها نقش مهمی در توسعه سیستم های خورشیدی و کاهش وابستگی به سوخت های فسیلی ایفا می نماید.

از طرفی برق پنل خورشیدی نه تنها آلودگی ها و تنش های زیست محیطی را کمتر می نماید، بلکه هزینه لازم را برای توسعه سیستم های توزیع برق به طرز چشمگیری کاهش می دهد. 

قیمت سیستم های خورشیدی

در نیمه اول ۱۴۰۵ قیمت پنل خورشیدی پلی کریستال ۳۲۵ وات حدود ۱۳,۸۰۰,۰۰۰ تومان می باشد. جدول زیر قیمت پنل خورشیدی مونوکریستال را به تفکیک توان در نیمه اول سال ۱۴۰۵ نمایش می دهد.

قیمت پنل خورشیدی مونوکریستال به تفکیک توان

باید توجه داشت که قیمت سایر لوازم پنل خورشیدی نیز باید حتما در نظر گرفته شود. اینورتر به عنوان گران قیمت ترین تجهیزات خورشیدی در نظر گرفته می شود. حداقل هزینه لازم برای یک اینورتر آفگرید (Off-grid) ۵ کیلووات برابر ۴۳,۰۰۰,۰۰۰ تومان است حال آنکه این هزینه برای اینورترهای آنگرید (On-grid) ۵ کیلووات و هیبرید ۵ کیلووات به ترتیب حداقل برابر ۴۹,۰۰۰,۰۰۰ و ۲۴۱,۰۰۰,۰۰۰ تومان است. بسته به نوع اینورتر، نیاز به تهیه باتری لیتیومی نیز هست که قیمت این دستگاه با ظرفیت ۵ کیلووات در بازه ۲۰۱,۲۵۰,۰۰۰ تا ۲۴۸,۵۰۰,۰۰۰ تومان است. 

قیمت سازه نگهدارنده نیز بین ۱۲,۰۰۰,۰۰۰ تا ۱۲۰,۰۰۰,۰۰۰ تومان می باشد. نهایتا کابل کشی و اجرا نیز هزینه ای معادل ۱۵,۰۰۰,۰۰۰ تا ۳۰,۰۰۰,۰۰۰ تومان خواهد داشت.

انواع پنل های خورشیدی

امروزه پنل های خورشیدی تولید برق با فناوری ها و مدل های مختلفی تولید می شوند که هر کدام ویژگی های منحصر به فرد خود را دارند. از نظر طراحی ظاهری نیز، شکل پنل خورشیدی و نحوه چیدمان آن روی سازه ها، نقشی مهم در راندمان و زیبایی پروژه ایفا می کند. 

در ادامه به معرفی متداول ترین مدل ها پرداخته خواهد شد.

پنل خورشیدی مونوکریستال

این نوع از پانل خورشیدی از یک نوع کریستال یک پارچه ساخته می شود که همین مورد امکان کوچکتر شدن ابعاد آن را فراهم می آورد. ابعاد کوچک باعث شده تا این پنل ها برای استفاده در مناطق مسکونی و اداری بسیار مناسب باشند. یک پنل خورشیدی با توان ۵۹۰ تا ۶۰۰ کیلووات ابعادی معادل ۲۴۰ در ۱۳۰ سانتیمتر دارد. به دلیل استفاده از کریستال یکپارچه، بیشترین بازده برای تامین برق با پنل خورشیدی مختص به نوع مونوکریستال است. رنگ تیره (مشکی) آن ها گرمای محیط را جذب کرده و در صورت تابش شدید خورشید، دمای پنل افزایش می یابد که منجر به آسیب دیدگی و پایین آمدن راندمان می شود.

پنل خورشید پلی کریستال

برخلاف نوع مونوکریستال، سطح پنل های پلی کریستال نمایی شبیه به شبکه موزاییک داشته و از چندین بلور سیلیکونی ساخته شده است. این مورد باعث شده تا ابعاد آن بزرگ تر شود و در نتیجه راندمان سیستم کاهش یابد. با مشاهده عکس از پنل خورشیدی پلی کریستال متوجه رنگ روشن تر (آبی درخشان) آن می شویم که این نوع پنل خورشیدی را مناسب مناطق گرمسیر کرده است تا با جذب کمتر نور از گرم شدن بیش از حد پنل جلوگیری گردد. قیمت کمتر پنل های پلی کریستال آنها را برای پروژه های صنعتی و مسکونی مناسب تر می نماید. البته با توجه به طراحی قدیمی این پنل ها، معمولا امروزه کاربرد کمتری دارند.

پنل فیلم نازک (Thin Film)

این نوع پنل خورشیدی برای تولید برق از لایه های نازک مواد نیمه رسانا ساخته می شود. وزن کم و انعطاف پذیری بالا، اما راندمان پایین تر نسبت به پنل های کریستالی از ویژگی های آن است. در صورتی که برای نصب پنل، فضای کافی موجود نباشد، صفحات فیلم نازک یک گزینه مناسب برای تامین برق با پنل خورشیدی خواهد بود.

در پروژه های بزرگ، پنل های خورشیدی برای تولید برق اغلب به صورت آرایه های گسترده نصب می شوند و تولید برق در مقیاس بالا را ممکن می سازند. در جدول زیر مقایسه ای از این سه نوع پنل خورشیدی ارائه شده است:

مشخصات انواع پنل خورشيدي

راهنمای خرید

پیش از خرید، باید در ابتدا میزان برق مصرفی تعیین گردد تا ظرفیت مناسب سیستم پنل خورشیدی مشخص شده و تا از هرگونه هزینه اضافی یا کمبود توان پیشگیری شود.

نوع پنل خورشیدی تولید برق با توجه به بودجه و فضای موجود برای نصب مشخص می شود.

از طرفی تهیه برخی از تجهیزات پنل خورشیدی مانند اینورتر، به شدت بستگی به کاربری و قصد مالک دارد. به عنوان مثال اینورترهای آنگرید مناسب مناطق داخل شهر و اینورترهای آفگرید مناسب استفاده از پنل برقی خورشیدی در مناطقی است که به شبکه برق متصل نیستند.

از اهمیت سایر لوازم خورشیدی نباید غافل شد. تجهیزات حفاظتی، استراکچر، کیفیت باتری و کابل ها تاثیر به سزایی در طول عمر و راندمان سیستم دارند.

برای اطمینان از عملکرد بهینه پنل خورشیدی، بررسی دقیق محل نصب الزامی می باشد. میزان تابش خورشید و عدم وجود سایه، بهترین زاویه برای نصب پنل خورشیدی و ارتفاع محل نصب از موارد موثر بر عملکرد سیستم پنل خورشیدی می باشد.

در نهایت به منظور خریدی مطمئن، باید به گارانتی تجهیزات پنل های خورشیدی و خدمات پس از فروش با کیفیت توجه شود.

تجهیزات پنل های خورشیدی

اگر چه پنل خورشیدی نمادین ترین بخش سیستم انرژی خورشیدی است، اما این سیستم فقط به پنل خورشیدی سولار محدود نمی شود و حاوی تجهیزات الکتریکی دیگر نیز می باشد. سایر لوازم پنل خورشیدی عبارتند از:

اینورتر

اینورتر ها به سه دسته کلی آفگرید (off-grid)، آنگرید (On-grid) و هیبرید تقسیم می شوند. گروه آفگرید مستقل از برق شهری بوده و برق تولید شده توسط پنل خورشیدی را در یک باتری ذخیره می کند تا مورد استفاده قرار گیرد. این سیستم مناسب مصارف شخصی و مناطق بدون دسترسی به شبکه برق است. در صورتی که اینورترهای آنگرید به برق شهری متصل هستند و امکان ذخیره انرژی را ندارند. مالک های اینورترهای آنگرید پس از اخذ تاییدیه های مرتبط از اداره برق محلی، می توانند انرژی اضافی تولید شده را به شبکه برق شهری منتقل کرده و بفروشند. از طرفی اینورترهای هیبرید ترکیبی از دو گروه قبلی هستند و در برخی موارد می توانند دارای یک باتری برای ذخیره سازی انرژی باشند. 

باتری لیتیومی

باتری لیتیومی به اینورتر متصل می شود و برق خورشیدی تولید شده را به منظور استفاده در آینده، در خود ذخیره می کند. لازم به ذکر است که اینورترهای آنگرید از باتری استفاده نمی کنند و تنها در اینورترهای آفگرید و در برخی اینورترهای هیبرید از باتری استفاده می شود. 

کنترلر شارژر

در اینورترهایی که قابلیت ذخیره انرژی با باتری دارند، از کنترلر شارژر برای مدیریت میزان انرژی ورودی و خروجی از باتری استفاده می شود. این دستگاه با جلوگیری از شارژ بیش از حد یا تخلیه به میزان غیر مجاز، در افزایش طول عمر باتری نقش مهمی دارد.

کابل های انتقال

کابل ها اتصال قطعات مختلف در یک سیستم خورشیدی را فراهم می کنند. با توجه به جریان برق جاری در سیستم، باید از کابل هایی استفاده شود که توانایی انتقال جریان را داشته باشد.

تجهیزات حفاظتی

ورود ولتاژ اضافه و ناگهانی به سیستم های الکتریکی منجر به وارد شدن آسیب های جدی به پنلهای خورشیدی و تجهیزات آن می شود. تجهیزات حفاظتی مانند سرج ارستر (surge arrester) با جلوگیری از وارد شدن جریان های اضافی ناشی از نوسانات برق و یا برخورد صاعقه از سیستم های خورشیدی محافظت می کند. 

استراکچر

همان سازه های نگه دارنده پنلخورشیدی هستند که از جنس فولاد گالوانیزه یا آلومینیوم است. پنل هاي خورشيدي معمولا بر روی یک یا دو ردیف سازه نگهدارنده قرار می گیرند.

این مجموعه از لوازم در کنار عضو اصلی (پنل خورشیدی)، یک سیستم انرژی خورشیدی برای تولید برق مورد نیاز ساختمان ها یا واحدهای صنعتی را تشکیل می دهد. در پروژه های بزرگ، استفاده از تجهیزات پنل های خورشیدی با کیفیت بالا اهمیت زیادی دارد، زیرا انتخاب مناسب تجهیزات خورشیدی باعث افزایش راندمان و طول عمر سیستم خواهد شد. 

نیروگاه خورشیدی

مزایای فراوان پنل های خورشیدی برای تولید برق ، دولت را متقاعد کرده تا در راستای اتکای کمتر به سوخت های فسیلی و سوق دادن صنعت انرژی کشور به سمت انرژی های پاک و تجدیدپذیر، وام هایی مخصوص تاسیس نیروگاه های خورشیدی در نظر گرفته شود که مبلغ آن هر ساله با توجه به هزینه های تجهیزات نیروگاه متغیر است. سازمان انرژی های تجدید پذیر یا ساتبا در سال ۱۴۰۵ اعلام کرده از طریق سامانه مهرسان به برخی از متقاضیان احداث نیروگاه خورشیدی وام می دهد. در کنار این سازمان های دولتی، مراکز دیگری نظیر بانک ملت و مسکن و کمیته امداد نیز آمادگی خود را برای اختصاص وام به منظور احداث نیروگاه های خورشیدی اعلام کرده اند.

برای تاسیس یک نیروگاه خورشیدی با توان ۵ کیلووات حداقل ۲۵ متر مربع زمین لازم است. با افزایش توان انرژی تولیدی حداقل مساحت لازم با همین نسبت افزایش می یابد، یعنی نیروگاهی با ۱۰ کیلووات توان نیاز به حداقل ۵۰ متر مربع زمین دارد. 

نحوه عملکرد پنل های خورشیدی

پنل های خورشیدی سامانه هایی هستند که با جذب انرژی تابشی خورشید، تولید برق می کنند. در این سیستم ها، که به پنل خورشیدی سولار نیز معروف هستند، تبدیل نور تابیده شده به الکتریسیته، توسط سلول های فتوولتاییک (photovoltaic)، که معمولا از جنس سیلیکون هستند، انجام می شود. با جذب فوتون های موجود در نور توسط پانل ها، انرژی خورشیدی موجود در این ذرات به الکترون های درون سلول ها منتقل شده و به آنها اجازه می دهد تا از مدار اتمی خود رها شوند که نتیجه آن ایجاد یک میدان الکتریکی درون این سلول ها خواهد بود. در بسیاری از پروژه ها، پانل خورشیدی تولید برق طوری طراحی می شود که امکان تامین برق در شرایط اقلیمی مختلف فراهم گردد.

برق تولید شده توسط پنلخورشیدی ، از نوع مستقیم (DC) است که باید توسط تجهیزات لازم به برق متناوب (AC) تبدیل گردد. در این فرآیند، عملکرد صحیح برق پنل خورشیدی به هماهنگی دقیق اجزای سیستم انرژی خورشیدی وابسته است.

مزایای استفاده از سیستم پنل خورشیدی

دلایل کاربرد روز افزون پنلهای خورشیدی مزایای متعدد آن هستند. همانطور که پیشتر بیان شد، استفاده از پنل خورشیدی برای تولید برق، باعث کاهش هزینه تامین برق در بلند مدت می شود. به دلیل عدم تولید آلودگی، برق تولید شده از آن به عنوان انرژی پاک شناخته می شود. سیستم پنل خورشيدي به نسبت هزینه اولیه؛ عمر طولانی و هزینه نگهداری پایینی دارد. ضمن اینکه قابل استفاده در مقیاس های مختلف هستند و از آنجایی که اکثر نقاط زمین در حدی قابل قبول مورد تابش خورشید قرار می گیرند، امکان استفاده از این تجهیزات خورشیدی تقریبا در سراسر جهان وجود دارد. امروزه پنل برقی خورشیدی به عنوان یکی از کارآمدترین راهکارهای توسعه زیرساخت های انرژی پاک در شهرها و مناطق روستایی شناخته می شود.