فتوولتائیک چیست؟ سیستم فتوولتائیک یکی از مدرن ترین ابزارها برای تبدیل انرژی خورشیدی به انرژی الکتریکی است.

فتوولتائیک چیست؟

سلول خورشیدی یک دستگاه غیر مکانیکی است که معمولاً از آلیاژ سیلیکون ساخته می شود.

این فوتون ها حاوی مقدار متغیری از انرژی، مشابه طول موج های مختلف طیف نور هستند.

هنگامی که فوتون ها وارد سلول فتوولتائیک می شوند، می توانند منعکس شوند، مستقیماً از آن عبور کنند یا جذب شوند.

فقط فوتون های جذب شده انرژی لازم برای تولید الکتریسیته را فراهم می کنند.

وقتی نور خورشید یا انرژی کافی توسط یک ماده نیمه هادی جذب شود، الکترون ها با فشار از اتم های ماده خارج می شوند.

وقتی الکترون‌ها از موقعیت n خارج می‌شوند و حفره‌ها تشکیل می‌شوند، تعداد الکترون‌ها زیاد است، هر یک از آنها بار منفی دارند و به سطح جلوی سلول می‌روند، در نتیجه عدم تعادل بار بین سلول‌های جلو و عقب.

هنگامی که دو سطح به صورت داخلی به هم وصل می شوند، الکتریسیته از میان آنها جریان می یابد.

بلوک اصلی سیستم فتوولتائیک

سلول فتوولتائیک بلوک اصلی ساختمان یک سیستم فتوولتائیک است.

اندازه سلول های منفرد می تواند از یک طرف به طرف دیگر از 1 سانتی متر تا 10 سانتی متر متفاوت باشد.

با این حال، 1 یا 2 وات برق تولید می کند که برای اکثر بردها کافی نیست.

برای بهبود بازده برق، سلول ها به صورت الکتریکی به هوای بسته یک مدول سخت مرتبط می شوند.

مدول ها را می توان بیشتر برای شکل گیری یک چیدمان مرتبط شوند

اصطلاح “دستگاه” به کل پنل برق اطلاق می شود، خواه از یک یا چند هزار مدول تشکیل شده باشد، هر تعداد ماژول که لازم است را می توان به هم متصل کرد تا آرایه ای با اندازه دلخواه (تولید برق) را تشکیل دهد.

اجرای تاسیسات فتوولتائیک به انرژی خورشید بستگی دارد.

تاثیر شرایط آب و هوا بر انرژی خورشیدی

شرایط آب و هوایی (مانند ابرها و مه) تاثیر مهمی بر انرژی خورشیدی دریافتی توسط یک نیروگاه PV و به نوبه خود بر عملکرد آن می‌گذارد.

اکثر فناوری‌های ماژول PV در تبدیل انرژی خورشیدی حدود 10 درصد کارایی دارند. عملکرد را تا 20 درصد افزایش دهید.

تاریخچه فتوولتائیک

سلول های فتوولتائیک که در سال 1954 توسط Bell Telephone Research کشف شدند، به طور خاص حساسیت آب سیلیکونی به خورشید را آزمایش کردند.

اول، در گذشته، در دهه 1950، نیروگاه های خورشیدی برای تامین انرژی ماهواره های فضایی در یک موقعیت مورد استفاده قرار گرفتند.

پیشرفته‌ترین سیستم‌ها نیرویی را برای پمپاژ آب، برق ارتباطات و حتی برق خانه‌های ما فراهم می‌کنند.

تبدیل فتوولتائیک به چند دلیل مفید است:

تبدیل مستقیم نور خورشید به الکتریسیته، بنابراین نیازی به سیستم‌های تولید مکانیکی بزرگ نیست.

ماهیت مدولار برق فتوولتائیک امکان نصب سریع در هر اندازه مورد نیاز یا مجاز را فراهم می کند.

علاوه بر این، تأثیر زیست محیطی سیستم فتوولتائیک حداقل است، برای پخت و پز به آب نیاز ندارد و محصولات جانبی تولید نمی کند.

جریان مستقیم از عناصر فتوولتائیک برای مقاصد تجاری یا برای لحیم کاری بردهای مدار الکتریکی استفاده می شود.

شبکه های الکتریکی برای استفاده از مبدل ها باید به جریان متناوب (AC) تبدیل شوند، اینورترها ابزارهایی هستند که جریان مستقیم را به جریان متناوب تبدیل می کنند.

از لحاظ تاریخی، PVS در نقاط دورافتاده برای تولید برق مورد استفاده قرار گرفته است.

با این حال، بازار تولید برق از PV برای توزیع می‌تواند با قیمت‌های تبدیل و توزیع نابرابر همزمان با تامین برق نابرابر توسعه یابد.

جایگزینی ژنراتورهای کوچک با فیدرهای الکتریکی می تواند اقتصاد و قابلیت اطمینان سیستم توزیع را بهبود بخشد.

سیستم های فتوولتائیک

سیستم های فتوولتائیک یکی از پرمصرف ترین کاربردهای انرژی های نو هستند.

تاکنون سیستم های مختلفی با توان های مختلف (از 0.5 وات تا چندین مگاوات) در سراسر جهان نصب و راه اندازی شده اند.

و با توجه به قابلیت اطمینان و کارایی این سیستم ها، تعداد متقاضیان آنها هر روز در حال افزایش است.

جریان و ولتاژ قابل قبولی را می توان با اتصال سلول های خورشیدی به صورت سری و موازی به دست آورد.

در نتیجه مجموعه ای از سلول های سری و موازی را پنل فتوولتائیک می نامند.

امروزه معمولاً این عناصر از سیلیکون تهیه می شود و سیلیسیم لازم از ماسه تهیه می شود که در مناطق کویری کشور به وفور یافت می شود.

بنابراین از نظر تامین مواد اولیه این سلول ها در ایران کمبودی وجود ندارد.

سیستم های فتوولتائیک را می توان به دو قسمت اصلی تقسیم کرد که به اختصار توضیح می دهیم.

مطالب مکاترونیکی را فقط در سایت مکامن مشاهده کنید.

پنل های خورشیدی:

این قسمت در واقع تبدیل کننده انرژی تابشی خورشید به انرژی الکتریکی بدون دخالت مکانیکی است.

این بخش در واقع تمامی مشخصات سیستم را کنترل می کند و همچنین توان ورودی پنل ها را با توجه به طراحی و بار یا تقاضای باتری مصرف کننده معرفی و کنترل می کند.

کاربرد های فتوولتائیک

روشنایی خورشیدی:

به عنوان مثال برای تامین برق جاده ها و تونل ها، به ویژه در مناطقی که چنین نیست.

در دسترس به شبکه برق، برق رسانی به پاسگاه های مرزی که دور از شبکه برق هستند، نیروگاه های شکار و مناطق حفاظت شده مانند جزایر دورافتاده که جنبه نظامی دارند.

سیستم تامین برق ساختمان های مسکونی:

انرژی مورد نیاز کلیه وسایل برقی در منازل (شهری و روستایی) و مراکز تجاری را می توان از طریق استفاده از پنل های فتوولتائیک و سیستم های ذخیره سازی و کنترل نسبتا ساده تامین کرد.

سیستم پمپاژ خورشیدی:

سیستم پمپاژ فوتوالکتریک قابلیت برداشت آب از چاه ها، کانال ها، چشمه ها، رودخانه ها و … را دارد. برای اهداف مختلف

سیستم تامین برق ایستگاه های مخابراتی و لرزه نگاری:

اکثر ایستگاه های مخابراتی یا لرزه نگاری در مکان هایی نصب می شوند که شبکه سراسری ندارند و صعب العبور هستند.

یا در مکان هایی که احداث پست فشار قوی برای فشار ضعیف و تامین برق ایستگاه مذکور صرفه اقتصادی و برقی ندارد.

ماشین حساب، ساعت، رادیو، ضبط صدا، اسباب بازی های کودکان و سایر دستگاه های باتری خشک از دیگر کاربردهای این سیستم هستند.

سیستم تغذیه قابل حمل:

از مزایای این سیستم ها می توان به قابلیت حمل و نقل و نصب آسان اشاره کرد که بازده انرژی این سیستم ها از 100 وات تا یک کیلووات تعیین می شود. از جمله کاربردهای آن می توان به تامین برق اضطراری در مواقع پیش بینی نشده، سیستم برق رسانی برای عشایر و کمپ های جنگلی اشاره کرد.