پدیده فتوولتائیک چیست و چگونه برق تولید می کند؟

پدیده ای را که در اثر آن و بدون استفاده از مکانیزم های مکانیکی انرژی تابشی به انرژی الکتریکی تبدیل شود، پدیده فتوولتائیک می نامند. در واقع این پدیده از فرضیه ذره ای بودن انرژی تابشی بنا نهاده شده است. هر سیستمی نیز که از این خاصیت استفاده نماید، سیستم فتوولتائیک گویند. این مطلب در شکل(1) نشان داده شده است. سیستم فتوولتائیک انرژی موجود در نور خورشید را توسط سلول های خورشیدی مستقیماً به برق از نوع DC تبدیل می کند. با استفاده از برق حاصله و بهره جویی از تجهیزات الکتریکی و الکترونیکی موجود، می توان انرژی الکتریکی کلیه بارهای DC و AC را تأمین نمود.

                                                                      مکانیزم سلول های خورشیدی

سیستم های فتوولتاییک از سه بخش اصلی تشکیل شده است :

 1- ماژول یا پنل های خورشیدی که مبدل انرژی تابشی خورشید به انرژی الکتریکی می باشد.

سلول های خورشیدی سیلیکونی را به سه دسته تقسیم می کنند: سیلیکون تک کریستالی، سلیکون چند کریستالی و سلیکون آمورف

ماده اصلی تشکیل دهنده بیشتر سلول های خورشیدی موجود در بازار را لایه نازک سیلیسیوم می باشد. بر طبق خواص فیزیکی نیمه هادی ها با آلائیدن ماده اصلی به اعمال ناخالصی از(نوعN) مانند فسفر و (نوعP) مانند بور به ماده اصلی، میدان الکتریکی در سطوح خارجی سلول، ایجاد می شود بر اساس قوانین حاکم بر فیزیک مواد تشکیل دهنده در برابر انرژی تابشی (نور خورشید) قادر به تولید جریان الکتریکی می باشد. جریان و ولتاژ خروجی این سلول ها DC می باشد. به مجموعه ای از این سلول ها که درکنار یکدیگر سری وموازی می گردند پنل یا ماژول فتوولتاییک گویند .

 2- قسمت واسطه یا بخش توان مطلوب، انرژی الکتریکی حاصل از سیستم های فتوولتائیک را بر اساس طراحی انجام شده، متناسب با نیاز مصرف کننده، مدیریت و القا می نماید . این تجهیزات عمدتاً ازشارژ کنترل، باطری، اینورتر و… بر اساس نیازمصرف کننده و طبق نظر طراح سیستم، طراحی و مشخصات آن تهیه و تدوین می گردد

3-مصرف کننده یا بار الکتریکی ، کلیه مصرف کنندگان الکتریکی اعم از مصارف برق مستقیم (AC,DC) را متناسب با میزان مصرف شامل می گردد.

مراحل اصلی طرح :

عمده دلایل توجه به صنعت فتوولتائیک در یک دهه اخیر و رشد سالانه آن به شرح ذیل می باشد.

 Ø       عدم نیاز به سوخت فسیلی و مشکلات سوخت رسانی بویژه در مناطق صعب العبور

Ø       قابلیت تولید در محل مصرف، کاهش و صرفه جویی در هزینه های انتقال و توزیع انرژی الکتریکی و عدم نیاز به شبکه سراسری برق

Ø       امکان نصب و راه اندازی در توان های مختلف، متناسب با نیاز مصرف کننده

Ø        طول عمر مناسب و سهولت در بهره برداری

Ø       امکان نصب بر نما و یا روی سقف خانه ها و توانایی ذخیره سازی انرژی در باطری

انواع روش های استفاده از سیستم های فتوولتائیک عبارتند از :

1.   سیستم های متصل به شبکه سراسری برق(Grid Connected  )

 در این روش، انرژی الکتریکی حاصل از سیستم فتوولتائیک (با استفاده از تجهیزات الکتریکی مبدل جریان مستقیم به جریان متناوب، همچون اینورترهای متصل به شبکه و …)مطابق ، با مشخصات سطح ولتاژ، اختلاف فاز، فرکانس و… شبکه سراسری به شبکه سراسری برق تزریق می گردد.

2.  سیستمهای مستقل از شبکه (Stand Alone  )

این نوع کاربرد، بدون نیاز به وجود شبکه سراسری برق قادر به تأمین انرژی الکتریکی مورد نیاز مصرف کننده می باشد. در این روش انرژی الکتریکی مورد نیاز با استفاده از پنل های فتوولتائیک، سیستم های ذخیره و کنترل، به عنوان یک واحد نیروگاهی با طول عمر مناسب 30 سال می تواند با قابلیت اطمینان بالا قابل نصب و راه اندازی می باشد.

•          روشنایی خورشیدی

•          سیستم تغذیه یک واحد مسکونی

•          سیستم پمپاژ آب توسط پمپ های خورشیدی

•          یخچال های خورشیدی

•          سیستم تغذیه ایستگاه های مخابراتی

•          سیستم تغذیه ایستگاه های زلزله شناسی

•          نیروگاه فتوولتائیک

•        حفاظت کاتدیک و …

  برآورد هزینه سیستم های برق خورشیدی

بالا بودن هزینه سرمایه گذاری اولیه در سیستم های برق خورشیدی(فتوولتائیک) مهم ترین مسئله بر سر راه توسعه و ترویج آن می باشد. حمایت های دولتی و سیاست های تشویقی، توجه به امر تحقیق و توسعه زیرساختارها و… از جمله فعالیت هایی است که در کشورهای پیشرو ،در رشد این صنعت ، توسعه و ترویج بازار آن موثر بوده و راه گشای مفیدی در این خصوص خواهد بود.

لینک منبع

گردآوری‌شده توسط پایگاه دانستنی آنلاین