انرژی خورشیدی چیست و چگونه کار میکند؟
احتمالا میدانید که انرژی خورشیدی چیست ، یکی از امیدوارکنندهترین اشکال انرژی تجدیدپذیر که طی سالهای اخیر بهطور شگفتانگیزی توانسته در کانون توجهات قرار بگیرد. چرا؟ زیرا این انرژی پاک، پایدار و بدون انتشار گازهای گلخانهای است. اکنون یک سوال دیگر شکل میگیرد که چگونه برخلاف سایر انرژیهای حاصل دست بشر ازجمله انرژی سوختهای فسیلی، دوستدار محیط زیست است. در این مطلب میخواهیم نگاهی به عملکرد و چگونگی کارکرد نیروی خورشیدی بیندازیم اما پیش از هرچیز، بهتر است توصیف دقیقی از آن داشته باشیم.
انرژی خورشیدی چیست
اگر بخواهیم برای سوال انرژی خورشیدی چیست یک توصیف ساده ارائه دهیم، باید بگوییم که انواع مختلفی از انرژی وجود دارد. در واقع انرژی میتواند از یک شکل به شکل دیگری تبدیل شود. وقتی در آفتاب میایستید، نور پرتوهای خورشید پوست شما را گرم میکند و انرژی حرارتی یا گرما بهوجود میآید. همچنین موتور اتومبیلها نیز انرژی شیمیایی بنزین را به انرژی جنبشی حرکت تبدیل میکنند. به همین ترتیب، میتوان از نور خورشید برای تولید انرژی الکتریکی استفاده کرد. در حقیقت انرژی تولید شده توسط گرما و نور خورشید، انرژی خورشیدی نامیده میشود. انرژی آفتابی یا همان خورشیدی زمانی به وجود میآید که انرژی خورشید به برق تبدیل شده و برای گرم کردن هوا، آب یا برای تولید سوختهای خورشیدی مانند هیدروژن و سایر موارد دیگر استفاده میشود.
انرژی خورشیدی چگونه کار میکند؟
انرژی خورشیدی (بهخصوص فتوولتائیک) هر ساله بیشتر از هر نوع تولید انرژی دیگری مورد استقبال قرار میگیرد و دلیل اصلی آن، کاهش سریع هزینهها در سالهای اخیر است. بین سالهای 2010 تا 2019، هزینه تراز شده جهانی برق (LCOE) برای انرژی خورشیدی در مقیاس بزرگ 85 درصد کاهش یافت. بدین ترتیب در پایان سال 2020، میلیونها پنل انرژی مانند پنل خورشیدی 625 وات sunpro و غیره، در سراسر جهان نصب شد. نزدیک به 800 گیگاوات معادل 800 میلیارد وات که حدود 3 درصد از تقاضای جهانی برق را برآورده میکند. خب تا اینجا فهمیدیم که انرژی خورشیدی چیست اما برای درک بهتر، لازم است با انواع فناوریهای آن نیز آشنا شویم.
بهطورمعمول دو نوع اصلی از فناوری انرژی خورشیدی وجود دارد: فتوولتائیک خورشیدی و حرارتی خورشیدی.
انرژی خورشیدی فتوولتائیک چیست
فتوولتائیک خورشیدی Solar photovoltaic یا (Solar PV) نور خورشید را مستقیماً با استفاده از فناوری شناخته شده به عنوان سلول نیمههادی یا سلول فتوولتائیک خورشیدی به برق تبدیل میکند. رایجترین شکل این تکنولوژی بدین صورت است که سلول فتوولتائیک خورشیدی معمولاً در شیشه و یک قاب آلومینیومی قرار میگیرد تا یک پنل خورشیدی را ایجاد کند. بد نیست بدانید که یک یا چند پنل را میتوان برای روشن کردن یک چراغ، پوشاندن سقف یک خانه برای مصارف مسکونی یا مونتاژ در یک مزرعه خورشیدی در مقیاس بزرگ که صدها مگاوات برق تولید میکند، نصب کرد.
پنلهای فتوولتائیک خورشیدی در حال حاضر رایجترین نوع فناوری فتوولتائیک خورشیدی هستند، با این حال انواع دیگری از فتوولتائیک خورشیدی هم وجود دارند که برای کاربردهای هدفمند از جمله فتوولتائیکهایی که میتوانند در ساختمانها ادغام شوند، فتوولتائیکهای انعطافپذیر و حتی رنگ فتوولتائیک مورد استفاده قرار گرفته و در حال توسعه هستند.
انرژی خورشیدی حرارتی چیست
در انرژی خورشیدی حرارتی (thermal energy) یا Solar thermal نور خورشید به گرما تبدیل میشود و میتواند برای اهداف مختلفی از جمله ایجاد بخار برای به حرکت درآوردن یک ژنراتور برق استفاده شود. این انرژی همچنین میتواند برای به حرکت درآوردن یک چرخه تبرید برای تأمین سرمایش مبتنی بر خورشید مورد استفاده قرار بگیرد.
دو نوع اصلی از فناوریهای حرارتی خورشیدی وجود دارد: انرژی حرارتی با مقیاس کوچکتر که برای گرم کردن فضا یا آب استفاده میشود (مانند سیستم آب گرم خورشیدی) و انرژی حرارتی خورشیدی متمرکز که گرمای خورشید را برای تولید برق در مقیاس بزرگ جمعآوری میکند. این سیستم از میدانی از آینهها برای بازتاب نور خورشید به دستگاهی به نام گیرنده استفاده میکند که گرما را به یک سیستم ذخیره انرژی حرارتی منتقل میکند. سپس انرژی میتواند در صورت نیاز از ذخیره آزاد شود.
استفاده از انرژی خورشیدی در ایران
در چند سال اخیر، انرژی خورشیدی بهویژه انرژی فتوولتائیک با سرعت خیرهکنندهای در ایران رواج پیدا کرده است. بهطوریکه تقریباً 8 درصد از برق صنایع، کارخانجات و سازمانها در کشور از این طریق تامین میشود و همچنان با سرعت بالایی در حال رشد است. این در حالی است که بسیاری از ساختمانهای مسکونی هم روی پشت بام خود از پنلهای خورشیدی استفاده کرده و چیزی حدود 4 گیگاوات ظرفیت ترکیبی انرژی را تامین میکنند. علاوهبراین، احداث مزارع خورشیدی در مقیاس بزرگ هم در کشور رو به افزایش است و با اتصال به شبکه برق شهری، نیروی مصرفی مناطق مختلف را فراهم میکنند.
نتیجه: انرژی خورشیدی چیست و چرا بر محبوبیت آن افزوده میشود؟
مزایای بالقوه انرژی خورشیدی باعث شده تا هر روز تعداد بیشتری از مزارع و پروژههای solar power ایجاد شوند اما این تمام ماجرا نیست. بسیاری از سرمایهگذاران و توزیعکنندگان مانند مجموعه آسمان من (شرکت اجاره انبار وحید)، جهت حمایت از گذار جهانی از گازهای گلخانهای به انتشار صفر خالص به سرعت به فناوریهای نوآورانه انرژی روی میآورند که این خود میتواند پیش از تجاریسازی، به نفع مصرفکنندگان، مشاغل و کارگران تمام شود. بدین ترتیب علاوهبر تکامل سیستم برق ایران، فعالیت شرکتهای عرضه انرژی خورشیدی به تولید هرچه بیشتر انرژی تجدیدپذیر کم هزینه کمک میکند تا نیروی مورد نیاز برای صنایع پاک و فلزات کمآلاینده نیز مهیا شود.