سئو

انرژی فتو ولتایک چیست؟

انرژی فتو ولتایک چیست؟

مقدمه:

شناخت انرژی خورشیدی و استفاده از آن برای منظورهای مختلف به زمان ماقبل تاریخ باز می‌گردد. شاید به دوران سفالگری، در آن هنگام روحانیون معابد به کمک جامهای بزرگ طلائی صیقل داده شده و اشعه خورشید، آتشدانهای محرابها را روشن می‌کردند. یکی از فراعنه مصر معبدی ساخته بود که با طلوع خورشید درب آن باز و با غروب خورشید درب بسته می‌شد.

ولی مهم‌ترین روایتی که درباره استفاده از خورشید بیان شده داستان ارشمیدس دانشمند و مخترع بزرگ یونان قدیم می‌باشد که ناوگان روم را با استفاده از انرژی حرارتی خورشید به آتش کشید گفته می‌شود که ارشمیدس با نصب تعداد زیادی آئینه‌های کوچک مربعی شکل در کنار یکدیگر که روی یک پایه متحرک قرار داشته‌است اشعه خورشید را از راه دور روی کشتیهای رومیان متمرکز ساخته و به این ترتیب آنها را به آتش کشیده‌ است. در ایران نیز معماری سنتی ایرانیان باستان نشان دهنده توجه خاص آنان در استفاده صحیح و مؤثر از انرژی خورشید در زمان‌های قدیم بوده ‌است.

با وجود آنکه انرژی خورشید و مزایای آن در قرون گذشته به خوبی شناخته شده بود ولی بالا بودن هزینه اولیه چنین سیستمهایی از یک طرف و عرضه نفت و گاز ارزان از طرف دیگر سد راه پیشرفت این سیستمها شده بود تا اینکه افزایش قیمت نفت در سال ۱۹۷۳ باعث شد که کشورهای پیشرفته صنعتی مجبور شدند به مسئله تولد انرژی از راههای دیگر (غیر از استفاده سوختهای فسیلی) توجه جدی‌تری نمایند.

انرژی فتو ولتایک، تبدیل نور خورشید به الکتریسیته از میان یک سلول فتو ولتاتیک (pvs) می باشد، که بطور معمول یک سلول خورشیدی نامیده می شود. سلول خورشیدی یک ابزار غیر مکانیکی است که معمولاً از آلیاز سیلیکون ساخته شده است. نور خورشید از فتونها، یا ذرات انرزی خورشیدی ساخته شده است این فتونها مغادیر متغییر انرژی را شامل می شود مشابه طول مولد های متفاوت اسپکتروم های نوری هستند. وقتی فتونها به یک سلول فتو ولتاتیک بر خورد می کند، ممکن است منعکس شوند، مستفیم از میان آن عبور کنند، یا جذب شوند. فقط فتونها جذب شده انرژی را برای تولید الکتریسیته فراهم می کنند.وقتی که نور خورشید کافی یا انرژی توسط جسم نیمه رسانا جذب شود، الکترون از اتم های جسم جابجا می شوند.

رفتار خاصی سطح جسم در طول ساختن باعث می شود سطح جلویی سلول که برای الکترون های آزاد بیشتر پذیرش یابد.بنا براین الکترون ها بطور طبیعی به سطح مهاجرت می کنند.

زمانی که الکترون ها موقعیت n را ترک می کنند و سوراخ هایی شکل می گیرد. تعداد الکترونها زیاد است، هر کدام یک بار منفی را حمل می کنند و به طرف جلو سطح سلول می روند، در نتیجه عدم توازون بار بین سلولهای جلویی و سطوح عقبی یک پتانسیل ولتاژ شبیه قطب های مثبت ومنفی یک باطری ایجاد می شود.
وقتی که دو سطح از میان یک راه داخلی مرتبط می شود، الکتریسیته جریان می یابد. سلول فتو ولتاتیک قاعده بلوک ساختمان یک سیستم pv است. سلولهای انفرادی می توانند در اندازه هایی از حدود cm 1 تا cm10 از این سو به آن سو متغیر می شود.
با این وجود، توان ۱ یا ۲ وات تولید می کند، که انرژی کافی برای بیشتر کار بردها مناسب نیست. برای اینکه بازده انرژی را افزایش دهیم، سلولها بطور الکتریکی به داخل هوای بسته یک مدول سخت مرتبط می شود.
مدولها می توانند بیشتر برای شکل گیری یک آرایش مرتبط شوند. اصطلاح آرایش به کل صفحه انرژی اشاره می کند، اگر چه آن از یک یا چند هزار مدول ساخته شده باشد، آن تعداد مدولهای مورد نیاز می توانند بهم مرتبط شوند برای اینکه اندازه آرایش مورد نیاز (تولید انرژی) را تشکیل دهند.
اجرای یک آرایش فتو ولتاتیک به انرژی خورشید وابسته است. شرایط آب و هوایی (همانند ابر و مه) تاثیر مهمی روی انرزی خورشیدی دریافت شده توسط یک آرایش pv و در عوض، اجرایی آن دارد. بیشتر تکنولوژی مدول های فتو ولتاتیک در حدود ۱۰ درصد موثر هستند در تبدیل انرژی خورشید با تحقیق بیشتر مرتبط شوند برای اینکه این کار را به ۲۰ درصد افزایش دهند.

سلولهای pv که در سال ۱۹۵۴ توسط تحقیقات تلفنی بل bell کشف شد حساسیت یک آب سیلیکونی حاضر به خورشید را به طور خاصی آزمایش کرد. ابتدا در گذشته در دهه ۱۹۵۰،pvs برای تامین انرژی قمر های فضا در یک مورد استفاده قرار گرفتند.
موفقیت pvs در فضا کاربرد های تجاری برای تکنولوژی pvs تولید کرد. ساده ترین سیستم های فتو ولتاتیک انرژی تعداد زیادی از ماشین حساب های کوچک و ساعتهای مچی را هر روز استفاده کردند. بیشتر سیستم های پیچیده الکتریسیته را برای پمپاژ آب، انرژی ابزارهای ارتباطی، و حتی فراهم کردن الکتریسیته برای خانه هایمان فراهم می کنند.
تبدیل فتو ولتاتیک به چندین دلیل مفید است. تبدیل نور خورشید به الکتریسیته مستقیم است، بنابراین سیستم های تولید کننده مکانیکی به حجم زیادی لازم نیستند. خصوصیت مدولی انرژی فتو ولتاتیک اجازه می دهد به طور سریع آرایش ها در هر اندازه مورد نیاز یا اجازه داده شده نصب شوند.
همچنین، تاثیر محیطی یک سیستم فتو ولتاتیک حد اقل است، آب را برای سیستم نیاز ندارد پختن و تولید محصول فرعی نیست. سلولهای فتوولتاتیک، همانند باتریها، جریان مستقیم (dc) را تولید می کنند که به طور عمومی برای برای راههای کوچکی مورد استفاده است (ابزار الکترونیک). وقتی که جریان مستقیم از سلولهای فتوولتاتیک برای کاربردهای تجاری یا لحیم کردن کار برد های الکتریکی استفاده می شود. شبکه های الکتریکی بایستی به جریان متناوب (AC) برای استفاده تبدیل کننده ها تبدیل شوند، ابزارهای حالت جامد که جریان مستقیم را به جریان متناوب تبدیل می کنند. به طور تاریخی PVS در جاهای دور برای تولید الکتریسیته بکار گرفته شده است. با این وجود یک بازار برای تولید از PVS را توزیع کنند ممکن است با بی نظمی قیمتهای تبدیل و توزیع همزمان با بی نظمی الکتریکی توسعه داده شود.
جایگزین ژنراتو های کوچک مقیاس عددی در تغذیه کنندهای الکتریکی می توانند اقتصاد واعتبار سیستم توزیع را بهبود بخشد.

مصارف و کاربردهای فتوولتائیک

روشنایی خورشیدی 
در حال حاضر روشنایی خورشیدی بالاترین میزان کاربرد سیستم‌های فتوولتائیک را در سراسر جهان دارد و سالانه دهها هزار نمونه از این سیستم در سراسر جهان نصب و راه اندازی می‌گردد، مانند برق جاده‌ها و تونلها بخصوص در مناطقی که به شبکه برق دسترسی ندارند، تأمین برق پاسگاههای مرزی که دور از شبکه برق هستند، تأمین برق مناطقی شکاربانی و مناطق حفاظت شده نظیر جزیره‌های دور افتاده که جنبه نظامی دارند.

سیستم تغذیه کننده یک واحد مسکونی 
انرژی مورد نیاز کلیه لوازم برقی منازل (شهری و روستایی) و مراکز تجاری را می‌توان با استفاده از پنلهای فتوولتائیک و سیستمهای ذخیره کننده و کنترل نسبتاً ساده، تأمین نمود.

سیستم پمپاژ خورشیدی 
سیستم پمپهای فتوولتائیک قابلیت استحصال آب از چاهها، قنوات، چشمه‌ها، رودخانه‌ها و ….. را جهت مصارف متنوعی دارا می‌باشد. 

سیستم تغذیه کننده ایستگاههای مخابراتی و زلزله نگاری 
اغلب ایستگاههای مخابراتی و یا زلزله نگاری در مکانهای فاقد شبکه سراسری و صعب العبور و یا در محلی که احداث پست فشار قوی به فشار ضعیف و تأمین توان الکتریکی ایستگاه مذکور صرفه اقتصادی و حفاظت الکتریکی ندارد نصب شده‌اند.

ماشین حساب، ساعت، رادیو، ضبط صوت و وسایل بازی کودکانه یا هر نوع وسیله‌ای که تاکنون با باطری خشک کار می‌کرده‌است یکی دیگر از کاربردهای این سیستم می‌باشد
مثلاً ژاپن در سال ۱۹۸۳ حدود ۳۰ میلیون ماشین حساب خورشیدی تولید کرده‌است که سلولهای خورشیدی بکار گرفته در آنها مساحتی حدود ۲۰ هزار متر مربع و توان الکتریکی معادل ۵۰۰ کیلووات داشته‌اند.

نیروگاههای فتوولتائیک 
همزمان با استفاده از سیستم‌های فتوولتائیک در بخش انرژی الکتریکی مورد نیاز ساختمانها اطلاعات و تجربیات کافی جهت احداث واحدهای بزرگ‌تر حاصل گردید و همه اکنون در بسیاری از کشورهای جهان نیروگاه فتوولتائیک در واحدهای کوچک و بزرگ و به صورت اتصال به شبکه و یا مستقل از شبکه نصب و راه اندازی شده‌است ولی این تأسیسات دارای هزینه ساخت، راه اندازی و نگهداری بالایی می‌باشند که فعلاً مقرون به صرفه و اقتصادی نیست.

یخچالهای خورشیدی 
از یخچالهای خورشیدی جهت سرویس دهی و ارائه خدمات بهداشتی و تغذیه‌ای در مناطق دور افتاده و صعب العبور استفاده می‌گردد. عملکرد مناسب یخچالهای خورشیدی تا حدی بوده‌است که در طی ۵ سال گذشته بیش از ۱۰۰۰۰ یخچال خورشیدی برای کاربردهای بهداشتی و درمانی در سراسر آفریقا راه اندازی شده‌است.

سیستم تغذیه کننده پرتابل یا قابل حمل 
قابلیت حمل و نقل و سهولت در نصب و راه اندازی از جمله مزایای این سیستم‌ها می‌باشد بازده توان این سیستم‌ها از ۱۰۰ وات الی یک کیلو وات تعریف شده‌است. از جمله کاربردهای آن می‌توان به تأمین برق اضطراری در مواقع بروز حوادث غیر مترقبه، سیستم تغذیه کننده یک چادر عشایری و کمپ‌های جنگلی اشاره نمود.

Powered by WPeMatico

در تاريخ 02/بهمن/1393 بدون دیدگاه برچسب ها :

درباره نويسنده

وبسایت

دیدگاه خود را بیان کنید


حق نشر © انتشار نوشته هاي اين وبلاگ در سايت ها و نشريات تنها با ذکر نام و درج لينک مجاز است