فواید انرژی خورشیدی

تاریخچه
شناخت انرژی خورشیدی و استفاده از آن برای منظورهای مختلف به زمان پیشاتاریخ بازمی‌گردد. شاید به دوران سفالگری، در آن هنگام روحانیون معابد به کمک جام‌های بزرگ طلائی صیقل داده شده و پرتو خورشید، آتشدان‌های محراب‌ها را روشن می‌کردند. یکی از فراعنه مصر باستان 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 باستان است 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 داشته، پرتو خورشید را از راه دور روی کشتی‌های رومیان متمرکز ساخته و به این ترتیب آنها را به آتش کشیده‌است. در تاریخ ایران باستان نیز معماری سنتی ایرانیان باستان نشان دهنده توجه خاص آنان در استفاده صحیح و مؤثر از انرژی خورشید در زمان‌های قدیم بوده‌است.
انرژی خورشیدی
انرژی خورشیدی منحصربه‌فردترین منبع انرژی تجدیدپذیر در جهان است و منبع اصلی تمامی انرژی‌های موجود در زمین است. انرژی خورشیدی به صورت مستقیم و غیرمستقیم می‌تواند به اشکال دیگر انرژی تبدیل گردد. به‌طور کلی انرژی متصاعد شده از خورشیدی در حدود ۳٫۸ در ۱۰۲۳ کیلووات در ثانیه است.انرژی خورشید همانند سایر انرژی‌ها بطور مستقیم یا غیر مستقیم می‌تواند به دیگر اشکال انرژی همانند گرما و الکتریسیته و… تبدیل شود. اما موانعی شامل (ضعف علمی و تکنیکی در تبدیل بعلت کمبود دانش و تجربه میدانی – متغیر و متناوب بودن مقدار انرژی به دلیل تغییرات جوی و فصول سال و جهت تابش – محدوده توزیع بسیار وسیع) موجب شده تا استفاده کمی از این انرژی صورت گیرد. استفاده ازمنابع عظیم انرژی خورشید برای تولید انرژی الکتریسته، استفاده دینامیکی، ایجاد گرمایش محوطه‌ها و ساختمان‌ها، خشک کردن تولیدات کشاورزی و تغییرات شیمیایی و… اخیراً شروع گردیده‌است.
کاربرد انرژی خورشیدی
آبگرمکن‌های خورشیدی و حمام خورشیدی – گرمایش و سرمایش ساختمان و تهویه مطبوع خورشیدی- آب شیرین کن خورشیدی
خشک کن خورشیدی-اجاق های خورشیدی-دستگاه های خوراک پذی-کوره های خورشیدی-خانه های خورشیدی- انرژی الکتریکی خورشیدی- نیروگاه حرارتی-خورشیدی
تولید برق خورشیدی فتو ولتاییک
تولید برق خورشیدی فتو ولتاییک
فتو ولتاییک یا به اختصار PV، یکی از انواع سامانه‌های تولید الکتریسیته از نور خورشید است. در این روش با بکارگیری سلول خورشیدی، تولید مستقیم الکتریسیته از تابش خورشید امکان‌پذیر می‌شود. الکتریسیته یا می‌تواند به طور مستقیم از انرژی خورشید تولید شود و ابزارهای فتوولتایک استفاده کند یا به طور غیر مستقیم از ژنراتورهای بخار ذخایر حرارتی خورشیدی را برای گرما بخشیدن به یک سیال کاربردی مورد استفاده قرار می‌دهند. چین از نظر تولید برق از این منبع در راس جهان قرار دارد. ایران با داشتن حدود ۳۰۰ روز آفتابی در سال جزو بهترین کشورهای دنیا در زمینه پتانسیل انرژی خورشیدی در جهان است. با توجه به موقعیت جغرافیای ایران و پراکندگی روستای در کشور، استفاده از انرژی خورشیدی یکی از مهمترین عواملی است که باید مورد توجه قرار گیرد. استفاده از انرژی خورشیدی یکی از بهترین راه‌های برق‌رسانی و تولید انرژی در مقایسه با دیگر مدل‌های انتقال انرژی به روستاها و نقاط دور افتاده در کشور از نظر هزینه، حمل‌ونقل، نگهداری و عوامل مشابه است.
انرژی خورشیدی برق را یک روزه به روستاهای دورافتاده می برد
سوالات و پاسخ در مورد مزیت های نصب سیستم های خورشیدی برای تامین برق روستائیان :
هزینه تامین برق روستاها از طریق کابل چه تفاوتی با پنل‌های خورشیدی دارد؟
سازمان انرژی های نو ایران هزینه های انتقال برق از طریق کابل به روستاهایی که با شبکه سراسری توزیع برق فاصله زیادی دارند محاسبه کرده است. محاسبه هزینه تامین انرژی این روستاها از طریق صفحات خورشیدی یا همان سیستمهای فتوولتائیک و مقایسه این هزینه با هزینه های انتقال برق از طریق کابل نشان می دهد نصب پنل های خورشیدی بسیار به صرفه و توجیح پذیرتر است. طوری که بسته به بعد دوری روستا از شبکه توزیع برق در بعضی مواقع حتی این هزینه ها نصف می شود.
هزینه نصب سیستم خورشیدی برای هر خانه روستایی چقدر است؟
به طور متوسط ۱۵ میلیون تومان
نصب این سیستم برای هر خانه روستایی چقدر زمان نیاز دارد؟
زمان مورد نیاز معمولا یک روز است.
با نصب پنل ها آیا باز هم قطعی برق رخ می دهد؟
قطعی برق در سیستم خورشیدی معنایی ندارد. اما در سیستم خورشیدی مدیریت مصرف انرژی یکی از فاکتورهای مهم است. در اصل پنل خورشیدی شارژی است به این گونه برق مصرفی در طول روز یا شب باید به اندازه ای باشد که شارژ باطری ها خالی نشود.این باطری ها دائما در حال شارژ هستند وقتی هوا روشن می شود پنل ها شروع می کنند به تولید برق که کل این سیستم بصورت اتوماتیک به قسمت شارژ کنترولر وصل می شود. شارژ کنترولر این برق را به برق ۲۲۰ ولت تبدیل می کند و آن را به مصرف کننده تحویل می دهد. در واقع پنل مدام در حال شارژ باطری است اما وقتی مصرف برق زیاد باشد شارژ کنترولر نمی تواند برق ۲۲۰ ولت را تحویل دهد که در نتیجه برق قطع می شود و کل دستگاه خاموش می شود. در تابستان چون طول روز طولانی است شارژ باطری معمولا افت نمی کند اما در زمستان روز کوتاه تر است و باطری ها زودتر خالی می شوند.در واقع این پنل ها نسل جدیدی از سیستم تولید برق است و باید در مصرف آن صرفه جویی کرد.
نمایی از یک چادر عشایری که برق آن توسط سیتمهای فتوولتائیک تأمین می گردد
ظرفیت تولید برق پنل های خورشیدی در خانه های روستایی و شهری چه تفاوتی دارد؟
برای خانه های روستایی ظرفیت ۱٫۵ کیلو وات و برای خانه های شهری ۳ تا ۴ کیلو وات است. مثلا برای یک خانه روستایی این ظرفیت برای روشنایی منزل، مصرف یخچال و تلویزیون به طور همزمان جوابگو است.
بنابراین باید هزینه نصب صفحات خورشیدی در شهرها و روستاها نیز متفاوت باشد؟
بله ظرفیت تولید برق در شهرها تقریبا ۲ برابر روستاهاست به همین دلیل هزینه نصب این سیستم ها در شهرها بیشتر است و تقریبا حدود ۵۰ میلیون تومان برای هر خانه هزینه دارد. البته هزینه بالای نصب این پنل ها به دلیل وارداتی بودن تجهیزات آن است اگر بتوانیم این تجهیزات را در داخل تولید کنیم هزینه نصب طبق برآوردها تا ۵ میلیون تومان کاهش می یابد.البته نصب این پنل ها امتیازات ویژه ای دارد اینکه بعد از نصب هزینه نگهداری ندارد و پنل ها ۲۰ تا ۲۵ سال قابل استفاده هستند باطری های شارژی هم هر سال باید تعویض شوند. از طرفی با نصب پنل خورشیدی دیگر هیچ هزینه ای برای برق نمی پردازیم.
همانگونه که از کاربردهای سیستم خورشیدی بر می آید امروزه در بسیاری از نقاط جهان، بیشترین کاربرد این سیستمها در کاربردهای خارج از شبکه و سیستمهای قابل حمل می باشد. این کاربردها با توجه به عدم امکان انتقال شبکه سراسری برق به کلیه نقاط و بویژه عدم توجیه اقتصادی و فنی برای در اختیار قراردادن شبکه ۲۰ کیلوولت برای برخی از نقاط راه حل مناسبی بوده و توجیه اقتصادی نیز در این زمینه دارد. سادگی و سهولت در نصب، راه اندازی، حمل و نقل و ضریب اطمینان بالا، همخوانی با طبیعت و همچنین عدم نیاز به سوخت و مشکلات سوخت رسانی بویژه در مناطق صعب العبور که بعضا اسکان عشایر نیز در آن مناطق می‎باشد، باعث شده که استفاده از سیستم‎های فتوولتائیک درجایگاهی بالاتر از دیزل ژنراتورها قرار گیرد.
تا کنون چند روستا در کشور به نصب صفحات خورشیدی مجهز شده اند؟
بیش از ۶۰ روستا در کشور از طریق این پنل ها تامین انرژی شده اند. طرح برقرسانی روستایی به ظرفیت ۶۸ کیلووات در سال ۱۳۸۵ ابتدا در استان قزوین با هدف بررسی عملکرد سیستمهای فتوولتائیک در نواحی دارای شرایط خاص (مسیرهای صعب العبور و شرایط نامناسب جوی) آغاز شد.

نتیجه گیری
به طور کلی میتوان نتیجه گرفت که به منظور تامین روشنایی مورد نیازاماکنی نظیر پارک ها و پارکینگ ها و…نصب سیستم های فتوولتاییک مناسب بوده وتکنولوژی های جدید در زمینه ساخت سلول های خورشیدی،نوید دهنده کاهش هزینه ها در دهه های آینده میباشد وبا کاهش هزینه های تولید،توسعه مداوم کاربردهای تجاری سلول های خورشیدی مورد تضمین قرار میگیرد.