با طرز کار سیستم های خورشیدی آشنا شوید

در این مطلب از خانه معماری قصد داریم شما عزیزان را با طرز کار سیستم های خورشیدی آشنا کنیم. با ما همراه باشید.

طرز کار سیستم های خورشیدی: انرژی ستاره خورشید

خورشید تنها ستاره منظومه شمسی است که منتهی گرمای وجودی خود را بدون هیچ چشمداشتی بر این کره خاکی ارزانی داشته تا بشر از این موقعیت و به بهترین شکل برای مصارف خود بهره ببرد. خورشید ستاره قدرتمندی است که بدون تولید دی اکسید کربن همواره و بدون تمام شدن برای نوع بشر به رایگان انرژی تولید می کند. اگر ماشین حسابهای خورشیدی را دیده باشید، حتما این نکته نظرتان را جلب کرده که حتی دکمه خاموش ندارند . دستگاه هایی که نیاز مبرم به باتری ندارند و تا زمانی که نور به اندازه کافی وجود داشته باشد کار می کنند.

این تکنولوژی متعلق به سالهای قبل است، ولی در سال های اخیر پنل های خورشیدی بزرگتری را در جاده ها و کارخانجات مشاهده می شود. از جمله: چراغ های راهنمایی خورشیدی ، لامپهای روشنایی جاده ها و حتی آبگرمکن های خورشیدی. در اینجا می خواهیم شما را با مکانیزم و فرآیند تولید انرژی الکتریکی از انرژی خورشیدی آشنا کنیم. خورشید و دیر منابع نور دارای انرژی هستند. در اثر برخورد نور به یک شی، انرژی آن تبدیل به گرما می شود. مثال ساده زمانی است که در زیر آفتاب مشغول حمام آفتاب هستید. ولی انرژی نور بعد از تابش به یک سری مواد خاص تبدیل به انرژی الکتریکی می شود. این انرژی تبدیل به جریان الکتریکی قابل استفاده می شود.

تبدیل انرژی خورشیدی به الکتریسیته از گذشته تا به امروز

در گذشته و در روشهای قدیمی برای تبدیل انرژی خورشید به برق، از کریستالهای سیلیکونی بزرگ استفاده می شد . سیلیکون به راحتی از پس این کار برمی آید، چرا که الکترونها بعد از تابش نور به حرکت در می آیند و تولید جریان الکتریکی می کنند. بزرگ بودن کریستال ها و هزینه بالای ارتقا دادن آن ها یکی از عیب های این روش است. امروزه پیشرفت های زیاد و پی در پی در زمینه تکنولوژی ساخت قطعات کوچکتر و ارزان تر کردن بسته های سیلیکونی مثل copper-indium-gallium-selenide که از قابلیت فرم دهی به فیلم های منعطف برخوردارند، رخ داده است. البته لازم است بدانید این فیلم های باریک توانمندی سیلیکون در تبدیل انرژی خورشیدی به الکتریسیته را ندارند.

خوب است بدانید در حال حاضر هزینه استفاده از انرژی خورشید حداقل ۵ برابر گران تر از مصرف برق معمولی است. از این رو هنوز از آن به صورت فراگیر استفاده نمی شود. به عبارتی تنها دولت ها از آن استفاده می کنند و استفاده شخصی از برق خورشیدی موکول به آینده است.

چگونگی تبدیل انرژی نور به برق توسط یک سلول خورشیدی

نام دیگر سلول های خورشیدی، فتوولتاییک ( photovoltaic ) می باشد. تمامی سلول های خورشیدی دارای یک یا چند میدان الکتریکی در خود هستند که ولتاژ تولید می کنند. در یک کریستال ، پیوندها متشکل از الکترون هستند و بین تمام اتم های کریستال تقسیم شده اند . زمانی که نور به سطح کریستال می تابد جذب می شود . نور جذب شده یکی از الکترونها در یکی از اتم ها را تحریک کرده و آن را به سطوح بالاتر انرژی هدایت می کند . این الکترون با این انرژی و با استفاده از میدان الکتریکی موجود ، در یک مسیر مشخص و با آزادی بیشتر نسبت به حالت قبلی که در بند بود، به حرکت درمی آید.

لازم است بدانید حرکت آزادانه الکترون به معنی ایجاد جریان می باشد . تنها با وصل کردن یک سیم مسی به بالا و پایین این سلول خورشیدی می توان به راحتی جریان تولید شده تسخیر کرد. این جریان به همراه ولتاژ حاصل از میدان الکتریکی ، توان الکتریکی را تشکیل می دهند . همان توانی که مشخصه یک سلول خورشیدی می باشد. برای مثال: سلول ۵ وات. سلول های ۱۲ ولتی معمولاً ۱۶ تا ۲۰ ولت خروجی دارند. برای رگوله کردن این ولتاژ از کنترل کننده شارژ استفاده می شود. این کنترل کننده دقیقا مانند رگولاتورهای ولتاژ کار می کند.

نکته

اگر مدار DC باشد از خروجی این کنترل کننده مستقیما به آن می رود، ولی در صورتی که مصرف کننده AC باشد، باید ولتاژ خروجی کنترل کننده را ابتدا به باتری های قابل شارژ و سپس به یک مدار اینورتور که وظیفه اش تبدیل سیگنا DC به AC می باشد ، داد.