سیستم خورشیدی چیست و چگونه برق تولید می‌کند؟
| مرحله | چه اتفاقی می‌افتد؟ | خروجی |
|---|---|---|
| ۱. دریافت نور | سلول‌های فتوولتائیک فوتون‌های نور را جذب می‌کنند. | حرکت بار الکتریکی در سلول |
| ۲. تولید DC | سلول‌ها و پنل‌های متصل، جریان مستقیم تولید می‌کنند. | برق DC |
| ۳. بهینه‌سازی | ردیاب نقطه بیشینه توان در اینورتر یا شارژکنترلر بهترین نقطه کار را پیدا می‌کند. | بیشترین توان قابل‌دسترس |
| ۴. تبدیل | اینورتر برق DC را به برق متناوب هماهنگ با مصرف‌کننده تبدیل می‌کند. | برق AC |
| ۵. مصرف یا ذخیره | برق در همان لحظه مصرف، در باتری ذخیره یا طبق طراحی به شبکه تزریق می‌شود. | انرژی قابل‌استفاده |
سیستم خورشیدی دقیقاً چیست؟
وقتی در ساختمان‌های مسکونی از «سیستم خورشیدی» صحبت می‌کنیم، معمولاً منظور سامانه فتوولتائیک یا PV است؛ نه آبگرمکن خورشیدی. آبگرمکن از تابش خورشید برای گرم‌کردن سیال استفاده می‌کند، اما پنل فتوولتائیک مستقیماً برق تولید می‌کند. یک سامانه کامل فقط پنل نیست و می‌تواند اینورتر، سازه نصب، کابل، تابلوهای حفاظتی، کنتور، تجهیزات پایش و در صورت نیاز باتری داشته باشد.
برای دیدن مسیر عملی از بازدید محل و طراحی تا نصب و راه‌اندازی، صفحه خدمات جامع سیستم خورشیدی سولار وان را ببینید.
وزارت انرژی آمریکا توضیح می‌دهد که فناوری فتوولتائیک مستقیماً نور را به انرژی الکتریکی تبدیل می‌کند. طبق بیان دقیق وزارت انرژی آمریکا:
“Photovoltaic (PV) materials and devices convert sunlight into electrical energy.”
سلول خورشیدی چگونه از نور برق می‌سازد؟
بخش فعال سلول معمولاً از ماده نیمه‌رسانا، اغلب سیلیکون، ساخته می‌شود. انرژی نور به الکترون‌ها منتقل می‌شود و ساختار داخلی سلول، بارهای الکتریکی را به حرکت جهت‌دار وادار می‌کند. اتصال‌های فلزی روی سلول این جریان را جمع می‌کنند. چند سلول یک ماژول یا پنل را می‌سازند؛ چند پنل سری یا موازی نیز آرایه خورشیدی را تشکیل می‌دهند.
پنل برق DC تولید می‌کند؛ یعنی جهت جریان ثابت است. بیشتر وسایل رایج ساختمان با برق AC کار می‌کنند. اینورتر این دو دنیا را به هم وصل می‌کند. در سیستم متصل به شبکه، اینورتر همچنین باید ولتاژ، فرکانس و فاز خروجی را با شبکه هماهنگ کند. در سیستم باتری‌دار، اینورتر هیبریدی یا شارژکنترلر مدیریت شارژ و دشارژ را نیز بر عهده می‌گیرد.
برق تولیدشده کجا می‌رود؟
اولویت جریان انرژی به نوع طراحی بستگی دارد. در یک سیستم متصل به شبکه معمولاً بارهای روشن ساختمان ابتدا از تولید لحظه‌ای خورشیدی استفاده می‌کنند؛ کمبود از شبکه گرفته می‌شود و مازاد، اگر قرارداد و کنتور اجازه دهد، به شبکه می‌رود. در سیستم منفصل از شبکه، مازاد روز باتری را شارژ می‌کند تا شب یا زمان کم‌تابش مصرف شود. سیستم هیبریدی می‌تواند هم‌زمان شبکه، پنل و باتری را مدیریت کند.
یک سیستم ۵ کیلوواتی چقدر انرژی می‌دهد؟
عدد ۵ کیلووات ظرفیت نامی است، نه تولید ثابت در تمام روز. برای برآورد سریع می‌توان ظرفیت را در «ساعت خورشیدی معادل» و ضریب عملکرد کل ضرب کرد. اگر یک محل در روز ۵ ساعت خورشیدی معادل داشته باشد و ضریب واقعی سامانه را ۰٫۸ در نظر بگیریم، تولید تقریبی چنین است:
۵ کیلووات × ۵ ساعت × ۰٫۸ = حدود ۲۰ کیلووات‌ساعت در روز
این فقط برآورد است. سایه، جهت و شیب پنل، گردوغبار، دمای سلول، کیفیت کابل و اینورتر، اختلاف پنل‌ها و محدودیت شبکه روی نتیجه اثر دارند. طراحی حرفه‌ای باید از داده تابش محل، پروفایل مصرف و بازدید سایه استفاده کند؛ تعداد پنل به‌تنهایی معیار کافی نیست.
پرسش‌های متداول
آیا پنل خورشیدی در شب برق تولید می‌کند؟
خیر؛ پنل فتوولتائیک در نبود نور قابل‌استفاده تولید مؤثری ندارد. مصرف شب باید از باتری، شبکه یا منبع پشتیبان تأمین شود.
آیا پنل در روز ابری کار می‌کند؟
بله؛ تابش پراکنده از ابرها عبور می‌کند، اما توان معمولاً کمتر و متغیرتر از روز صاف است. مقدار دقیق به ضخامت ابر و تابش همان محل بستگی دارد.
آیا با نصب پنل، همیشه برق داریم؟
نه لزوماً. سیستم متصل به شبکه معمولی هنگام قطع شبکه برای ایمنی خاموش می‌شود؛ برق پشتیبان به اینورتر مناسب، جداسازی ایمن و معمولاً باتری نیاز دارد.