انرژی خورشیدی و مزایا و معایب آن چیست ؟

انرژی خورشیدی چیست؟

انرژی خورشیدی فراوان ترین منبع انرژی است، به صورتی که حتی در هوای ابری نیز می توان از آن استفاده کرد. میزان دریافت انرژی خورشیدی توسط زمین حدود 10،000 برابر بیشتر از اندازه ای است که بشر مصرف می کند.

فناوری‌های مربوط به انرژی خورشیدی می‌توانند برای مصارف مختلفی همچون گرمایش، سرمایش، روشنایی طبیعی، الکتریسیته و سوخت را استفاده شوند. این فناوری ها، نور خورشید را از طریق پنل های فتوولتائیک یا از طریق آینه هایی که تشعشعات خورشیدی را متمرکز می کنند به انرژی الکتریکی تبدیل می کنند.

اگرچه همه کشورها به یک اندازه از انرژی خورشیدی برخوردار نیستند، اما امکان تامین بخشی از انرژی مورد نیاز، در هر کشوری فراهم است.

هزینه تولید پنل های خورشیدی در یک دهه گذشته به شدت کاهش یافته است و آنها را نه تنها مقرون به صرفه ساخته، بلکه اغلب ارزان ترین نوع برق کرده است. پنل‌های خورشیدی تقریباً 30 سال عمر می‌کنند و بسته به نوع ماده‌ای که در ساخت استفاده می‌شود، رنگ‌های مختلفی دارند.

موارد استفاده از انرژی خورشیدی

این روزها، استفاده از انرژی خورشیدی دیگر فقط یک رویای محیط زیستی که صرفا به عنوان مفهومی تماما علمی که در دانشگاه ها مورد بررسی قرار میگیرد، نیست. امروزه روش های کاربردی بسیاری برای استفاده از انرژی خورشیدی در منازل، وجود دارد. هر چند، مانند هر پیشرفت تکنولوژیکی دیگری، مزایا و معایب آن باید مورد بررسی قرار گیرد، با این وجود هر روزه تعداد بیشتری از منازل در سراسر جهان به استفاده از این انرژی پاک روی می آورند.

بهره مندی از انرژی خورشیدی دیگر فقط به معنای انجام هزینه برای خرید پانل های خورشیدی سقفی نیست، بلکه در حال حاضر انواع مختلفی از دستگاه‌های خورشیدی مستقل وجود دارد که استفاده از انرژی خورشیدی را در منازل فراهم می آورند و همچنین کیت‌های پانل‌های خورشیدی که با رویکرد  استفاده توسط “افراد غیرمتخصص” ساخته می شوند،  به هر کسی اجازه می‌دهد یک سیستم خورشیدی کوچک برای استفاده‌های خاص خانه خود ایجاد کند. موارد زیر بخشی از مصارف خانگی انرژی خورشیدی می باشد :

1-فن های تهویه خورشیدی

فن های تهویه از هر نوعی که باشند بسیار کاربردی هستند، زیرا با خروج هوای گرم از ساختمان ها، به کاهش هزینه های سرمایش ساختمان کمک می کنند. فن های تهویه هوا به طور عمومی از جریان الکتریکی ساختمان استفاده می نمایند و همین، مصرف انرژی الکتریکی بیشتری را به همراه دارد. اما استفاده از فن های تهویه خورشیدی که دارای پانل های کوچکی از سلول های فوتوالکتریک هستند، نیاز این تجهیزات را به استفاده از انرژی الکتریکی مرتفع می نماید

2-گرمایش خورشیدی برای استخرها

استخر یکی از بزرگترین لذت های تابستان است در حالی که سرد بودن آب استخر یکی از چالش های این ورزش مفرح است . برای رفع این مشکل، می توانید یک پتوی خورشیدی اضافه کنید که آب را گرم می کند. پتوی شناور امکان جذب گرمایش خورشید و انتقال آن به آب استخر را فراهم می آورد.

همچنین، می توانید از تکنولوژی بالاتری با نصب یک سیستم گرمایش آب خورشیدی کامل بهره مند شوید . این سیستم از پانل‌های گرمایش خورشیدی استفاده می‌کند که روی سقف خانه شما نصب می شوند؛ آب استخر از طریق مجموعه ای از لوله ها به این سلول ها منتقل شده و به استخر باز می گردد و در این فرایند، دمای آب در استخر به تدریج افزایش می یابد.

3-آبگرمکن های خورشیدی

دو نوع سیستم خورشیدی برای جایگزینی با آبگرمکن های سنتی وجود دارد.سیستم‌های فعال آب گرم خورشیدی از پمپ‌های گردش مکانیکی استفاده می‌کنند که آب یا سیال دیگر را از پانل‌های جمع‌آوری حرارت پشت بام به داخل مخزن ذخیره ارسال می‌کنند. سیستم‌های آب گرم غیرفعال فاقد اجزای مکانیکی همچون پمپ هستند که بر اساس فیزیک ساده افزایش طبیعی گرما کار می‌کنند. در ادامه این دو نوع سیستم، مورد بررسی قرار میگیرند.

سیستم خورشیدی فعال گرمایش آب :

• سیستم های گردش مستقیم دارای یک پمپ هستند که آب ساختمان را از طریق کلکتورهای خورشیدی گرم کرده و به داخل خانه ارسال میکند. این سیستم ها در آب و هوای معتدل که نگرانی از یخ زدن آب در لوله ها وجود ندارد، به خوبی کار می کنند.
• سیستم‌های گردش غیرمستقیم از یک مایعی که یخ نمی زند، استفاده می‌کنند که بین کلکتورهای خورشیدی و مبدل حرارتی یعنی قسمتی که انرژی را به آب منتقل می کند، گردش می نماید. و سپس به درون ساختمان انتقال می‌یابد. این سیستم ها معمولاً در مناطقی که امکان یخ زدن آب در لوله ها وجود دارد، استفاده می شود.

سیستم های غیرفعال آبگرمکن خورشیدی :

سیستم های غیرفعال آبگرمکن خورشیدی به طور قابل توجهی ارزان تر از سیستم های فعال هستند، اما معمولا کارایی کمتری دارند. دو نوع اصلی از سیستم های غیرفعال وجود دارد:

• سیستم‌های غیرفعال جمع‌آوری-ذخیره‌ای یکپارچه بیشتر در مناطقی استفاده می‌شوند که به ندرت دماهای انجماد را تجربه میکنند. در این سیستم ها، کلکتور خورشیدی در مخزن ذخیره، تجمیع شده است و از این طریق درست به مانند گرم شدن اتاق از طریق تابیدن خورشید بر پنجره های خانه، آب داخل مخزن ذخیره را گرم می نماید.
• سیستم های ترموسیفون طوری طراحی می شوند که مناسب شرایطی باشند که در آن کلکتور خورشیدی پایین تر از مخزن ذخیره قرار می گیرد. هنگامی که که کلکتور آب را گرم می کند، به طور طبیعی به داخل مخزن ذخیره صعود می نماید. نصب سیستم باید با دقت انجام شود زیرا مخازنی که معمولاً روی سقف نصب می شوند، وزن زیادی دارند.

در نگاه اول، هزینه زیادی برای نصب یک آبگرمکن خورشیدی به نظر می آید که باید صرف شود؛ اما با یک حساب سرانگشتی متوجه میشوید که این سیستم دوستدار محیط زیست و ظرف کمتر از بیست سال هزینه های خود را مستهلک می نماید.

4- گرمایش خانه به وسیله انرژی خورشیدی

از انرژی خورشید می توان برای گرم کردن کل خانه نیز به یکی از دو روش پیش رو استفاده کرد. هر چند پیشنهاد این سیستم ها بیشتر مناسب افرادی است که به طور جدی قصد ساخت ساختمان دوستدار محیط زیست را دارند. زیرا به سرمایه گذاری اولیه قابل توجهی نیاز دارند.

سیستم های خورشیدی آب گرم؛

سیستم هایی که به هدف استفاده از انرژی خورشیدی برای گرم کردن خانه ساخته می شوند، مدل بزرگ شده آبگرمکن های خورشیدی هستند، با این تفاوت که به جای ذخیره در یک مخزن و ارسال به لوله های مصرف آب، آب گرم را جهت گرم کردن ساختمان به رادیاتورها یا لوله های کف زمین انتقال می دهد. این سیستم ها هر دو هدف تامین آب گرم و گرمایش ساختمان را فراهم می آورند.

سیستم های خورشیدی هوای گرم

همچنین مدل دیگری از سیستم‌های گرمایش خانه وجود دارند که از هوای گرم به جای آب یا مایعات دیگر به عنوان وسیله‌ای برای انتقال گرما در ساختمان استفاده می‌کنند. این سیستم‌ها با جمع‌آوری و گردش هوایی که بر روی سقف یا دیوار توسط خورشید گرم شده است کار می‌کنند. به عنوان مثال، می توان از نوعی از کاشی های سفالی بر روی سقف استفاده کرد که دارای کانال های هوایی جهت گردش هوای گرم به داخل ساختمان باشند.

خانه هایی که از گرمایش خورشیدی با هوای گرم استفاده می کنند، اغلب دارای سقف یا سطوح جانبی ای هستند که برای جذب گرما طراحی شده اند. بسیاری از این سیستم ها دارای نوعی فن گردشی برای توزیع هوای گرم هستند. این سیستم ها را میتوان نسخه پیشرفته تر اتاق های آفتابگیر قدیمی که با دریافت انرژی خورشیدی از طریق پنجره های بزرگ اتاق را گرم میکردند، دانست.

مزایا و معایب استفاده از انرژی خورشیدی چیست؟

آیا می دانستید انرژی ای که زمین در طی یک ساعت از طریق تابیدن خورشید دریافت میکند، می تواند نیازهای انرژی جهان را برای یک سال برآورده کند؟ بدون شک خورشید منبع انرژی قدرتمندی است و با وجود اینکه توانایی استفاده از تمام انرژی آن را نداریم ، اما دریافت همان میزان قابل جمع آوری، تغییرات مثبت بسیاری را برای سیاره مان به همراه خواهد داشت.

علی رغم انتقاداتی که در گذشته به دلیل گرانی یا ناکارآمد بودن سیستم های انرژی خورشیدی وجود داشت، اکنون ثابت شده است که انرژی خورشیدی نقش بسیار موثری را نه تنها برای محیط زیست بلکه برای اقتصاد خصوصی ایفا میکند.

به لطف اعطای کمک هزینه های خرید پانل های خورشیدی که در بسیاری از کشورها وجود دارد و همچنین قیمت های رقابتی فزاینده در بازار، انرژی خورشیدی به منبع اصلی تامین انرژی برای خانواده های بیشتری در بسیاری از کشورهای جهان تبدیل شده است. این فناوری در سال‌های گذشته به شدت بهبود یافته است و با ساخت سیستم‌های ذخیره باتری خورشیدی پیشرفت قابل توجهی در زمینه کارآمد تر شدن این تکنولوژی حاصل شده است که انرژی خورشیدی را به منبع بسیار قابل اعتمادتری به عنوان انرژی پاک تبدیل می‌کند.

با این حال، استفاده از هر تکنولوژی ای مزایا و معایب خود را دارد، جدول زیر به طول خلاصه بخشی از این مزایا و معایب را نشان میدهد.

[row]

[col span=”6″ span__sm=”12″]

[ux_price_table title=”معایب استفاده از انرژی خورشیدی” depth_hover=”1″]

[bullet_item text=”هزینه”]

[bullet_item text=”وابستگی به وضعیت آب و هوا”]

[bullet_item text=”ذخیره انرژی خورشیدی گران است”]

[bullet_item text=”از فضای زیادی استفاده می کند”]

[/ux_price_table]

[/col]
[col span=”6″ span__sm=”12″]

[ux_price_table title=”مزایای استفاده از انرژی خورشیدی”]

[bullet_item text=”منبع انرژی تجدیدپذیر”]

[bullet_item text=”هزینه مصرف برق را کاهش می دهد”]

[bullet_item text=”استفاده های متنوع”]

[bullet_item text=”هزینه های نگهداری پایین”]

[bullet_item text=”بهره مندی از تکنولوژی پیشرفته”]

[/ux_price_table]

[/col]

[/row]

منبع انرژی تجدید پذیر

در میان تمام مزایای استفاده از پنل های خورشیدی، مهمترین نکته این است که انرژی خورشیدی یک منبع انرژی تجدید پذیر واقعی است . در تمام جهان قابل استفاده بوده و هر روز در دسترس است و  برخلاف برخی دیگر از منابع انرژی ، نمی‌توانیم انرژی خورشیدی را تمام کنیم .

تا زمانی که خورشید در اختیار ما باشد، انرژی خورشیدی قابل دسترسی خواهد بود، بنابراین نور خورشید برای حداقل 5 میلیارد سال زمانی که به گفته دانشمندان خورشید در حال مرگ است، در دسترس ما خواهد بود.

هزینه مصرف برق را کاهش می دهد.

از آنجایی که برخی از نیازهای مصرف انرژی خود را با برق تولید شده توسط خورشید تامین خواهید کرد، هزینه روی قبض برق شما کاهش می یابد . اینکه این کاهش هزینه چقدر است، به اندازه تامین نیاز خود از انرژی خورشیدی و حجم کلی مصرف برق یا گرما در ساختمان شما دارد.

علاوه بر این، نه تنها در قبض برق صرفه جویی می کنید، بلکه امکان فروش برق مازاد از مصرف خود را به شبکه انرژی منطقه خود دارید.

 کاربردهای های متنوع انرژی خورشیدی

انرژی خورشیدی را می توان برای اهداف مختلفی استفاده کرد. شما می توانید از انرژی خورشیدی، برق (فتوولتائیک) یا گرما ( گرمایی خورشیدی) تولید کنید. همچنین میتوان برای تامین برق در مناطق دور از شبکه های انرژی الکتریسیته، تقطیر آب در مناطقی که منابع آب پاک محدودی دارند و برای تامین انرژی ماهواره ها در فضا استفاده کرد.

هزینه های نگهداری کم

سیستم های انرژی خورشیدی معمولاً به تعمیر و نگهداری زیادی نیاز ندارند . شما فقط باید آنها را نسبتاً تمیز نگه دارید، بنابراین چند بار در سال نیاز به تمیز کردن این تجهیزات هست.

علاوه بر این تجهیزات خورشیدی توسط اکثر تولید کنندگان برای مدت  طولانی ضمانت می شوند.

همچنین، از آنجایی که قطعات متحرک در سیستم وجود ندارد، استهلاک و پارگی رخ نمیدهد. سیستم اینورتر معمولاً تنها واحدی از سیستم است که بعد از 5 تا 10 سال به دلیل کارکرد مداوم، نیاز به تعویض دارد به غیر از اینورتر، کابل ها نیز به تعمیر و نگهداری نیاز دارند تا اطمینان حاصل شود که سیستم انرژی خورشیدی شما با حداکثر راندمان کار می کند.

در نتیجه، به جز هزینه اولیه تهیه و نصب سیستم انرژی خورشیدی، می توانید انتظار خرج بسیار کمی برای تعمیر و نگهداری داشته باشید.

توسعه فناوری

فناوری در صنعت انرژی خورشیدی  به طور مداوم در حال پیشرفت است و توسعه تکنولوژی در این حوزه در آینده سرعت بیشتری خواهد یافت. نوآوری‌ها در فیزیک کوانتومی و فناوری نانو به طور بالقوه می‌توانند اثربخشی پنل‌های خورشیدی و برق دریافتی از سیستم‌های انرژی خورشیدی را دو یا حتی سه برابر کنند.

معایب استفاده از انرژی خورشیدی

هزینه

هزینه اولیه خرید یک سیستم خورشیدی نسبتاً زیاد است. این هزینه شامل پرداخت هزینه پانل های خورشیدی، اینورتر، باتری، سیم کشی و نصب می شود. با این وجود، فناوری های خورشیدی به طور مداوم در حال توسعه هستند ، بنابراین می توان پیش بینی کرد که قیمت ها در آینده کاهش می یابد.

وابستگی به وضعیت جوی

اگرچه هنوز هم می توان انرژی خورشیدی را در روزهای ابری و بارانی جمع آوری کرد، اما کارایی سیستم کاهش می یابد. پنل های خورشیدی برای جمع آوری موثر انرژی به نور خورشید وابسته هستند. بنابراین، چند روز ابری و بارانی می تواند تأثیر محسوسی بر سیستم انرژی داشته باشد. همچنین باید در نظر داشته باشید که این انرژی در طول شب قابل جمع آوری نیست.

از سوی دیگر، اگر به سیستم گرمایش آب ساختمان خود در شب یا در فصل زمستان، نیاز دارید، پانل های ترمودینامیکی جایگزینی مناسبی برای سیستم های متداول هستند.

ذخیره آن گران است

انرژی خورشید یا باید فوراً استفاده شود و یا می توان آن را در باتری های بزرگی ذخیره کرد . این باتری ها که در سیستم های خورشیدی خارج از شبکه برق اصلی شهری استفاده می شوند، می توانند در روز شارژ شوند تا انرژی ذخیره شده در شب مصرف شود. اگر چه این باتری ها یک راه حل خوب برای استفاده از انرژی خورشیدی در تمام طول روز هستند اما خرید آن ها بسیار گران است.

در اغب موارد، استفاده از انرژی خورشید در طول روز و بهره مندی از انرژی الکتریسیته از شبکه برق شهری در طول شب ( در صورت اتصال به شبکه) هوشمندانه تر است. خوشبختانه مصرف انرژی ساختمان شما معمولاً در طول روز بیشتر است، بنابراین می توانید بیشتر آن را با انرژی خورشیدی تامین کنید.

از فضای زیادی استفاده می کند

هر چه بخواهید برق بیشتری تولید کنید، به پنل های خورشیدی بیشتری نیاز خواهید داشت، زیرا می خواهید تا حد امکان نور خورشید را جمع آوری کنید. پانل های خورشیدی PV به فضای زیادی نیاز دارند و برخی از سقف ها به اندازه کافی بزرگ نیستند تا تعداد پنل های خورشیدی مورد نظر شما را داشته باشند.

یک راه حل این است که با ایجاد دسترسی کامل به نور خورشید، برخی از پانل ها را در حیاط خود نصب کنید. اگر فضای لازم برای همه پنل‌های مورد نظرتان را ندارید، می‌توانید تعداد کمتری را نصب کنید تا صرفا بخشی از نیازهای انرژی خود را برآورده کنید.

 آلودگی محیط زیست

اگرچه آلودگی مربوط به سیستم های انرژی خورشیدی در مقایسه با سایر منابع انرژی به مراتب کمتر است، اما این انرژی می تواند با آلودگی همراه باشد. پروسه حمل و نقل و نصب سیستم های خورشیدی انتشار گازهای گلخانه ای را به همراه دارد. همچنین استفاده از برخی از مواد سمی و محصولات خطرناک در طول فرآیند ساخت سیستم های فتوولتائیک، می تواند به طور غیر مستقیم بر محیط زیست تأثیر بگذارد. با این وجود، آلودگی ناشی از استفاده از این انرژی به مراتب کمتر از سایر منابع انرژی جایگزین است.