انرژی خورشیدی چیست؟
انرژی خورشیدی، تولید برق از نور خورشید است. این می تواند به صورت مستقیم باشد مثل فوتوولتیک (photovoltaics) یا غیر مستقیم باشد با تمرکز انرژی خورشیدی (CSP)، که در آن انرژی خورشید را متمرکز کرده تا آب جوش بیاید و از آن برای تولید برق استفاده می کنند.
فوتوولتیک
سلول های خورشیدی یا سلول فوتوولتیک، دستگاهی است که نور را با استفاده از اثر فوتوالکتریک به جریان الکتریکی تبدیل می کند. این اثر بر اساس کشف الکساندر - ادموند بکرل استوار است که متوجه شد برخی از مواد بر اثر برخورد فوتون نور الکترون آزاد می کنند که این باعث تولید جریان برق می شود. سلول های خورشیدی اولین بار توسط چارلز فیتس در سال 1880 ساخته شد. این سلول های سلنیومی (selenium) کمتر از یک درصد از نور تابیده شده را به جریان الکتریکی تبیل می کردند. در سال 1940، سه محقق به نام های جرالد پیرسون و کالوین فولرو و دارین چاپین سلول خورشیدی سیلیکونی را ساختند. در اوایل هزینه این سلولهای خورشیدی 286 دلار به ازای هر وات برق بود و بازده به 4.5 تا 6 درصد می رسید. در اواخر سال 2009 ، بالاترین بازده سلول PV توسط شرکت بوئینگ و SpectroLabبه صورت تجاری تولید شد که در حدود 41 درصد است. فیلم های نازک سلول PV توسعه یافته اند که به صورت فله ساخته شده است و به مراتب ارزان تر و شکننده تر است، اما در اغلب در حدود 20 درصد بازده ای دارند. توسعه های اخیر نمایشی تجربی از طراحی جدید است که دارای 85 درصد بازده ای در نور مستقیم آفتاب و 95 درصد بازده ای در طول موج خاص است. این فقط در نمونه های آزمایشگاهی تولید شده است، اما ممکن است امکان تولید انبوه و با قیمت پایین را در آینده داشته باشد.
تمرکز انرژی خورشیدی
تمرکز انرژی خورشیدی (CSP)، سیستمی متشکل از لنزهای آینه ای و سیستم های ردیابی است که به تمرکز منطقه بزرگی از نور خورشید در یک پرتو کوچک می پردازد. حرارت متمرکز شده به عنوان منبع گرما برای نیروگاه معمولی استفاده می شود. طیف وسیعی از فن آوری های تمرکز وجود دارد که پیشرفته ترین آنها تغار سهموی، ظرف استرلینگ و برج انرژی خورشیدی است. تکنیک های مختلفی برای جمع آوری نور خورشید و تمرکز استفاده می شوند. در تمامی این سیستمها یک سیال توسط نور خورشید متمرکز شده گرم می شود، و سپس از آن برای تولید قدرت و یا ذخیره سازی انرژی استفاده می گردد.
روش های ذخیره سازی انرژی
انرژی خورشیدی که در شب وجود ندارد، پس ذخیره سازی انرژی یک موضوع مهم به منظور ارائه دسترسی مداوم به انرژی است. انرژی خورشیدی جزء منابع انرژی غير دائمي است. این بدین معنی است که تا وقتی در دسترس است باید از آن استفاده کرد یا برای استفاده آینده ذخیره کرد و یا به جایی که می تواند مورد استفاده قرار گیرد، منتقل کرد.
در سیستم های PV به طور سنتی از باتری های قابل شارژ برای ذخیره برق اضافی استفاده می شود. شبکه ای با سیستم های گره خورده می تواند برق مازاد را به شبکه انتقال ارسال کند.
انرژی خورشیدی، تولید برق از نور خورشید است. این می تواند به صورت مستقیم باشد مثل فوتوولتیک (photovoltaics) یا غیر مستقیم باشد با تمرکز انرژی خورشیدی (CSP)، که در آن انرژی خورشید را متمرکز کرده تا آب جوش بیاید و از آن برای تولید برق استفاده می کنند.
فوتوولتیک
سلول های خورشیدی یا سلول فوتوولتیک، دستگاهی است که نور را با استفاده از اثر فوتوالکتریک به جریان الکتریکی تبدیل می کند. این اثر بر اساس کشف الکساندر - ادموند بکرل استوار است که متوجه شد برخی از مواد بر اثر برخورد فوتون نور الکترون آزاد می کنند که این باعث تولید جریان برق می شود. سلول های خورشیدی اولین بار توسط چارلز فیتس در سال 1880 ساخته شد. این سلول های سلنیومی (selenium) کمتر از یک درصد از نور تابیده شده را به جریان الکتریکی تبیل می کردند. در سال 1940، سه محقق به نام های جرالد پیرسون و کالوین فولرو و دارین چاپین سلول خورشیدی سیلیکونی را ساختند. در اوایل هزینه این سلولهای خورشیدی 286 دلار به ازای هر وات برق بود و بازده به 4.5 تا 6 درصد می رسید. در اواخر سال 2009 ، بالاترین بازده سلول PV توسط شرکت بوئینگ و SpectroLabبه صورت تجاری تولید شد که در حدود 41 درصد است. فیلم های نازک سلول PV توسعه یافته اند که به صورت فله ساخته شده است و به مراتب ارزان تر و شکننده تر است، اما در اغلب در حدود 20 درصد بازده ای دارند. توسعه های اخیر نمایشی تجربی از طراحی جدید است که دارای 85 درصد بازده ای در نور مستقیم آفتاب و 95 درصد بازده ای در طول موج خاص است. این فقط در نمونه های آزمایشگاهی تولید شده است، اما ممکن است امکان تولید انبوه و با قیمت پایین را در آینده داشته باشد.
تمرکز انرژی خورشیدی
تمرکز انرژی خورشیدی (CSP)، سیستمی متشکل از لنزهای آینه ای و سیستم های ردیابی است که به تمرکز منطقه بزرگی از نور خورشید در یک پرتو کوچک می پردازد. حرارت متمرکز شده به عنوان منبع گرما برای نیروگاه معمولی استفاده می شود. طیف وسیعی از فن آوری های تمرکز وجود دارد که پیشرفته ترین آنها تغار سهموی، ظرف استرلینگ و برج انرژی خورشیدی است. تکنیک های مختلفی برای جمع آوری نور خورشید و تمرکز استفاده می شوند. در تمامی این سیستمها یک سیال توسط نور خورشید متمرکز شده گرم می شود، و سپس از آن برای تولید قدرت و یا ذخیره سازی انرژی استفاده می گردد.
روش های ذخیره سازی انرژی
انرژی خورشیدی که در شب وجود ندارد، پس ذخیره سازی انرژی یک موضوع مهم به منظور ارائه دسترسی مداوم به انرژی است. انرژی خورشیدی جزء منابع انرژی غير دائمي است. این بدین معنی است که تا وقتی در دسترس است باید از آن استفاده کرد یا برای استفاده آینده ذخیره کرد و یا به جایی که می تواند مورد استفاده قرار گیرد، منتقل کرد.
در سیستم های PV به طور سنتی از باتری های قابل شارژ برای ذخیره برق اضافی استفاده می شود. شبکه ای با سیستم های گره خورده می تواند برق مازاد را به شبکه انتقال ارسال کند.
