با توجه به محدوديت منابع سوخت هاي فسيلي و هسته اي و پيش بيني هاي انجام شده در خصوص روند رو به رشد تقاضاي انرژي در دنيا و از طرفي اثرات مخرب زيست محيطي در صورت استفاده غيراصولي و نامتعارف از اين منابع، انرژي هاي تجديد پذير ( مثل انرژي خورشيدي ) در آينده اي نه چندان دور، يكي از منابع اصلي تامين انرژي جهان خواهند بود.

امروزه اكثر كشورهاي جهان در صدد جايگزيني انرژي هاي تجديد پذير (انرژي هاي نو) به جاي سوخت هاي فسيلي و هسته اي هستند و علاوه بر آن با توجه به روند سياست گذاري هاي جهاني در خصوص تلاش براي كاهش انتشار گازهاي گلخانه اي، گسترش استفاده از انرژي هاي تجديد پذير با سرعت بالايي در حال پيشروي است. از انواع انرژي هاي تجديد پذير مي توان به انرژي خورشيدي ، انرژي بادي، انرژي زمين گرمايي، انرژي آبي، انرژي زيست توده و انرژي امواج جزر و مد اشاره كرد.

در حال حاضر يكي از پركاربردترين انواع اين انرژي، انرژي خورشيدي است. با استفاده از اين انرژي مي توان از نور خورشيد به منظور تأمين برق استفاده كرد. از ديگر كاربردهاي انرژي خورشيدي استفاده از نور خورشيد جهت گرمايش است. اين انرژي داراي مزاياي زيادي است كه از آن جمله مي توان به در دسترس بودن انرژي، رايگان بودن منبع انرژي و عدم توليد آلودگي اشاره كرد. در ادامه به شرح كلي اين سيستم ها و انواع آن پرداخته مي شود و به اين سوال كه انرژي خورشيدي چيست ، پاسخ مي دهيم.

انواع سيستم هاي انرژي خورشيدي

انواع مختلفي از سيستم هاي برق خورشيدي وجود دارند كه متداول ترين آن ها، سيستم هاي فتوولتائيك ناميده مي شوند. سيستم هاي فتوولتائيك بصورت كلي شامل پنل هاي خورشيدي، اينورتر و سيستم  اندازه گيري هستند.

در اكثر سيستم هاي برق خورشيدي خانگي، چندين پنل خورشيدي (براساس محاسبات طراحي مي شوند) بر روي سقف پشت بام ها نصب و انرژي از طريق تابش خورشيد استحصال مي شود. جريان مستقيم DC توليد شده توسط پنل هاي خورشيدي توسط اينورتر به جريان متناوب AC (برق مورد استفاده در خانه ها و اداره  ها) تبديل مي شود.

اوضاع انرژي خورشيدي در ايران

ايران با توجه به قرارگيري در ناحيه با پتانسيل مناسب تابشي يكي از بهترين مناطق براي بهره گيري از انرژي خورشيدي است. ميزان تابشانرژي خورشيدي در نقاط مختلف جهان متغير است. كشور ايران از جمله كشورهايي محسوب مي شود كه در نواحي پرتابش واقع شده است.

مطالعات نشان مي‌دهد كه استفاده از تجهيزات خورشيدي در ايران مناسب بوده و مي‌تواند بخشي از انرژي مورد نياز كشور را تأمين نمايد. به گفته متخصصان اين فن، ايران  با وجود ۳۰۰ روز آفتابي در بيش از دو سوم آن و متوسط تابش ۵/۵ – ۵/۴ كيلووات ساعت بر متر مربع در روز، يكي از كشورهاي با پتانسيل بالا در زمينه انرژي خورشيدي معرفي شده است.

پنل هاي توليد كننده انرژي خورشيدي

سلول‌هاي خورشيدي از لايه‌هاي نازكي از سيليكون ساخته شده اند. وقتي نور بر روي پنل‌ها با هر ساختاري مي‌افتد، جريان الكتريك(DC)  توليد مي‌شود. پنل هاي خورشيدي مورد استفاده در سيستم هاي خورشيدي ، در سه رده كلي مونوكريستالين، پلي‌كريستالين و آمورف توليد مي‌شوند. البته انواع ديگري از پنل هاي خورشيدي نيز وجود دارند كه اغلب كاربردهاي آزمايشگاهي و تحقيقاتي دارند و در  پروژه هاي تجاري كمتر از آن ها استفاده مي شود. از اتصال مجموع سلول‌هاي خورشيدي به يكديگر، يك ماژول خورشيدي تشكيل مي‌شود.

طراحي سيستم‌هاي خورشيدي خانگي

در مورد نيروگاه هاي خانگي به طور ايده‌آل ماژول ها مي‌ بايست در فضاي بدون سايه پشت بام و با زاويه نصب مناسب و  به سمت خورشيد (جنوب) قرار بگيرد. براي توليد سيستم خورشيدي ۱ كيلوواتي در اكثر خانه‌ها و ساختمان‌‌‌‌‌‌هاي تجاري، تقريباً حدود  ۶ الي ۸ متر مربع از فضاي مفيد (بدون سايه) پشت بام نياز است. 

سيستم خورشيدي متصل به شبكه يا آنگريد

در سيستم خورشيدي متصل به شبكه، انرژي خورشيدي دريافت شده توسط پنل‌ها به انرژي الكتريسيته تبديل شده سپس از طريق مبدل (اينورتر) با خروجي سينوسي كامل مستقيماً با برق شبكه سنكرون شده و انرژي توليدي ناشي از انرژي خورشيدي به برق شبكه برق سراسري تزريق مي شود.

قيمت سيستم‌هاي متصل به شبكه با توجه به عدم نياز به باتري و شارژ كنترلر از سيستم‌هاي منفصل از شبكه مناسب ‌تر است، همچنين با توجه به امكان فروش برق توليد شده طبق قراردادي كه بين مشتركان و شركت هاي توزيع برق منعقد مي گردد، درآمدزايي متناسبي بر اساس سايز نيروگاه خواهد داشت. اما يكي از معايب انرژي خورشيدي بالا بودن ميزان سرمايه گذاري اوليه و گران بودنِ نسبي قيمت انرژي خورشيدياست.

از مزاياي انرژي خورشيدي مي توان به موارد زير اشاره كرد:

• نصب و كاربري آسان
• بهره برداري كم هزينه
• طول عمر نسبتا بالاي تجهيزات
• صرفه اقتصادي در دراز مدت
• منبع انرژي رايگان و در دسترس
• درآمدزايي متناسب با ميزان سرمايه گذاري
• استفاده از فضاي بي استفاده پشت بام و درآمدزايي از اين طريق
• كاهش انتشار گازهاي گلخانه اي

چرا بايد مباني نيروگاه هاي خورشيدي و طراحي سيستم هاي خورشيدي خانگي را از صفر تا صد ياد گرفت؟

با توجه به موارد ذكر شده و طبق پيش بيني هاي انجام شده روند توسعه ي انرژي هاي تجديد پذير به ويژه انرژي خورشيدي در آينده ي نزديك در كشور عزيزمان بسيار سريع خواهد بود. لذا بديهي است فرصت هاي شغلي زيادي به تبع اين موضوع در اين زمينه ايجاد خواهد شد كه مخاطبين آن عمدتا دانشجويان فعلي و فارغ التحصيلان رشته هاي مرتبط اعم از مهندسي برق، مهندسي مكانيك، انرژي هاي تجديد پذير، مهندسي عمران و ... خواهد بود.