اگر علاقه‌مند به انرژی خورشیدی و مباحث مرتبط با آن هستید، احتمالا اخبار مربوط به نصب سامانه‌های فتوولتائیک بر روی پشت بام‌های منازل و البته تامین ۵۰% هزینه آن توسط شرکت توانیر را در روزهای اخیر شنیده‌اید.

اما یک سیستم فتوولتائیک چیست؟ در این مطلب – که قسمت اول آن پیش روی شماست- سعی کرده‌ایم این سیستم و عناصر تشکیل دهنده آن را شرح داده و در ‌‌نهایت نحوه انتخاب یک سیستم خورشیدی مناسب برای تامین انرژی الکتریکی یک خانه را آموزش دهیم.

سیستم فتوولتائیک

یک سیستم فتوولتائیک یا برق خورشیدی کوچک می‌تواند یک منبع انرژی قابل اطمینان و بدون آلودگی برای منزل یا محل کارتان باشد. همچنین سیستم‌های فتوولتائیک کوچک می‌توانند یک منبع انرژی مقرون به صرفه در مکان‌هایی که تامین انرژی در آن‌ها به روش‌های سنتی و مرسوم ناممکن است باشند.

از آنجا که تکنولوژی‌های فتوولتائیک هم از نور مستقیم و هم از نور پراکنده خورشید برای تولید برق استفاده می‌کنند، منابع خورشیدی فراوانی در سرتاسر ایران برای سیستم‌های خورشیدی وجود دارد. با این حال، میزان توان تولید شده توسط یک سیستم خورشیدی در یک مکان خاص بستگی به میزان انرژی دریافتی از خورشید دارد. بنابراین، سیستم‌های فتوولتائیک همانند دیگر تکنولوژی‌های خورشیدی در مکان‌هایی که تابش خورشید در آن‌ها شدید‌تر و بیشتر است بازدهی بالاتری دارند.

سیستم‌های فتوولتائیک می‌توانند برای تامین هر نوع نیاز الکتریکی طراحی شوند. شما می‌توانید آن‌ها را به صورت متصل به شبکه یا منفصل از شبکه استفاده کنید. همچنین می‌توانید از این تکنولوژی برای تامین روشنایی فضای باز استفاده نمایید.

انواع سلول‌های خورشیدی

سلول‌های خورشیدی – به عنوان اساس یک سیستم فتوولتائیک – از مواد نیمه هادی تشکیل شده‌اند. هنگامی که نور خورشید توسط این مواد جذب می‌شود، انرژی خورشیدی با ضربه زدن به الکترون‌ها موجب آزاد شدن آن‌ها از اتم‌هایشان می‌شود. به این پدیده «اثر فتوالکتریک» می‌گویند. سپس این الکترون‌های آزاد به سمت مدار تعبیه شده در سلول خورشیدی حرکت می‌کنند تا جریان الکتریکی را به وجود آورند. شبیه سازی «اثر فتوالکتریک» در ویدئوی زیر نشان داده شده است. نور خورشید با طول موج‌های خاصی می‌توانند برای ایجاد جریان الکتریکی موثر واقع شوند. توجه داشته باشید که سیستم‌های فتوولتائیک در روزهای ابری نیز می‌توانند به تولید برق بپردازند، اما نه به اندازه یک روز آفتابی.

 

عملکرد یک سلول خورشیدی با اندازه گیری بازدهی آن در تبدیل نور خورشید به الکتریسیته مشخص می‌شود. انواع گوناگونی از مواد برای ساخت سلول خورشیدی وجود دارند که بازدهی‌شان با هم متفاوت است.
مواد نیمه هادی
سیلیکون که همچنان پرطرفدار‌ترین ماده برای تولید سلول‌های خورشیدی است، به انواع زیر تقسیم بندی می‌شود:
  • سیلیکون مونوکریستال
  • سیلیکون مالتی کریستال
  • سیلیکون پولی کریستال
  • سیلیکون آمورفوس
ضریب جذب یک ماده نشان دهنده این است که چه میزان نور با طول موج (یا انرژی) معین می‌تواند قبل از جذب شدن در آن ماده نفوذ پیدا کند. ضریب جذب کوچک نشان دهنده این است که نور به راحتی نمی‌تواند جذب ماده شود. یادآوری می‌کنیم که ضریب جذب یک سلول خورشیدی به دو عامل بستگی دارد: ماده‌ای که سلول از آن ساخته شده است و طول موج یا انرژی نوری که جذب می‌شود.
Bandgap یا نوار ممنوعه‌ی (گاف نواری، گاف انرژی یا نوار بدون انرژی) یک ماده‌ی نیمه هادی، دارای انرژی است. نوار ممنوعه کمترین مقدار انرژی مورد نیاز برای حرکت دادن یک الکترون از مدار خود و رفتن یک اتم به حالت آزاد است. این حالت آزاد جایی است که الکترون می‌تواند نقش خود در فرآیند هدایت (رسانایی) را ایفا کند. سطح پایین‌تر انرژی یک نیمه هادی، «نوار ظرفیت» نامیده می‌شود. سطح بالا‌تر انرژی، جایی که الکترون آزاد است نیز «نوار انتقال» نام دارد. نوار ممنوعه، اختلاف انرژی میان نوار ظرفیت و نوار انتقال است.
SULAR_CELL_1
ماده‌ای که در ساخت سلول خورشیدی استفاده می‌شود دارای مرزی در ضریب جذب خود است؛ زیرا نور با انرژی پایین‌تر از نوار ممنوعه ماده که نمی‌تواند الکترونی را آزاد کند، جذب نمی‌شود.
لایه نازک
سلول‌های خورشیدی لایه نازک از لایه‌های نیمه رسانا با ضخامت تنها چند میکرومتر تشکیل شده‌اند. تکنولوژی لایه نازک این امکان را برای سلول‌های خورشیدی فراهم کرده است تا در موارد زیر استفاده‌ای دوچندان داشته باشند:
  • سیستم‌های خورشیدی نصب شده در پشت بام‌ها
  • کاشی‌های سقفی
  • نمای ساختمان‌ها
  • استفاده در نورگیر‌ها یا دهلیز‌ها
سیستم‌های خورشیدی نصب شده در پشت بام‌ها که از چندین نوع ماده غیربلورین ساخته شده است در حال تجاری سازی برای ورود به بخش مسکونی است. نمونه‌هایی از مزایای این سیستم خورشیدی عبارتند از:
  • ترکیب و یکپارچگی با ساختمان
  • استفاده هم‌زمان به عنوان پوشش بام و همچنین تولید انرژی بدون آلودگی
  • دوام
خودروی جدید مرسدس بنز، نماینده بر حق تمام انرژی‌های تجدیدپذیر؛ هیدروژن، باد و خورشیدی:
سازندگان خودروی آلمانی مرسدس بنز نمونه‌ جدیدی از این خودرو با نیروی هیدروژن SUV را ارائه کردند که با بدنه‌اش نیروی خورشید را جذب می‌کند.
به گزارش ایسنا، این خودروی بنز که G-Cod نام دارد با فضای درونی خاص شبیه خودروهای «عصر فضا» است، اما جذابیت این خودرو رنگ خاصش است که انرژی خورشید و باد را جمع‌آوری می‌کند.
زمانی که خودرو بی‌حرکت است رنگ «نقره‌ای چند ولتائیک» آن، برق تولید می‌کند. این عملکرد مانند یک سلول خورشیدی غول‌پیکر است که انرژی خورشیدی را به الکتریسیته تبدیل می‌کند. همچنین در این خودرو از انرژی باد نیز برای تولید نیرو استفاده می‌شود.
در طراحی این خودرو به جای اینکه نیروی الکتریسیته تولیدی در باتری ذخیره شود به طور مستقیم برای تولید هیدروژن و انرژی محرکه خودرو استفاده می‌شود.
چرخ‌های جلوی این خودرو با استفاده از نیروی موتور هیدروژنی و محور عقب توسط موتور الکتریکی تامین می‌شود.
از دیگر موارد جالب در این خودرو استفاده از دیگر موارد در هنگام تولید هیدروژن از جمله آب است. کار‌شناسان مرسدس بنز از آب تولید شده برای تهویه درون خودرو استفاده کرده‌اند.
اما به خاطر داشته باشید مدل‌های معرفی شده SUV تنها یک ایده است و روشی برای ارائه محصولات و فناوری جدید در خودرو‌ها پیشنهاد می‌کنند.
شما حتی فکر نمی‌کنید فضولات انسانی تا این حد قابل استفاده باشند اما در انگلستان از آنها برای تولید انرژی پاک استفاده می‌شود.
از امروز، اولین اتوبوس با سوخت فضولات انسانی مسافران را بین شهر بس و فرودگاه بریستول جا‌به‌جا می‌کند.
این اتوبوس با سوخت زیستی با گاز متان زیستی که از فضولات انسانی و غذاهای غیر قابل استفاده تولید می‌شوند، کار می‌کند. این اتوبوس دارای یک موتور احتراق داخلی مانند اتوبوس‌های دیگر است اما گاز متان در تانکی در سقف اتوبوس جمع و نگهداری می‌شود. گاز با استفاده از باکتری‌های آنئروبیک و شکستن مولکول‌ّها به گاز غنی متان تولید می‌شود و قبل از استفاده در یک مرحله دی‌اکسید‌کربن آن جدا شده و گاز پوپان تزریق می‌گردد. دیگر ناخالصی‌ها نیز تصفیه می‌شود تا گاز متان بدون بو باشد. به علاوه اینکه این گاز آلودگی کمتری نسبت به دیزل‌های معمولی دارد و تجدیدپذیر است.
تنها غذای سالیانه یک نفر کافی است تا یک سوخت یک اتوبوس را برای ۶۰ کیلومتر تامین نماید. یک تانک معمولی اتوبوس، ۳۰۰ کیلومتر می‌تواند سوخت در خود جای دهد که به عبارتی پنج نفر می‌شود. شرکت تولید کننده این گاز ژنکو، سالیانه هفده میلیون متر مکعب گاز تولید می‌کند که برای ۸۳۰۰ خانوار کافی است. از این هفته تزریق گاز متان تولیدی از این روش به شبکه گاز شهری هم شروع شده است.
گاز تولیدی هر خانه، متان زیستی، این قابلیت را دارد تا جایگزین ۱۰٪ از نیاز کلی انگلیس برای گاز شود؛ این را مدیر اجرایی شرکت میزند و می افزاید: این اتوبوس‌ها ارزش و مصرف اصلی مواد غذایی غیر قابل استفاده و فضولات انسانی را نشان می‌دهد.
مجری طرح عوارض برق توانیر با اشاره به اینکه استفاده از انرژی‌های نو موجب حفظ محیط زیست می‌شود گفت: امسال ۱۰ هزار خانوار در سراسر کشور دارای انرژی خورشیدی می‌شوند.
مسعود خانی گفت: منابع طرح توسعه استفاده از انرژی خورشیدی در منازل از محل عوارض برق تامین می‌شود که از سال گذشته در قانون بودجه دیده شد.
 به گفته وی ۱۲۰ میلیارد تومان اعتبار برای توسعه استفاده از انرژی خورشیدی در منازل اختصاص یافته است.
وی افزود: بر اساس این قانون، سه تومان به ازای هر کیلووات ساعت مصرف برق به قبوض مشترکان شهری اضافه شده است تا با استفاده از آن، منابع مالی اجرای طرح توسعه انرژی خورشیدی در منازل تامین شود.
به گفته خانی، بر اساس بند «و» تبصره ۱۱ قانون بودجه ۹۳، دولت ۵۰ درصد هزینه نصب پانل‌های خورشیدی در منازل را به عهده گرفته و نیم دیگر هزینه‌ها توسط مشترک پرداخت خواهد شد.
وی درباره اینکه با اعتبارات سال جاری تعدادی خانوار دارای برق خورشیدی می‌شوند، گفت: بخشی از این اعتبارات را برای فاز دوم نصب پانل‌های خورشیدی در ادارات و مدارس هزینه خواهیم کرد.
مجری طرح عوارض برق توانیر افزود: از سال گذشته توسعه برق خورشیدی را در مدارس و ادارات آغاز کرده‌ایم بنابر این امسال حدود ۵۰ تا ۶۰ میلیون تومان از اعتبارات به ادامه این طرح اختصاص خواهد یافت.
وی ادامه داد: بقیه اعتبارات صرف توسعه انرژی خورشیدی برای منازل می‌شود بر اساس برآورد‌ها با اعتبارات امسال ۱۰ هزار خانوار در سراسر کشور دارای انرژی خورشیدی می‌شوند.
خانی گفت: برای توزیع اعتبارات با توجه به وجود ۲۵ میلیون مشترک خانگی در سراسر کشور، نسبتی برای هر استان در نظر گرفته شده است.
وی اضافه کرد: البته یک سری شاخص‌های دیگر نیز لحاظ شده اما به طور عمده، تعداد مشترکان هر استان ملاک تصمیم‌گیری برای تعیین سهم بودجه بوده است.
مجری طرح عوارض برق توانیر با اشاره به اینکه سقف پرداخت اعتبارات برای استفاده از برق خورشیدی توسط دولت حدود ۵.۹ میلیون تومان تعیین شده، افزود: به این ترتیب سهم مشترک برای ایجاد پنل خورشیدی، چهار میلیون و ۷۵۰ هزار تومان خواهد شد البته این ارقام برآوردهای توانیر بوده و عدد دقیق از مناقصه بیرون می‌آید.
وی میزان تولید برق توسط پنل‌های خورشیدی نصب شده در کشور را ۵.۷ مگاوات اعلام کرد و گفت: با نصب پانل برای ۱۰ هزار خانوار در سال جاری، حجم کل انرژی خورشیدی تولید شده در کشور به ۱۲ مگاوات می‌رسد که نسبت به ۷۰ هزار مگاوات نیروگاه فعال با سوخت‎های فسیلی، عدد بسیار ناچیزی است.
مجری طرح عوارض برق توانیر در حالی از اختصاص ۱۲۰ میلیارد تومان برای توسعه استفاده از انرژی خورشیدی در منازل خبر می‌دهد که قراراست اولین کنفرانس ملی انرژی‌های تجدیدپذیر و توسعه پایدار ۲۴ و ۲۵ دی ماه امسال در دانشگاه زابل با هدف بسترسازی برای جذب سرمایه‌گذاری در زمینه استفاده از انرژی‌های تجدیدپذیر به‌ویژه انرژی بادی در منطقه محروم سیستان و بلوچستان برگزار شود.
خانی ادامه داد: برای اینکه سهم انرژی خورشیدی از کل سبد انرژی کشور به یک درصد برسد، باید سهم تولید انرژی خورشیدی در ایران به هفت هزار مگاوات برسد بنابر این تا رسیدن به نقطه مطلوب فاصله زیادی داریم.
وی کمبود اعتبارات را مهم‌ترین دلیل کندی اجرای برنامه‌ها در این بخش دانست و افزود: در لایحه بودجه سال ۹۳، عوارض تامین‌کننده اعتبارات طرح توسعه استفاده از برق خورشیدی در قبوض مشترکان افزایش نیافت، در لایحه بودجه سال ۹۴ نیز دولت در سه تومان عوارض پیش‌بینی شده برای هر کیلووات ساعت مصرف برق در کشور، تغییری ایجاد نکرده است.

ربات های راننده و آزمایش فورد

استفاده از ربات های راننده در آزمایش استقامت اتومبیل های جدید فورد

ماشین های بدون راننده کم کم تبدیل به یکی از تکنولوژی های مورد انتظاری می شوند که در آینده نزدیک آن را در خیابان های اطراف مان خواهیم دید. اما به نظر می رسد که انسان راحت طلب به همین میزان اکتفا نکرده و قصد دارد از این تکنولوژی در زمینه آزمون های ایمنی و دوام اتومبیل ها هم بهره ببرد. 

مهندسان فورد اولین برنامه تست رانندگی رباتیک خودرو را آماده کرده اند و اکنون از آن در آزمایشگاه میشیگان این شرکت بهره می برند. آنها در اینجا انجام تست های دوام و استقامت اتومبیل های خود را بر عهده تکنولوژی هدایت رباتیک گذارده اند. دلیل این کار هم به برنامه تست ماشین های فورد بر می گردد. زیرا آنها طبق پروتکل های برنامه Built Ford Tough ماشین های شان را تحت شدیدترین تست های ممکن و با بیشترین تکرار قرار می دهند. 

در حال حاضر از برنامه رانندگی خودکار فورد در تست های استقا