صفحات خورشیدی از چندین واحد کوچکتر  به عنوان سلول خورشیدی  ساخته شده اند. پنل های خورشیدی  با جمع آوری نوری که از خورشید تولید و ساطع می شود (فوتون های نوری) انرژی برق را تولید میکنند. آنها سپس نور را به جریان مستقیم (DC) تبدیل می کنند. ممکن است  آنها را به عنوان انرژی فتوولتائیک (PV) بشناسید. این به معنای “برق سبک” است. یک پنل تنها برق کافی برای 1 یا 2 دستگاه کوچکتر را تولید می کند. برای که بتوانید برق یک  خانه یا یک ساختمان را تأمین کند ، به یک آرایه  خورشیدی نیاز دارید که بسیاری از متصل کردن چندیدن صفحه خورشیدی تشکیل میشود.

نحوه کار سیستم خورشیدی

در اینجا توضیحی فنی تر و دقیق تر درباره نحوه کار این دستگاه ها آورده شده است.

با تبدیل شدن فوتون های نوری  خورشید به انرژی الکتریکی برق با جریان (DC)  از طریق دستگاهی که  اینورتر نام دارد، تبدیل به برق متناوب (AC) شده و به سمت مصرف یا شبکه برق ارسال می شود. میداینم که برق مورده استفاده در خانه برق AC  است این همان چیزی است که شما می توانید هنگام تماشای تلویزیون ، پختن شام و روشن کردن چراغ ها ، به خانه خود وارد کنید.

این سیستم همچنین میتواند انرژی الکتریکی را در صورت عدم استفاده در باتری ها ذخیره سازی کند ..بیشترین تولید و بهره وری در سیستم خورشیدی  در زمان بیشترین تابش خورشید است .

نکته مهم !

در حقیقت ، اگر دمای هوا از 77 درجه فارنهایت (25 درجه سانتیگراد) بالا رود ، تولید پنل خورشیدی شروع به ریزش می کند. خورشید دو نوع انرژی را به زمین ارسال میکند:  1- دما  2- تابش

لازم به ذکر است سیستم سولار با مورد اول یعنی دما مخالفت شدیدی دارد! با افزاش تابش بهتر و با افزایش دما بدتر میشود. پس تصور توصیه در کویر های کشور  ایران که درجه حرارت بالا دارند، به کلی رد میشود.

به همین دلیل ، صفحات خورشیدی در برخی مناطق بهتر از سایرین کار می کنند. به عنوان مثال با وجود  روز های خورشیدی بیشتری در کویر لوت، سیستم های خورشیدی در شهرهایی مثل کرمان تمایل بیشتری به تولید دارند. هوای خنک تر SF دستگاه را در دمای مطلوب برای تولید انرژی در هنگام تابش خورشید نگه می دارد. از نظر فنی با افزایش دما ولتاژ تولید پنل ها کاهش می یابد.

حال سوال زیر مطرح میشود:

آیا پانل های خورشیدی در هوای ابری کار می کنند؟

Yes, solar panels do work on cloudy days .But not as effectively as they would on a sunny day

در روزهای ابری پانل های خورشیدی کار می کنند فقط با تولید کمتر! بنابراین پانل های خورشیدی می توانند در طیف وسیعی از اقلیم های مختلف کار کنند و ارزش نصب و راه اندازی را دارند.

 سیستم های انرژی خورشیدی در شب هم کارایی دارند؟

در پاسخ به این سوال که پنل های خورشیدی در شب کار میکنند باید گفت: خیر! همانطور که قبلاً نیز اشاره کردیم، برای ایجاد انرژی پنل های خورشیدی به نور( ترجیحاً نور خورشید) نیاز دارند. اگرچه آنها می توانند مقداری انرژی از منابع نوری دیگر مانند چراغ های خیابانی و حتی ماه تولید کنند ، اما بازده آن بسیار کم است. به همین دلیل ، صفحات خورشیدی شب ها در  حالت خاموش هستند  ، یعنی غیرفعال می شوند و تولید برق متوقف می شود.

 خانه هایی که از انرژِی خورشیدی استفاده میکنند چگونه در شب برق دارند؟

همانطور که در بالا ذکر شد ، پنل های خورشیدی در شب هیچ برقی تولید نمی کنند. اما آنها تمایل دارند در طول روز که خورشید غروب می کند، انرژی بیشتری تولید کنند. برای برقراری تعادل در امور و حفظ برق بعد از تاریک شدن ، مشتریان خورشیدی از بانکهای باطری خورشیدی برای ذخیره انرژی یا اندازه گیری خالص استفاده می کنند.

باتری های خورشیدی

مفهوم ذخیره انرژی خورشیدی ساده است.

بیشتر سیستم های خورشیدی به طور عمدی طراحی شده اند تا در طول روز انرژی بیشتری را نسبت به نیاز خانه شما ایجاد کنند.

انرژی مازاد تولید شده در طول روز در باتری های به صورت DC  ذخیره میشود.

شب هنگام که پنل های خورشیدی شما در حالت خواب هستند ، می توانید از انرژی ذخیره شده در باتری ها استفاده کنید .

اما راهکار ذخیره سازی توسط باتری بسیار پر هزینه و با محدودیت است !

روش های نوین برای تولید برق در شب توسط پنل های خورشیدی ارائه شده است که  به بررسی آنها میپردازیم.

محققان دانشگاه کالیفرنیا دیویس به تازگی یافته اند که شما می توانید شب هنگام با استفاده از “صفحه های ضد خورشیدی”     ANTI SOLAR PANEL نیرو برق را تولید کنید.

پانل های ضد خورشیدی که در مجله ACS Photonicsc توضیح داده شده اند می توانند این شکاف را برای تکمیل تولید برق در شب  را پر کنند . چرا که پنل های خورشیدی و باتری ها به اندازه کافی در این زمینه مناسب نیستند.

سیستم ارت و همبندی در پنل های خورشیدی

سیستم ارت و همبندی در پنل‌های خورشیدی (Solar PV Earthing & Bonding)

سیستم ارت و همبندی در نیروگاه‌های خورشیدی صرفاً برای حفاظت در برابر برق‌گرفتگی طراحی نمی‌شود، بلکه یکی از مهم‌ترین اجزای سیستم حفاظتی در برابر اضافه ولتاژهای ناشی از صاعقه، تخلیه‌های الکترواستاتیکی (ESD)، جریان‌های خطا، تداخلات الکترومغناطیسی (EMI) و تضمین عملکرد صحیح تجهیزات الکترونیک قدرت مانند اینورترها است.

در یک سیستم فتوولتائیک، تمامی قسمت‌های هادی قابل لمس (Exposed Conductive Parts) شامل موارد زیر باید در شبکه همبندی اصلی قرار گیرند:

• فریم آلومینیومی پنل‌های خورشیدی
• استراکچر و سازه نگهدارنده
• ریل‌های نصب پنل
• بدنه فلزی اینورتر
• تابلوهای DC Combiner و AC Distribution
• سینی کابل، نردبان کابل و داکت‌های فلزی
• بدنه تجهیزات مانیتورینگ و جعبه‌های اتصال (Junction Box)

هدف از این همبندی، ایجاد Equipotential Bonding و حذف اختلاف پتانسیل بین اجزای فلزی سیستم است تا در هنگام وقوع خطای اتصال بدنه یا اضافه ولتاژ، ولتاژ تماس (Touch Voltage) و ولتاژ گام (Step Voltage) به حداقل برسد.

ارت در بخش DC و AC

در نیروگاه‌های خورشیدی باید دو بخش به‌صورت مجزا مورد بررسی قرار گیرند:

بخش DC: شامل پنل‌ها، کابل‌های خورشیدی، کانکتورهای MC4، استرینگ‌ها و تابلوهای DC که در برابر صاعقه و اضافه ولتاژ بسیار حساس هستند. در این بخش استفاده از Surge Protective Device (SPD) Type II و در مناطق با خطر بالای صاعقه SPD Type I+II توصیه می‌شود.

بخش AC: شامل خروجی اینورتر، تابلو برق، کلیدهای حفاظتی و تجهیزات اتصال به شبکه که باید مطابق سیستم ارت ساختمان (TT، TN-S یا TN-C-S) طراحی شوند.

مقاومت سیستم ارت

بر اساس استانداردهای بین‌المللی، مقدار مقاومت الکترود زمین باید متناسب با نوع سیستم، شرایط خاک و الزامات حفاظتی انتخاب شود. در نیروگاه‌های خورشیدی معمولاً تلاش می‌شود مقاومت سیستم ارت کمتر از ۵ اهم باشد و در پروژه‌های حساس یا دارای سیستم حفاظت در برابر صاعقه (LPS)، این مقدار حتی به کمتر از ۲ اهم کاهش می‌یابد.

البته مقدار نهایی مقاومت زمین باید بر اساس نتایج آزمون مقاومت ویژه خاک (Soil Resistivity Test) و محاسبات طراحی تعیین شود و صرفاً یک عدد ثابت برای همه پروژه‌ها قابل استناد نیست.

اهمیت همبندی فریم پنل‌ها

یکی از اشتباهات رایج در اجرای سیستم‌های خورشیدی، اتصال ندادن فریم تمام پنل‌ها به یکدیگر است. در این حالت ممکن است بین فریم دو پنل مجاور اختلاف پتانسیل ایجاد شده و هنگام وقوع صاعقه یا اضافه ولتاژ، جریان از مسیرهای ناخواسته عبور کرده و به ماژول‌ها یا اینورتر آسیب وارد کند.

به همین دلیل، تمامی فریم‌های آلومینیومی باید با استفاده از Earthing Clip یا Bonding Washer به استراکچر متصل شده و سپس از طریق هادی ارت به شینه اصلی زمین (Main Earthing Terminal) متصل شوند.

استانداردهای طراحی

طراحی و اجرای سیستم ارت و همبندی نیروگاه‌های خورشیدی باید بر اساس الزامات استانداردهای زیر انجام شود:

• IEC 60364 (Electrical Installations)
• IEC 62548 (Design Requirements for PV Arrays)
• IEC 61643 (Surge Protective Devices)
• IEC 62305 (Lightning Protection)
• IEC 62446 (Testing and Commissioning of PV Systems)

اجرای صحیح سیستم ارت و همبندی علاوه بر افزایش ایمنی افراد، موجب کاهش خرابی اینورتر، افزایش طول عمر تجهیزات، عملکرد صحیح تجهیزات حفاظتی و افزایش قابلیت اطمینان (Reliability) کل نیروگاه خورشیدی خواهد شد.

⚡ مقاله تخصصی سیستم ارت نیروگاه خورشیدی
مطالعه حرفه‌ای طراحی، اجرا و استانداردهای PV Earthing

آیا میتوان از پنل های خورشیدی در شب انرژی گرفت !

تولید برق در شب توسط پنل‌های خورشیدی؛ آیا واقعاً امکان‌پذیر است؟

پنل‌های خورشیدی متداول (Photovoltaic) برای تولید برق به تابش مستقیم یا غیرمستقیم خورشید نیاز دارند؛ بنابراین در شب، به دلیل نبود تابش خورشید، عملاً برق تولید نمی‌کنند. به همین دلیل، سیستم‌های خورشیدی شبانه معمولاً از باتری‌های ذخیره‌ساز یا شبکه برق استفاده می‌کنند.

فناوری جدید تولید برق در شب

در سال‌های اخیر، پژوهشگران دانشگاه‌های مختلف از جمله دانشگاه استنفورد و دانشگاه کالیفرنیا ایده‌ای نوآورانه را مطرح کرده‌اند که بر پایه تابش حرارتی مادون قرمز (Thermal Radiation) کار می‌کند.

در این فناوری، زمین و صفحات گرم‌تر از آسمان شب هستند. از آنجا که آسمان شب دمای مؤثر بسیار پایینی دارد، سطح زمین و اجسام روی آن به‌طور طبیعی گرمای خود را به صورت اشعه مادون قرمز به سمت آسمان منتشر می‌کنند. محققان تلاش کرده‌اند با استفاده از سلول‌های ترموالکتریک یا تجهیزات نیمه‌هادی ویژه، بخشی از این اختلاف دما و تابش حرارتی را به انرژی الکتریکی تبدیل کنند.

تفاوت با پنل‌های خورشیدی معمولی

در پنل‌های خورشیدی رایج، فوتون‌های نور خورشید توسط سلول‌های فتوولتائیک جذب شده و موجب حرکت الکترون‌ها و تولید جریان الکتریکی می‌شوند.

اما در فناوری‌های تحقیقاتی تولید برق در شب، به‌جای جذب نور خورشید، از انتشار تابش مادون قرمز از سطح زمین به سمت آسمان و اختلاف دمای میان زمین و فضا برای تولید مقدار اندکی برق استفاده می‌شود. بنابراین این فناوری بر پایه همان سلول‌های خورشیدی معمولی نیست و از ساختار و مواد متفاوتی بهره می‌برد.

آیا می‌توان از نور ماه برق تولید کرد؟

از نظر علمی، بله؛ اما مقدار آن بسیار ناچیز است. نور ماه در واقع بازتاب نور خورشید بوده و شدت آن حدود ۴۰۰ هزار تا یک میلیون برابر کمتر از نور مستقیم خورشید است. بنابراین یک پنل خورشیدی معمولی می‌تواند در شب مهتابی مقدار بسیار اندکی برق تولید کند، اما این میزان برای تأمین انرژی مصرفی کاربرد عملی ندارد.

آینده این فناوری

فناوری تولید برق در شب هنوز در مرحله تحقیق و توسعه (Research & Development) قرار دارد و توان خروجی آن بسیار کمتر از پنل‌های خورشیدی رایج است. با این حال، در صورت پیشرفت این فناوری، می‌تواند در آینده به عنوان مکمل سیستم‌های خورشیدی، امکان تولید مقدار محدودی برق در طول شب را فراهم کند و وابستگی به باتری‌ها را کاهش دهد.

ارائه دهنده انواع خدمات پنل خورشیدی،دزدگیر اماکن (آنیک،گودآلارم)

نمایندگی پخش و فروش دوربین های مداربسته داهوا، ارائه دهنده و پخش انواع کالا برق صنعتی وساختمان ، مجری ذی صلاح سیستم ارت و همبندی