معرفی انواع تکنولوژی‌های خورشیدی

به گزارش "برق نيوز" انواع این فناوری‌ها به شرح ذیل است:

فوتوولتائیک:
طبق گزارش سازمان SEIA ، ایالات متحده با مجموع ظرفیت عملیاتی فتوولتائیک به‌میزان بیش از 8800 مگا‌وات، متداول‌ترین نوع تکنولوژی خورشیدی را در کشور دارا می‌باشد. تاسیسات PV رشد ۱۵ درصدی را از سال ۲۰۱۲ در ایالات متحده داشته است.

فوتون‌های نور خورشید که متشکل از ذرات انرژی با طول موج‌های مختلف هستند به یک سلول خورشیدی برخورد می‌کنند که موجب انتقال انرژی به الکترون‌هایی شده که بخشی از جریان الکتریسیته از یک مدار الکتریکی هستند. جریان تولید شده به‌وسیله حرکت الکترون‌ها می‌تواند برای منابع خارجی مورد استفاده قرار گیرند. سلول‌های خورشیدی از مولفه‌های اصلی در سیستم‌های فوتوولتائیک به‌حساب می‌آیند که برای تولید ولتاژ کافی، سلول‌ها به‌صورت چند‌گانه به یک‌دیگر متصل شده و پنل‌های خورشیدی را تشکیل می‌دهند.

متداول‌ترین نوع پنل‌های خورشیدی که امروزه در بازار وجود دارد از نوع سلول‌های خورشیدی سیلیکونی است. سیلیکون دومین عنصر از لحاظ فراوانی در پوسته زمین است و همان عنصری است که ساخت تراشه‌های کامپیوتری را میسر می‌سازد.

سلول‌های خورشیدی پلی کریستال خود از کریستال‌های منظم متعددی تشکیل شده و از آن طرف سلول‌های خورشیدی مونو کریستال از تک کریستال‌های سیلیکونی ساخته می‌شود. سطح سلول‌های پلی کریستال نسبت به مونو‌کریستال دارای عیوبی است که موجب کاهش میزان جذب نور در آن به‌ازای هر متر‌مربع می‌شود. از طرفی سلول‌های پلی کریستال از نظر ساخت راحت‌تر و از نظر قیمتی هم ارزان‌تر است.

تکنولوژی فیلم نازک‌:
یک دیگر از تکنولوژیهای فتوولتائیک‌، قیلم نازک است. فیلم نازک سلول خورشیدی است که به‌وسیله قرار گرفتن یک یا چند لایه نازک از مواد فتوولتائیکی با کیریستال‌های نامنظم بروی یک تکه باریک از مواد نیمه هادی تشکیل می‌شود. ضخامت لایه نازک می‌تواند محدوده‌ای بین چند نانو‌متر تا ده‌ها میکرو‌متر باشد‌ و همین نامنظمی کریستال‌ها این ضخامت کم را موثر می‌کند. مواد فتوولتائیکی مختلفی می‌توانند در محصولات (سلول‌ها) مورد استفاده قرار بگیرند که می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:

a-Si: سیلیکون آمورف

CdTe: کادمیوم تلوراید

CIS Or CIGS : سلنید گالیوم اینیدیم مس

بحران جهانی اقتصادی اخیر و روند کاهشی قیمت ماژول‌های کریستالی چینی به‌طور معناداری بر چشم‌انداز ماژول‌های خورشیدی فیلم نازک اثر گذاشته است. فیلم‌های نازک تنها به‌عنوان گزینه‌ای خاص در بازار فروش در نظر گرفته می‌شود به‌نحوی که رشد استفاده از آن با محدودیت‌هایی روبه‌رو است.این موضوع را باید در نظر گرفت که تکنولوژی فیلم نازک وابسته به تازه واردان این عرصه است به‌شکلی که پیشرفت‌های تکنیکی می‌تواند آن‌را در یک موقعیت رقابتی رو به رشد قرار بدهد.

سیستم حرارتی خوشیدی‌:
سیستم‌های حرارتی خورشیدی یک راه‌کار به‌منظور بر‌آوردن نیاز‌های حرارتی به‌وسیله دریافت انرژی گرمایی خورشید برای کاربرد‌های گرمایشی مثل‌: ساختمان‌ها – آب گرم و یا استخر‌های شنا‌، در نظر گرفته می‌شود. گرم کردن آب تقریبا حدود یک سوم از مجموع کل انرژی مصرفی بخش خانگی به حساب می‌آید که با استفاده از انرژی خورشیدی برای تهیه آب‌گرم خانگی می‌توان مقدار قابل توجهی از انرژی مصرفی سالانه را صرفه‌جویی کرد. و از طرفی میزان صورت‌حساب مالکان را تقلیل داد و نیز موجب کاهش تولید گاز‌های مخرب نیروگاه‌های پایه هیدروکربنی شد.

تکنولوژی‌های جدیدتر ترکیبی از سیستم‌های حرارتی خورشیدی و فتوولتائیک را برای ما متصور می‌سازد. به‌عنوان مثال سیستم‌های حرارتی فتوولتائیکی که با جذب گرما از منابع مختلف مثل ماژول‌ها و یا آب گرم به‌طور مستقیم به‌وسیله مبدل‌هایPV تولید کننده الکتریسیته تغذیه می‌شود.

نیروگاه‌های حرارتی خورشیدی با چالش‌های متعددی در بازار روبه‌رو هستند که در حال حاضر مانع رشد و گسترش آن می‌شود. در میان این موانع ضعف‌های اطلاعاتی و مفهومی در رابطه با آینده‌نگری مشتریان راجع به عملکرد و خواص سیستم‌های حرارتی خورشیدی وجود دارد.

همچنین هزینه اولیه راه‌اندازی سیستم‌های حرارتی خورشیدی که اغلب برای مشتریان خیلی زیاد به نظر می‌رسد. این در حالی است که باید در نظر داشت بسیاری از منابع مالی که برای سیستم‌های فتوولتائیک اختصاص می‌یابد برای این سیستم‌ها وجود ندارد. با توجه به این مسائل و نقاط ضعف و پیچیدگی کم‌تر سیستم‌های حرارتی خورشیدی‌، در آینده این سیستم‌ها را قادر خواهد ساخت تا در بازار جایگاه خود را پیدا کنند و در نتیجه آن، هزینه این نوع سیستم‌ها نیز کاهش پیدا کند.

انرژی متمرکز خورشیدی‌:
کمپانی‌ها دو شکل از تکنولوژی انرژی متمرکز خورشیدی را می‌توانند انتخاب کنند. نوع اول تکنولوژی CPV یا فتوولتائیک متمرکز شده است که از لنز‌ها یا آینه‌هایی برای متمرکز کردن نور خورشید به یک ناحیه کوچک از سلول خورشیدی بهره می‌برند که موجب تولید الکتریسیته می‌شود و نوع دیگر تکنولوژی CSP یا انرژی خورشیدی متمرکز شده است که از آینه‌ها برای هدایت نور خورشید و یا انرژی حرارتی آن به سوی یک دریافت کننده کوچک بهره می‌گیرد. در این نوع تکنولوژی تولید الکتریسیته زمانی است که نور خورشید به گرما تبدیل شده و این گرما سبب راه‌اندازی موتور متصل به ژنراتور می‌شود.

تکنولوژی CPV در مناطقی که تابش خورشید ماکزیمم باشد و ضریب کاهش حرارتی کم باشد در نظر گرفته می‌شود که با توجه به این موضوع کارایی این سیستم در نیروگاه‌های بزرگ مستقر در نواحی صحرایی مناسب خواهد بود.

سیستم‌های CSP را می‌توان به ۴ نوع تقسیم کرد‌:

۱ – صفحات سهموی (Parabolic trough): سیستم‌های متمرکز خطی است که از آینه‌های خمیده برای متمرکز کردن نور خورشید به سمت دریافت کننده‌ها استفاده می‌کند.

۲- صفحات بازتابده با لنز خطی (Linear Fresnel Reflector)‌: سیستم‌های متمرکز خطی هستند که از آینه‌های تخت و صاف مرتب شده به‌منظور متمرکز کردن نور خورشید به سمت دریافت کننده استفاده می‌کنند.

۳- برجک خورشیدی (Power Tower/Heliostat): سیستم‌های متمرکز نقطه‌ای هستند که از خورپا* به‌منظور متمرکز کردن نور خورشید به سمت دریافت کننده نصب شده بر روی برج مرکزی استفاده می‌کنند.

۴- صفحات بشقابی (Dish Engine): سیستم‌های متمرکز نقطه‌ای که از آینه‌های خمیده به‌منظور هدایت نور خورشید به‌سمت دریافت کننده استفاده می‌کنند.

بیش از ۹۰۰ مگا‌وات از نوع سیستمCSP جهت اتصال به شبکه در سال ۲۰۱۳ نصب شده که از آن میان می‌توان به پروژه ایوانپا کالیفرنیا اشاره کرد.

* خورپا (heliostat) ابزاری مجهز به ساعت‌ران است که همواره جهت خورشید را در آسمان دنبال می‌کند به آن آفتاب‌یاب هم گفته‌اند.