بحث علمی هفتگی : صفحات خورشیدی

[* Robo milad *]

سلام به همه
ازین به بعد هرهفته در تالار اختراعات بحث علمی داریم
زحمت تاپیک به عهده دو مدیر جوان ماست .
می تونید موضوع بحث برای هفته های دیگه رو به مدیرای تالار پیشنهاد بدید

هفته اول : صفحات خورشیدی

[حسین متقی]

سلام منظور از صفحات خورشیدی فقط پانلهای سلول خورشیدیه یا منظورتون صفحات جذب گرماییه نور خورشیده؟؟
یا هر دو؟
پانلهای سلول خورشیدی که مستقیما برق تولید میکنند solar cell یا photovoltaic cell یا photoelectric cell نام دارند و یک قطعه ی الکترو نیکی محسوب میشن
که انرژی نور خورشید رو مستقیما توسط اثر فتوولتاییک به الکتریسیته تبدیل میکنند
ماده ی اولیه ی تولید این صفحات سیلیکونه که در ماسه فراوانه و در ایران ما منابع ماسه(کویر)خیلی زیاد داریم(کویر هم نعمتیه ها)
از سلول خورشیدی در 20 سال گذشته برای تولید برق در واحدهای خیلی کوچک مثل ماشین حساب یا نهایتا برای واحدهای مصرف کننده ی بزرگتری مثل خانه های روستایی و ماهواره ها و کلا مناطقی که دسترسی به برق نداشتند استفاده میشده
که دلیلش هزینه ی تولید بالای این محصوله
اما حالا با گرانتر شدن انرژی و پیشرفت علم ما فهمیدیم که انرژی دیگه به ارزانیه قبل در دسترس ما نیست و منابع هم در حال پایان هستند
پس -- از چند سال گذشته در تمام مناطق جهان از سلول خورشیدی در واحدهایی بسیار بزرگتراز قبل مثلا بیشتر از 1 مگا وات هم برای تولید برق استفاده شده
که دیگه تقریبا میشه بهش گفت نیروگاه خورشیدیه فوتوولتاییک

[عرفان سلیم زاده]

سلام مرسی بحث خوبیه!
خودم هم تا هفته پیش تحقیقات زیادی روش کردم که شامل موارد زیره:
سلول های خورشیدی ماژول هایی هستند که مستقیما از نور خورشید جریان مستقیم تولید می کنند!
در این نوع تبدیل انرژی کل فرایند یک مسئله کوانتومی ساده است و نمیتوان به صورت فیزیکی توصیفی براش پیدا کرد!
مکانیسم عمل کردش اینه که خورشید بسته های فوتون رو شلیک میکنه و پنل های خورشیدی هم با راندمان جذبی بالا تبدیل به برقش میکنه!
کلا دو نوع مواد تا حالا برای مبدل های خورشیدی بکار رفته اند!
1- مواد معدنی که شامل نیمه هادی های جدول تناوبی که الاییده شده به ناخالصی مشخصی برای افزایش کارایی هستند.
2- مواد ارگانیک یا الی! این نوع مواد پایه طبیعی داره! یعنی تو ترکیباتش هم کربن هست و هم هیدروژن که تو بدن تمام جاندار های کره زمین پیدا میشه!
در کل در اینده شاهد تولید پنل های خورشیدی ارگانیک خواهیم بود که هم ارزان تره و هم انعطاف پذیر تره!

[عرفان سلیم زاده]

و پنل های جامد معدنی گران قیمت کم کم منقرض خواهند شد!
برای افزایش راندمان یک مبدل خورشیدی صرف نظر از قیمتی که پیدا میکنه باید جوری بسازیمش که هر لایه جاذب یک طیف از فرکانس خورشید باشیم.
در این صورت میتوان راندمان را تا 50 درصد زیاد کنیم که هر متر مربع 500 وات حداکثر میشه!
یعنی با 20 متر مربع فضا میتونین انرژی کامل مورد نیاز خود و همسایه تون رو تامین کنید(حتی گرمایش و پخت و پز!) و برای شب هم به همین منوال انرژی ذخیره کنین!
اما در واقعیت وضع فرق میکنه!
اگه همین حالا بخواید برق خورشیدی داشته باشید سرمایه مورد نیازتون تا 20 میلیون تومان هم میتونه برسه چون راندمان سلول های تو بازار به 25 درصد میرسه و هر پنل خورشیدی 245 واتی حدود 1 میلیون تومان براتون اب میخوره!

[حسین متقی]

خورشید:حدود 6000میلیون سال از عمر خورشید میگذره
و هر ثانیه 2.4میلیون تن از جرم خورشید به انرژی تبدبل میشه وبا توجه به وزن خورشید که 333هزار برابر وزن زمینه تا 5 میلیارد سال دیگه خورشید میتونه منبع انرژی برای انسانها باشه
و جالبه بدونین بر هر متر مربع از زمین 1000 وات انرژی خورشیدی تابش میشه (میانگینه)
البته فقط برای سلول خورشیدی-برای حرارتی تا2800هم میرسه
پس هم اکنون کل منبع انرژیه خورشید 10000برابر انرژیه مصرفیه کنونیه بشره
اخیرا در المان بزرگترین نیروگاه خورشیدیه جهان ساخته شد که با 33500 پنل خورشیدی فوتوولتاییک
حدود 5 مگاوات ساعت برق تولید میکنه که با این تولید میتوان برق 1800 خانه را تامیین کرد
برای تولید برق در بهترین شرایط یه نیروگاه به مناطقی احتیاج داره که بیشترین نور خورشید رو دریافت کنند
که خاورمیانه و مخصوصا ایران در بهترین نقطه قرار دارند پس میبینید که در ایران تولید سلول خورشیدی و کلا سرمایه گذاری برای تولید برق از سلولهای فتوولتایک بهترین منطقه هست چون هم مواد اولیه موجوده و هم زمین مناسب و عرض جغرافیاییه مناسب نسبت به خط استوا

[حسین متقی]

پنلهای موجود در ایران بر حسب وات قیمت دارند
یعنی در بازار مثلا جمهوری-پاساژامجد که مستقیما میفروشند سلول خورشیدی از واتی 4500تومان تا 6000تومان و مدلهای خاص 20 هزارتومن بر وات موجوده
مصرف برق یک خونه ی 100 متر مربعی (اگه نیروگاهی حساب کنید) 220 ولت و 25 امپره یعنی 5000 وات که حداکثر مصرفه
اما در واقعیت مصرف برق در یک خانه 100 متری در24 ساعت برای خانه های مدرن با روشناییه ال ای دی و کمترین مصرف برق
حدود 4 تا 6 کیلو وات ساعته که به این معنیه که برای تولید برق در بهترین شرایط اب و هوایی نیاز به 600 تا 1000 وات سلول خورشیدی دارید
که مساحت مورد نیازتون حدود 5تا6 متر مربعه و هزینه برای فقط پنلها حدود 5میلیون تومنه
حالا باید 50 درصد از توان رو توی باتری برای شب ذخیره کنید تا بتونید شبها از برق استفاده کنید
یعنی باتریه 5کیلو وات ساعتی شبیه باتری ماشین ولی از نوع خشک که مناسب این نوع استفاده هست
که قیمت اون هم حدود 2 میلیون تومن میشه
حالا که برق داریم ولی چرا وسایل برقیمون کار نمیکنن؟؟؟

[حسین متقی]

دلیلش اینه که وسایل برقیه خونه با برق متناوب کار میکنند(ac)
ولی سلول خورشیدی و باتری مولد برق مستقیم هستند(dc)
پس باید چیکار کنیم؟؟؟
باید با استفاده از یه تبدیل کننده ی dcبهac به نام اینورتر برق مستقیمی که از باتری دریافت میکنید رو به برق متناوب مورد نیاز دستگاه ها و مصرف کننده های خونگی تبدیل کنید
این دستگاه که فکر میکنم بازده 80 تا90 درصدی داره 10-20درصد از مصرف برقو به خودش اختصاص میده که به دلیل مقاومت بالاشه و به همین دلیل بود که در پست قبلی کمی بالاتر از نیاز سلول خورشیدی مصرف شده
قیمت این دستگاه همخیلی بالاست چون محافظ و....هم بهش اضافه شده و خروجیش خیلی شبیه برق شهریه متناوبه
در نهایت اگه خونتون توی کویر لوت باشه میتونید با 7-8 میلیون تومن برق مورد نیاز خونه ی 100 متریتونو خودتون تولید کنید
بازده این نیروگاه کوچیک خانگی در بهترین حالت 25 ساله
ولی خوبیش اینه که 18 سال بعد پولتون از طریق 0شدن قبض برق برمیگرده توی جیبتون و خیلی هم کلاس داره و.....
حالا متوجه شدید که چرا توسعه ی این نیروگاه ها با سرعت لاک پشتی انجام میشه؟؟!!!
دلیلش اینه که اگه 18 سال پولتونو توی بانک نگه دارید پولتون 10 برابر میشه
ولی اینجوری تازه همون پولو به دست میارید

[عرفان سلیم زاده]

به نظر من سیستم فوتو ولتاییک امروزی که بسیار گران و کم بازده هستند برای تامین وسایل الکترونیکی مثل موبایل و غیره مناسب اند چون قابلیت حمل دارند دیگه مشکل شارژ نخواهیم داشت!

[حسین متقی]

حالا شرایط شهر تهرانو در نظر بگیرید
تقریبا باید یک و نیم تا 2برابر سلول خورشیدی داشته باشه ولی این مزیت رو داره که میتونی روزای خیلی افتابی به شبکه برق بفروشی(اگه تولید خیلی زیاد باشه دولت میخره مثلا برای برجها و شهرکها مناسبه
پس توی تهران بدون نصب و سیم کشی و حمل و نقل و .....حدود10 میلیون و بیشتر باید خرج کنی و 8متر مربع هم روی پشت بوم لازم داری
ولی خوبیه دیگش اینه که اگه مصرف کننده ی خیلی خوبی باشی و برق رو زیاد تر مصرف کنی به نفعته
یعنی توی این سیستم هر چی بیشتر برق مصرف کنی چون هزینش تقریبا ثابته بیشتر سود کردی
چون قبض برق پلکانی حساب میشه ولی سلول خورشیدی هر چی اول پول دادی همونو خرج میکنی
البته خبر خوش اینکه توی ایران جدیدا تولید سلول خورشیدی هم داریم وفکر کنم ارزانتر از مدلهای خارجی باشه(به غیر از چینی)

[ali.66]

انرژی که از طریق خورشید به زمین می‌رسد ۱۰۰۰۰ بار بیشتر از انرژی مورد نیاز انسان است. مصرف انرژی در سال ۲۰۵۰ یعنی سال ۱۴۲۹ خورشیدی (۴۰ سال دیگر) ۵۰ تا ۳۰۰ درصد بیشتر از مصرف امروزی آن خواهد بود. با اینحال اگر فقط ما بتوانیم ۰٫۱ درصد از سطح زمین با مبدل‌های انرژی خورشیدی پوشش بدیم و تنها ۱۰ ٪ بازده داشته باشه برای تأمین انرژی مورد نیاز بشر کافی است. که ما در حال حاضر دو فناوری در ساخت سلول‌های خورشیدی داریم: فناوری نسل اول و نسل دوم. فناوری نسل اول بر پایه ویفرهای سیلیکونی با ضخامت ۴۰۰-۳۰۰ میکرومتر است که ساختاری بلوری یا چند بلوری دارند که یا از بریدن شمش بدست می‌آیند یا از روش efg و با کمک خاصیت مویینگی رشد داده می‌شوند. فناوری نسل دوم یا تکنولوژی لایه نازک، براساس لایه نشانی نیمه هادی روی بسترهای شیشه‌ای، فلزی یا پلیمری، در ضخامت‌های ۵-۳ است. هزینه مواد اولیه در تکنولوژی نسل دوم، پایین‌تر است و از آن گذشته، اندازه سلول تا ۱۰۰ برابر بزرگتر از اندازه سلول ساخته شده با تکنولوژی نسل اول است که مزیتی برای تولید انبوه آن محسوب می‌شود. در عوض بازدهی سلول‌های نسل اول، که اغلب سلول‌های بازار را تشکیل می‌دهند، به دلیل کیفیت بالاتر مواد، از بازدهی سلول‌های نسل دوم بیشتر است. که اختلاف بازدهی میان سلول‌های دو نسل با گذشت زمان کمتر شده و تکنولوژی نسل دوم جایگزین نسل اول شود