خانه / Faez Ehya (برگه 10)

Faez Ehya

می‌خواهم اینجا خانه مجازی من باشد. هر آنچه در زندگی من مهم است اینجا می‌آورم. اما هیچ چیز مهمتر از عشق نیست. آن‌را در قلبم نگهبانی می‌کنم. فائزاحیا

پمپ‌های آب خورشیدی و مزایای اقتصادی و زیست‌محیطی آنها

آب مهم‌ترین منبعی است که زندگی انسان وابسته به آن است. دسترسی به آب حاصل از دریاچه‌ها، برکه‌ها، رودخانه‌ها و چاه‌ها جهت مصارفی همچون کشاورزی، دامداری، صنعت و مصارف عمومی همواره یکی از معضلات موجود بر سر راه توسعه جوامع انسانی به‌خصوص جوامع روستایی بوده است.

در بسیاری از مناطق آب در سفره‌های زیرزمینی وجود داشته و خارج‌سازی آن توسط دست یا تلمبه‌های دستی و یا توسط موتورهای دیزلی که از سوخت‌های فسیلی استفاده می‌کنند صورت می‌گیرد. در مناطق کویری یا کوهستانی که مشکلات برق‌رسانی و سوخت‌رسانی وجود دارد و نیز آب در عمق نسبتاً زیادی از سطح زمین قرار دارد خارج‌سازی آب به روش‌های فوق امکان‌پذیر نیست؛ در این مناطق استفاده از پمپ‌های خورشیدی می‌تواند مزایای فراوانی داشته باشد.

به‌طورکلی پمپ‌های خورشیدی پمپ‌هایی هستند که در آن‌ها انرژی خورشیدی به‌وسیله پانل‌های خورشیدی (قطعه مستطیل شکل از سلول‌های خورشیدی) به انرژی الکتریسیته تبدیل می‌شود و این انرژی در راه‌اندازی پمپ آبی مورداستفاده قرار می‌گیرد.

در پمپ‌های خورشیدی تعداد اجزا متحرک کم است. لذا به مراقبت و تعمیرات خیلی کمتری نیاز دارد و همچنین بازدهی آن‌ها مناسب است. آسانی کار با پمپ‌های خورشیدی، سرعت‌بالای یادگیری کار با آن‌ها و حمل‌ونقل آسان‌شان از مزایای بزرگ این‌چنین پمپ‌ها است که باعث می‌شود کار با آن‌ها در مناطق دورافتاده موردتوجه قرار گیرد. همچنین باعث حفظ منابع سوختی کشور و راه‌حلی برای مسئله معضل جایگزینی انرژی است و غالباً زمان نیاز به آب با زمان تابش خورشید هماهنگی دارد لذا استفاده از آن‌ها می‌تواند به‌خوبی پاسخگوی نیازها باشد هرچند با استفاده از مخازن ذخیره‌سازی آب مشکل آب قابل‌دسترسی در شب را نیز می‌توان برطرف نمود.

افزایش روزافزون قابلیت و عملکرد این پمپ‌ها و کاهش مداوم قیمت سلول‌های خورشیدی، مبین آن است که پمپ‌های خورشیدی به‌سرعت برای بسیاری از کاربردها جنبه اقتصادی پیدا می‌کنند.

ارائه پمپ‌های خورشیدی جایگزینی پاک و مناسب نسبت به پمپ‌های دیزلی برای تأمین آب موردنیاز برای مصارف گوناگون هست.

از دههٔ ۹۰ میلادی پمپ‌های خورشیدی توسعه‌یافته و به بلوغ فنی رسیدند. این پمپ‌ها با موفقیت آزمایش و در نقاط مختلف جهان مورداستفاده قرارگرفته‌اند.

به‌رغم هزینهٔ اولیه بالای پمپ‌های خورشیدی استفاده از این پمپ‌ها مقرون‌به‌صرفه‌تر از پمپ‌های دیزلی هست. البته نتیجه این سرمایه‌گذاری عموماً بعد از یک پروسه ۳ الی ۵ ساله قابل توجیه هست.

سامانه‌های آبی خورشیدی ثابت کرده‌اند که راه‌حل مناسبی برای مناطق دور از شبکه برق می‌باشند؛ زیرا انرژی موردنیاز برای راه‌اندازی پمپ‌های خورشیدی با استفاده از یک سری پنل های خورشیدی در طول روز تولید می‌شود.

مکانیسم استفاده از پمپ‌های خورشیدی عموماً به‌گونه‌ای است که در طول روز و تا زمانی که خورشید در دسترس باشد از انرژی آن برای تأمین برق موردنیاز برای استفاده از پمپ بهره می‌برند و آب را در مخازن برای استفاده در مواقع دیگر ذخیره می‌کنند. به‌طور میانگین ۸ ساعت زمان پمپاژ آب در طول روز است که با توجه به فصول متغییر هست.

البته می‌توانیم با طراحی و تعبیه باتری از انرژی خورشیدی برای راه‌اندازی پمپ‌های آب در شب نیز بهره‌مند شویم اما این کار ازلحاظ اقتصادی برای پمپ‌های خورشیدی مقرون‌به‌صرفه نیست.

به‌طورکلی پمپ‌های خورشیدی از ۳ جزء اصلی تشکیل‌شده است.

شامل:

  1. پنل های خورشیدی
  2. کنترل‌کننده
  3. بدنه اصلی

پمپ‌های خورشیدی دارای مزایایی نسبت به پمپ‌های دیگر هستند:

  • استفاده از پمپ‌های خورشیدی در مناطقی که از شبکه انتقال برق فاصله زیادی دارند.
  • عدم اطمینان از آینده قیمت برق (افزایش تعرفه برق با برداشتن یارانه‌ها)
  • عدم استفاده از منابع سوخت‌های فسیلی
  • افزایش هزینهٔ سوخت‌های فسیلی مانند گازوئیل و بنزین
  • عدم نیاز به متخصص و کارشناسان خبره برای راه‌اندازی و استفاده از پمپ‌های خورشیدی
  • با توجه به محدود بودن اجزای سیستم، پمپ‌های خورشیدی به مراقبت و تعمیرات کمتری در قیاس با پمپ‌های دیزلی نیاز دارند.
  • با توجه به پاک بودن منابع انرژی تجدید پذیر هیچ آسیبی به محیط‌زیست وارد نمی‌شود.
  • عدم نیاز به اجرای شبکه kv 20 جهت تأمین برق پمپ
  • و مهم‌ترین دلیلی که می‌توان استفاده از پنل های خورشیدی و اصولاً پمپ‌های خورشیدی را توجیه کرد این است که زمان استفاده از چاه‌های آب شرب به عبارتی بهره‌برداری از چاه‌ها از فصل بهار افزایش‌یافته و تا ابتدای پاییز به طول می‌انجامد که این دوره زمانی بیشترین ساعات تابش آفتاب در مقایسه با فصول دیگر وجود دارد و در این فصول نیز می‌توان از انرژی خورشیدی حداکثر استفاده را برد.

 

همچنین این مقاله را ببینید.

 

روش‌های استفاده از انرژی خورشیدی در گرمایش و سرمایش ساختمان

برای دستیابی به یک زندگی مطلوب و باکیفیت لزوم اجرای یک معماری پایدار و منطبق با طبیعت اجتناب‌ناپذیر است. طراحی ساختمان با تکیه‌بر اصول معماری پایدار، به میزان قابل‌توجهی در هزینه‌های انرژی صرفه‌جویی می‌کند و باعث می‌شود که در تابستان و زمستان دمای مطلوبی در منزل احساس شود.

گرمایش، تهویه برقی و تهویه هوا ( HVAC ) سهم عمدهای در مصرف انرژی در ساختمان دارد. سامانه‌های سنتی گرمایش و سرمایش به همان اندازه که باعث ذخیره انرژی می‌شوند، موجب انتشار Co2 می‌گردند، درصورتی‌که اگر از سامانه‌های گرمایش و سرمایش خورشیدی استفاده شود، این میزان انتشار Co2 به حداقل ممکن می‌رسد.

طرح ضعیف اقلیمی ساختمان‌ها که اغلب در معماری مدرن دیده می‌شوند سبب می‌گردد بسیاری از بناها حتی در اقلیم سرد و معتدل بیش‌ازحد گرم شوند جایی که این‌چنین مشکلاتی به‌صورت سنتی وجود نداشت.

قدرت خورشید می‌بایست با کمک طرح‌های خوب طراحان، فهمیده شده و به‌عنوان ساختمان خورشیدی ایستا لحاظ گردد که در این ساختمان‌ها انرژی خورشیدی برای گرم کردن استفاده می‌شود اما اجازه ندارد در رفاه و اقتصاد ساکنین دخالت کند. تقریباً تمامی ساختمان‌ها از ساده‌ترین روش گرمایش خورشیدی ایستا بهره می‌برند؛ در این رابطه، یکی از تلاش‌های صورت گرفته‌شده توسط محققان، توسعه فناوری گرمایش و سرمایش خورشیدی جهت دستیابی به آسایش برای ساکنین است. فضاهای خورشیدی یک مکان الحاقی گرم‌کننده و یک محیط سالم برای گیاهان و ساکنین مهیا می‌کند. در حقیقت یک فضای خورشیدی درست طراحی‌شده می‌تواند ۶۰% از نیازهای گرمایی یک‌خانه را در زمستان تأمین کند.

روش‌های استفاده از انرژی خورشیدی در گرمایش و سرمایش ساختمان - فائراحیا faezehya.com
روش‌های استفاده از انرژی خورشیدی در گرمایش و سرمایش ساختمان

تأمین گرمای ساختمان با خورشید، از دو طریق پسیو و اکتیو می‌تواند صورت گیرد.

در طراحی پسیو، معماری ساختمان تعیین‌کننده میزان دریافت انرژی از طریق خورشید است و در طراحی اکتیو، جذب انرژی خورشید نیازمند استفاده از یک منبع انرژی دیگر برای انتقال مایع گرم شده به داخل ساختمان است.

سیستم گرمایش خورشیدی پسیو

روشهای استفاده از انرژی خورشیدی در گرمایش و سرمایش ساختمان faezehya.com

در طراحی ساختمان پسیو، پنجره‌ها، دیوارها و طبقات به‌گونه‌ای ساخته می‌شوند تا انرژی خورشید را به‌صورت گرما در زمستان جمع‌آوری، ذخیره و توزیع کنند و گرمای تابستان را نپذیرند. این طراحی پسیو، آب‌وهوایی یا طبیعی نامیده شده است زیرا برخلاف سامانه‌های گرمایی خورشیدی اکتیو، از ماشین‌ها و دستگاه‌های الکتریکی استفاده نمی‌کند.

 

کلید طراحی یک ساختمان پسیو، بهره‌گیری هرچه بهتر از آب‌وهوای محل ساختمان است. اجزائی که باید در نظر گرفته شوند عبارت‌اند از قرار دادن انواع پنجره‌ها جداره‌ها، عایق‌بندی گرمایی، جرم حرارتی و سایه‌بان.

در مورد سامانه‌های گرمایش خورشیدی پسیو، برخی از روش‌های کلی عبارت‌اند از:

  • ورود مستقیم نور خورشید به داخل اتاق از طریق پنجره‌ها. (ساخت خانه رو به خط استوا)
  • استفاده از دیوار ذخیره کننده انرژی خورشیدی (دیوار ترومب) و دیوار آبی
  • استفاده از گلخانهٔ جانبی
  • استفاده از استخر یا حوضچه روی بام.

 

سیستم گرمایش خورشیدی اکتیو

روش‌های استفاده از انرژی خورشیدی در گرمایش و سرمایش ساختمان active faezehya.com

در این سامانه‌ها، از تجهیزات مختلفی برای گرم کردن ساختمان استفاده می‌شود که برخی از آن‌ها عبارت‌اند از: کلکتورها، سامانه‌های ذخیره کنندهٔ انرژی گرمایی، کنترل دستی یا خودکار، سوخت کمکی و مبدل‌های حرارتی.

تمام آنچه سامانه‌های گرمایش خورشیدی اکتیو باید انجام بدهند، جذب انرژی خورشید توسط کلکتورها، انتقال گرما از کلکتور به عملگر جاری، انتقال عملگر جاری به ذخیره کننده (ها) و نهایتاً استفاده از گرمای ذخیره‌شده در ساختمان است. کلکتورها درواقع قسمتی از ساختمان می‌باشند، مثلاً پنجره یا نورگیر. کلکتورهای باید دارای این ویژگی‌ها باشند:

  • جذب بیشینه انرژی خورشید با طول‌موج ۰.۳ تا ۲.۵ میکرون و کمترین نشر در محدودهٔ مادون‌قرمز
  • مقاومت در برابر خوردگی و پوسیدگی، اشعهٔ فرابنفش، رسوبات و خواص اسیدی یا قلیایی عملگر جاری.

 

سامانه‌های سرمایش خورشیدی

تولید سرما با خورشید کاری بسیار دشواری است، برخلاف چیزی که در قسمت گرمایش خورشیدی مشاهده کردیم. به‌طور عمده، دو راه برای سرمایش خورشیدی وجود دارد:cold solar faezehya.com روش‌های استفاده از انرژی خورشیدی در گرمایش و سرمایش ساختمان

  1. تبدیل انرژی خورشید به انرژی مکانیکی یا الکتریکی و استفاده از انرژی حاصل در به کار انداختن تجهیزات برودتی مانند کولر
  2. تبدیل انرژی خورشید به انرژی حرارتی و استفاده از آن در بکار انداختن دستگاه‌های تبرید جذبی. در این روش از انرژی خورشید برای گرم کردن ژنراتور خورشیدی (دقیقاً مانند جذب گرما در کلکتورها) استفاده می‌شود. با گرم شدن ژنراتور، اپراتور آن سرما ایجاد می‌کند.

در صورت چیلر بودن سیستم سرمایش، آبی که در اپراتور سرد شده است به توزیع‌کننده‌های موجود در فضای ساختمان (مثلاً اتاق) می‌رود و نهایتاً موجب سرد شدن فضای اتاق می‌شود. آب، پس اینکه سرمایش را از دست داد، به سمت اپراتور برمی‌گردد و این چرخه مدام تکرار می‌شود.

 

در هر رو استفاده از انرژی خورشیدی مقرون به‌صرفه‌ترین و اقتصادی‌ترین روش برای تولید انواع انرژی الکتریکی و گرمایشی در محیط‌های خانگی و صنعتی کوچک هست.

 

محاسبه و برآورد اجزا و لوازم اصلی برای پنل خورشیدی برق خانگی

یک سیستم PV خورشیدی از بخش‌های مختلفی تشکیل‌شده که بایستی با توجه به کاربرد، موقعیت مکانی و نوع سیستم انتخاب شوند. اجزای اصلی سیستم عبارت‌اند از: ماژول فتوولتاییک (پنل خورشیدی)، شارژ کنترل‌گر، اینورتر، باتری و بار مصرفی.

faezehya.com ‫محاسبه و برآورد اجزا و لوازم اصلی برای پنل خورشیدی خانگی‬‎

تعیین مقادیر
۱٫ تعیین میزان مصرف توان.
اولین مرحله در طراحی سیستم فتوولتاییک خورشیدی این است که کل توان و انرژی مصرفی برای تمام بارهایی که نیاز به تغذیه دارند را مشخص کنیم:
۱ – ۱٫ میزان وات‌ساعت مصرفی هر وسیله را در طی یک روز محاسبه کنید. سپس مقادیر وات‌ساعت‌های مصرفی کلیه وسایل را برای یک روز باهم جمع کنید.
۱ – ۲٫ عدد به‌دست‌آمده را در ۱٫۳ ضرب کنید تا میزان وات‌ساعتی که پنل باید در طی یک روز تولید کند به دست بیاید. (۱٫۳ میزان تلفات انرژی در سیستم است).

۲٫ تعیین اندازه ماژول PV
هر چه اندازه ماژول بزرگ‌تر باشد به همان میزان توان بیشتری تولید خواهد نمود. برای مشخص کردن اندازه ماژول PV، باید ابتدا بیشترین توان تولیدی را به دست آوریم. بیشترین توان تولیدی یا وات پیک (Wp) بستگی به ماژول PV و آب‌وهوای منطقه موردنظر دارد. بدین منظور به عاملی نیاز داریم به نام « ضریب تولید پنل». (به ضریب تولید پنل، پیک سان شاین هم گفته می‌شود.)
برای تعیین اندازه ماژول به طریق زیر عمل می‌کنیم:
۲ – ۱٫ محاسبه وات پیک کل (Wp Total). میزان کل وات‌ساعت‌هایی که در طول روز نیاز داریم تا توسط ماژول تولید شود (عدد به‌دست‌آمده از قسمت ۲-۱) را بر ضریب تولید پنل تقسیم کنید تا وات پیک کلی که توسط پنل ها باید تولید شود به دست آید.
۲ – ۲٫ محاسبه تعداد پنل های موردنیاز برای سیستم. جواب به‌دست‌آمده از قسمت ۱ – ۲ را بر Wp نامی پنل هایی که در اختیاردارید تقسیم کرده و حاصل به‌دست‌آمده را به سمت عدد صحیح بزرگ‌تر گرد کنید. جواب، تعداد پنل هایی که باید استفاده کنید را مشخص می‌کند.
البته باید توجه داشت که حاصل این محاسبه حداقل پنل هایی که باید استفاده کنیم را مشخص می‌کند. مسلماً اگر پنل های بیشتری استفاده کنیم عملکرد سیستم بهتر خواهد بود و همچنین طول عمر باطری هم افزایش خواهد یافت.

۳٫ تعیین اندازه اینورتر.
در صورت نیاز به خروجی AC بایستی از یک اینورتر استفاده کنیم. نکته بسیار مهم این است که
ورودی اینورتر به‌هیچ‌وجه نبایستی از مجموع توان تمام وسایل برقی کمتر باشد. همچنین ولتاژ نامی و باطری باید باهم برابر باشند.
برای سامانه‌های مستقل، اینورتر باید به‌اندازه کافی بزرگ باشد تا بتواند تمام وات مصرفی را تأمین نماید. اندازه اینورتر بین ۲۵ تا ۳۰ درصد بزرگ‌تر از مجموع توان تمامی وسایل در نظر گرفته می‌شود. اگر از موتور یا کمپرسور استفاده نماییم اندازه اینورتر باید حداقل ۳ برابر ظرفیت آن‌ها باشد تا بتواند جریان ضربه را تحمل کند.
برای سامانه‌های متصل به شبکه، ورودی اینورتر باید با آرایه PV برابر باشد تا عملکرد سیستم ایمن و مؤثر باشد.

۴٫ تعیین اندازه باطری
. باطری‌های مورداستفاده در سامانه‌های PV خورشیدی باید قابلیت این را داشته باشند که تا پایین‌ترین سطح انرژی دشارژ شده و سپس به‌سرعت شارژ شوند. (عموماً از باطری‌های لید اسید خشک استفاده می‌شود.) همچنین ظرفیت آن‌ها به‌اندازه‌ای باشد که بتواند وسایل و تجهیزات مورداستفاده را در شب و روزهای ابری به راه بی اندازد. برای تعیین اندازه باطری به طریق زیر محاسبه می‌کنیم:
۴ – ۱٫ مجموع وات‌ساعت مصرفی کلیه وسایل را در طول یک روز محاسبه کنید.
۴ – ۲٫ عدد به‌دست‌آمده را بر ۰٫۸۵ تقسیم کنید (به خاطر تلفات باطری).
۴ – ۳٫ حاصل را بر ۰٫۶ تقسیم کنید (به خاطر عمق دشارژ dod).
۴ – ۴٫ این عدد را بر ولتاژ نامی باطری (که همان ولتاژ بأس سیستم است) تقسیم نمایید.
۴ – ۵٫ حال این عدد را در تعداد روزهایی که تابش خورشید وجود ندارد Days of Autonomy (درواقع پنل ها توانی تولید نمی‌کنند) و نیاز داریم که از سیستم ولتاژ بگیریم؛ ضرب کنید. (معمولاً بین ۳ تا ۵ روز)

۵٫ تعیین اندازه شارژ کنترل‌گر خورشیدی.
شارژ کنترل‌گر عموماً بر مبنای ظرفیت ولتاژ و جریان ارزیابی می‌شود. ولتاژ بایستی مطابق با باطری و آرایه PV در نظر گرفته‌شده و همین‌طور بتواند جریان آرایه PV را تحمل کند.
برای شارژ کنترل‌گرهای نوع سری، اندازه کنترل‌گر بستگی به جریان ورودی کل PV که وارد کنترل‌گر می‌شود و همچنین ساختار پنل PV دارد (سری یا موازی).
به‌طور استاندارد برای تعیین اندازه شارژ کنترل‌گر جریان مدار کوتاه آرایه PV (Isc) را در عدد ۱٫۳ ضرب می‌کنند.

مثــــــــــــــــــــــال.
میزان مصرف وسایل الکتریکی یک خانه به شرح ذیل می‌باشند:
۵ لامپ فلورسنت ۱۱ وات به مدت ۵ ساعت
یک رادیوی ۵ وات به مدت ۵ ساعت
یک تلویزیون ۷۰ وات به مدت ۵ ساعت
یک پنکه ۴۰ وات به مدت ۵ ساعت
مشخصات پنل موردنیاز
Pm = 110 wp
Vm = 16.7 Vdc
Im = 6.6 a
Voc = 20.7 v
Isc = 7.5 a

مرحله ۱:
کل مصرف وسایل الکتریکی: (۵۵w X 5h) + (5w X 5h) + (70w X 5h) + (40w X 5h)
= ۸۵۰ wh/day
میزان توان موردنیاز از پنل ها: ۸۵۰ X 1.3 = 1105 wh/day

مرحله ۲: تعداد پنل
وات پیک کل: ۱۱۰۵ / ۳٫۴ = ۳۲۵ wp
تعداد پنل های موردنیاز: ۳۲۵ / ۱۱۰ = ۲٫۹۵ ⟹

مرحله ۳: اینورتر
مجموع توان تمامی وسایل: ۵۵ + ۵ + ۷۰ + ۴۰ = ۱۷۰ w
انتخاب اینورتر مناسب x 25 – ۳۰% ←

مرحله ۴: باطری
کل مصرف وسایل: ۸۵۰ w
ولتاژ نامی باطری: ۱۲ v
روزهای تاریک: ۳ days
ظرفیت باطری = ۸۵۰/(۰٫۶ * ۰٫۸۵ *۱۲) x 3 = 416.66 Ah ⟹

مرحله ۵: شارژ کنترل‌گر
Isc = 7.5 A
panel numbers = 4 ⟹ ظرفیت شارژ کنترل‌گر = ۴ x 7.5 x 1.3 = 39

انرژی خورشیدی و انواع سامانه‌های خورشیدی (Solar Panel) قابل‌اجرا در مصارف خانگی

خورشید منبع عظیم انرژی بلکه سرآغاز حیات و منشأ تمام انرژی‌های دیگر است. در حدود ۶۰۰۰ میلیون سال از تولد این گوی آتشین می‌گذرد و در هر ثانیه ۲/۴ میلیون تن از جرم خورشید به انرژی تبدیل می‌شود. با توجه به وزن خورشید که حدود ۳۳۳ هزار برابر وزن زمین است. این کره نورانی را می‌توان به‌عنوان منبع عظیم انرژی تا ۵ میلیارد سال آینده به‌حساب آورد.

خورشید از گازهایی نظیر هیدروژن (۸/۸۶ درصد) هلیوم (۳ درصد) و ۶۳ عنصر دیگر که مهم‌ترین آن‌ها اکسیژن، کربن، نئون و نیتروژن است تشکیل‌شده است.

میزان دما در مرکز خورشید حدود ۱۰ تا ۱۴ میلیون درجه سانتی‌گراد هست که از سطح آن با حرارتی نزدیک به ۵۶۰۰ درجه و به‌صورت امواج الکترومغناطیسی در فضا منتشر می‌شود.

زمین در فاصله ۱۵۰ میلیون کیلومتری خورشید واقع است و ۸ دقیقه و ۱۸ ثانیه طول می‌کشد تا نور خورشید به زمین برسد؛ بنابراین سهم زمین در دریافت انرژی از خورشید میزان کمی از کل انرژی تابشی آن هست. حتی سوخت‌های فسیلی ذخیره‌شده در زمین، انرژی‌های باد، آبشار، امواج دریاها و بسیاری موارد دیگر ازجمله نتایج همین انرژی دریافتی زمین از خورشید هست.

انرژی خورشید به‌طور مستقیم یا غیرمستقیم می‌تواند دیگر اشکال انرژی تبدیل شود، همانند گرما و الکتریسیته. موانع اصلی استفاده از انرژی خورشیدی شامل متغیر و متناوب بودن میزان انرژی و توزیع بسیار وسیع آن است.

انرژی خورشید برای حرارت آب، استفاده دینامیکی، حرارت فضایی ساختمان‌ها، خشک‌کردن تولیدات کشاورزی و تولید انرژی الکتریسیته مورداستفاده قرار می‌گیرد.

صفحات خورشیدی، از ترکیبات نیمه‌هادی ساخته‌شده‌اند که وظیفه آن‌ها تبدیل انرژی نورانی خورشید به انرژی الکتریکی هست. این صفحات بانام فتوولتاییک (PhotoVoltaic) یا سولار (Solar) شناخته می‌شوند. صفحات فتوولتائیک (PhotoVoltaic) ازنظر فنّاوری به ۳ دسته تقسیم‌بندی می‌شوند. صفحات فتوولتائیک پلی کریستال (Photovoltaic Polycrystalline Panels)، صفحات فتوولتائیک مونوکریستال (Photovoltaic Monocrystalline Panels) و صفحات فتوولتائیک نواری (Thin Film).

در کشور ما می‌توان از صفحات خورشیدی قابل‌نصب روی سقف منازل و شرکت‌های دولتی به‌منظور صرفه‌جویی در انرژی استفاده کرد. البته با استفاده از انرژی خورشیدی نمی‌توان تمامی برق موردنیاز یک واحد مسکونی و مخصوصاً یک شرکت بزرگ را تأمین کرد اما می‌توان با تأمین بخشی از الکتریسیته موردنیاز، بخش دیگر را ذخیره کرد. از سوی دیگر می‌توان از فناوری صفحات خورشیدی در جاده‌ها و خیابان‌ها برای تولید برق نیز استفاده کرد.

تفاوت سلول خورشیدی با صفحه خورشیدی چیست؟

ازنظر عملکرد تفاوتی ندارند. از کنار هم قرار دادن تعدادی سلول خورشیدی (PV Cell) یک ماژول خورشیدی (PV Module) ساخته می‌شود. از قرار دادن چند ماژول خورشیدی (PV Module) در کنار هم یک صفحه خورشیدی (PV Panel) ساخته می‌شود که عموماً در مصارف بزرگ ردیف‌های زیادی از صفحه خورشیدی (PV Panel) در کنار هم قرار می‌گیرند و یک سری خورشیدی (PV Array) تشکیل می‌دهند.

مزایای صفحات فتوولتائیک نواری (Thin Film) چیست؟

انرژی فتوولتاییک تبدیل نور خورشید به الکتریسیته از طریق یک سلول فتوولتاییک (pvs) هست که به‌طورمعمول یک سلول خورشیدی نامیده می‌شود. سلول خورشیدی یک ابزار غیر مکانیکی است که معمولاً از آلیاژ سیلیکون ساخته‌شده است.

نور خورشید از فوتون‌ها یا ذرات انرژی خورشیدی ساخته‌شده است. این فوتون‌ها مقادیر متغیر انرژی را شامل می‌شوند مشابه طول‌موج‌های متفاوت طیف‌های نوری هستند.

صفحات فتوولتائیک نواری (Thin Film) بسیار سبک و باریک بوده و به همین علت از انعطاف‌پذیری بالایی در کاربردهای متفاوت برخوردار هستند. ازنظر فنّاورانه جدیدترین نوع صفحات بوده و البته به دلیل نوع نیمه‌هادی‌های مصرفی در آن‌ها از بازده (راندمان) کمتری نسبت به صفحات کریستالی برخوردار هستند.

انواع سامانه‌های خورشیدی (Solar Panel) قابل‌اجرا کدام هستند؟

سامانه‌های خورشیدی (Photovoltaic) بر اساس نحوه استفاده به دودسته متصل به شبکه (On Grid) و مستقل از شبکه (Off Grid) تقسیم‌بندی می‌شوند.

کاربرد دسته اول (On Grid) بیشتر در مناطق شهری و نزدیک به شبکه برق استفاده می‌شود. از مزایای آن کاهش مصرف برق بوده و می‌تواند نیاز به انرژی را تا حد قابل قبولی در ساعات روز برآورده کند.

دسته دوم (Off Grid) بیشتر در مناطق دور از شهر یا دور از شبکه برق کاربرد داشته و به‌طور کاملاً مستقل در طول شبانه‌روز وظیفه تأمین برق را بر عهده دارد.

استفاده از صفحات خورشیدی در به دست آوردن انرژی فضاپیما

صفحات خورشیدی برای به دست آوردن انرژی فضاپیما مورداستفاده واقع می‌شوند. مقدار زیادی از نور خورشید در فضا وجود دارد که می‌شود از آن برای تهیه الکتریسیته استفاده نمود. صفحات خورشیدی، روی بدنه فضاپیما را توسط خانه‌های ردیف به‌ردیف که از سیلیکون درست‌شده‌اند پوشانده است. هر خانه قادر به تولید یک جریان ضعیف الکتریسیته از خورشید هست. صفحات خورشیدی همچنین آرایه‌های خورشیدی نیز خوانده می‌شوند.

 

عوامل مهم و کلیدی در انتخاب ماژول‌های خورشیدی (PV Modules) چیست؟

در انتخاب ماژول‌های خورشیدی (PV Modules) باید به نکات زیر توجه داشت:

بازده (Efficiency): امروزه ماژول‌هایی با بازده ۱۰ الی ۱۸ درصد به‌صورت عملی در بازار وجود دارند. البته این مقادیر روزبه‌روز در حال پیشرفت بوده و در نمونه‌های آزمایشگاهی تاکنون به مرز ۴۲% نیز رسیده است.

ولتاژ (Vmax): ماکزیمم ولتاژی است که یک ماژول خورشیدی (PV Module) قادر به تأمین آن هست و عموماً در رنج ۱۲، ۲۴ و ۴۸ در اختیار مصرف‌کننده قرار می‌گیرد.

جریان (Imax): ماکزیمم جریان تولیدی یک ماژول خورشیدی (PV Module) بوده که در طراحی سامانه‌ها نقش تعیین‌کننده‌ای دارد.

توان ماکزیمم (Pmax): حداکثر توانی است که یک ماژول خورشیدی (PV Module) قادر به تأمین آن بوده است. این مقدار حاصل‌ضرب مقدار ولتاژ (در حالت مدارباز) در مقدار جریان (در حالت اتصال کوتاه) در ضریبی به نام ضریب تأمین (Fill Factor) هست.

Pmax = Voc * Isc * F.F

هر چه مقدار F.F به عدد یک نزدیک‌تر باشد به معنی کیفیت بالاتر ماژول خورشیدی است.

کاربردهای انرژی خورشید

در عصر حاضر از انرژی خورشیدی توسط سامانه‌های مختلف استفاده می‌شود که عبارت‌اند از:

استفاده از انرژی حرارتی خورشید برای مصارف خانگی، صنعتی و نیروگاهی.

تبدیل مستقیم پرتوهای خورشید به الکتریسیته به‌وسیله تجهیزاتی به نام فتوولتائیک.

 

نحوه آپگرید رایگان به ویندوز ۱۰ برای ویندوز ۷ و ۸ و دلیل چرایی آن!

دلیل نوشتن این مطلب بخاطر لحظه حساسی است که هم اکنون در آن قرار داریم. فقط یک روز فرصت داریم تا ویندوز ۷ و ۸ لپتاپ خود را بطور رایگان به ۱۰ تبدیل کنیم. بعد از آن دیگر باید ۱۹۹ دلار برای آن پرداخت کنیم. به دلیل اینکه برخی از کاربران ایرانی متوجه این موضوع نیستند در اینجا توضیح راجع به آن خواهم داد.

Capture2

 

این طرح شامل حال چه کسانی میشود؟

یک نگاه به تصویر زیر بکنید اگر چنین برچسبی روی لپتاپ خود دارید که نوشته است ویندوز ۷ یا ۸ این طرح شامل حال شما میشود.

Capture

 

این برچسب نشان میدهد لپتاپ شما دارای ویندوز ۷ یا ۸ اورجینال است پس درصورتیکه این ویندوز را از روز اول خرید لپتاپ تا هم اکنون دارید کافی است که به ویندوز آپدیت همین الان مراجعه کنید و ویندوز ۱۰ را دانلود و نصب کنید تا لایسنس اورجینال شما از ویندوز ۷ یا ۸ به تغییر کند.

درصورتیکه ویندوز شما خراب شده است و شما یک ویندوز نسخه کرک شده نصب کرده اید نگران نباشد سریعا همان نسخه ویندوز را نصب کنید مثلا نسخه Home , Pro  یا Ultimate بعد از نصب دستگاه را به اینترنت وصل کنید و شماره سریالی که زیر لپتاپ شما برای ویندوز گذاشته شده است را در قسمت product key ویندوز ثبت کنید تا ویندوز اورجینال شود. (تصویر زیر)

Service_Tag

بعد از نصب ویندوز و اورجینال کردن آن ویندوز آپدیت را فعال کنید و ویندوز ۱۰ را نصب کنید.

 شاید شما از ویندوز فعلی که دارید راضی هستید و لذت میبرید اما دنیا به سرعت قابل تغییر است هم اکنون نرم افزارهایی که درحال تولید هستند به گونه ای است که ویندوز های قدیمی تر از ۱۰ دیگر قابلیت پشتیبانی از آنها را ندارد و همین قضیه شما را مجبور به ارتقاء ویندوز میکند اما آن زمان دیر است.

هنگام نگارش این مطلب فقط یک روز و ۱۸ ساعت دیگر فرصت دارید این عمل را انجام دهید بعد از آن دیگر ارزشی ندارد.

موفق باشید
علی مختاری

منبع از اینجا

سیستم برق خورشیدی خانگی و برآورد هزینه آن

خورشید به عنوان یک منبع بی پایان انرژی می تواند حل کننده مشکلات موجود در زمینه انرژی و محیط زیست باشد . متاسفانه انرژی ارزان و سود بانکی بالا هر دو باعث می شود که هزینه کردن در سیستم برق خورشیدی در کشور ما مقرون به صرفه به نظر نیاید در صورتی که در دراز مدت این سیستم ها بسیار مقرون به صرفه هستند و تاثیر بسزایی در کم کردن آلودگی هوا نیز خواهند داشت.

هر متر مربع از سطحی که خورشید – در یک روز بدون ابر و آلودگی – بر آن می تابد حدودا ۱۰۰۰ وات توان تابشی دریافت می کند. میزان تابش متوسط در ایران در حدود ۸۵۰ وات بر متر مربع است. پنل های خورشیدی موجود در بازار تجاری، راندمان حدود ۱۲ تا ۱۷ درصد دارند و با توجه با اینکه تمامی سطح یک پنل خورشیدی شامل سیلیکون های دریافت انرژی نیست، هر متر مربع از این پنل ها حدود ۱۰۰ تا ۱۵۰ وات دریافت انرژی می توانند داشته باشند.البته باید توجه کرد که این مقدار انرژی در صورت تابش عمود نور خورشید به پنل است و زاویه پنل ها در فصول مختلف سال باید تنظیم بشود.

سیستم برق خورشیدی مورد استفاده در یک خانه:

متصل به شبکه (On Grid): در سیستم متصل به شبکه برق تولید شده از انرژی خورشید به شبکه برق سراسری تزریق خواهد شد. در حقیقت در این سیستم کاربر برق تولیدی خود را به سازمان انرژی های نو ایران ( وزارت نیرو) می فروشد. در این روش، برق تولید شده پس از تبدیل شدن بوسیله اینورتر مخصوص سیستم های متصل به شبکه و با استفاده از کنتورهای مخصوص دوطرفه، به شبکه برق سراسری تزریق خواهد شد. در این حالت کاربر در حقیقت یک نیروگاه کوچک خورشیدی در خانه خود احداث نموده است که با توجه به سرمایه و فضا می تواند از یک تا ۲۰ کیلووات در خانه نیروگاه احداث نماید. با توجه به اینکه رویکرد این مقاله بر این نوع سیستم ها نیست، به همین مقدار توضیح بسنده شده است.

 

 

on grid

 

منفصل از شبکه (Off Grid)در این نوع سیستم، برق تولید شده از پنل خورشیدی، وارد باتری شده و در آن ذخیره می گردد. سپس برق ذخیره شده در باتری پس از تبدیل شدن به برق متناوب توسط اینورتر مخصوص سیستم های منفصل از شبکه، وارد مدار برق خانه می شود. در این روش یک کاربر می تواند همه یا بخشی از برق خانه خود را با استفاده از برق خورشیدی تامین نماید. در ادامه به توضیح سیستم برق خورشیدی منفصل از شبکه و همچنین برآورد هزینه برای یک خانه پرداخته می شود.

ویژگی های فنی سیستم فتوولتائیک خانگی

اجزای سیستم فتوولتائیک عبارتند از:

پنل ( سلول های فتوولتائیک ): این سلول ها مربع های نازک دیسک ها یا فیلم هایی از جنس نیمه هادی هستند که ولتاژ و جریان کافی را در زمان قرار گرفتن در معرض تابش نور خورشید تولید می کند. پنل‌ها خورشیدی متداول به دو نوع مونو کریستال و پلی کریستال تقسیم می‌شوند. پنل‌های مونو کریستال کمی بهتر از پنل پلی کریستال می‌باشند. در حال حاضر چند برند مختلف در ایران مورد استفاده هستند که عبارتند از: ۱- Yingli solar -4       Ja Solar -3     Shine Solar -2      Sharp   و شرکت پاک آتیه

پنل‌های معمول برای یک سیستم خورشیدی خانگی در انواع ۱۰۰،۹۰، ۲۰۰، ۲۵۰ و ۳۰۰ واتی می‌باشد.

 

Solar_PV_Size_Spherenergy

 

مشخصات پنل پاک آتیه

 

 

 

اینورتر (مبدل ):

وسیله ایست که جریان مستقیم (DC) را به جریان متناوب (AC) برای مصرف، تبدیل می کند. همانطور که پیشتر گفته شد، اینورترهای خورشیدی به دو نوع منفصل از شبکه و متصل به شبکه تقسیم می‌شوند. در نوع متصل به شبکه، برق تولیدی از پنل خورشیدی به طور مستقیم به اینورتر وارد می‌شود. بنابراین این اینورتر با اینورترهای معمولی متفاوت است. زیرا برق تولید شده از پنل به دلیل تاثیرات شرایط محیطی مانند تغییرات تابش نور خورشید همیشه در حال تغییر است. پس اینورتر با یک توان ورودی یکنواخت روبرو نیست و در نتیجه باید الگوی خاصی برای تبدیل برق مستقیم به برق متانوب داشته باشد. در نتیجه قیمت اینورتر خورشیدی نسبت به اینورتر معمولی بالاتر است. یک شرکت معروف برای اینورتر خورشیدی متصل به شبکه SMA آلمان می‌باشد.

در نوع منفصل از شبکه، اینورتر برق ذخیره شده در باتری را از ۱۲ ولت مستقیم به ۲۲۰ ولت متناوب تبدیل می‌کند تا مناسب برای استفاده در وسایل برقی خانه شود. اینورترها هرچه قدر شکل تبدیلشان سینوسی تر باشد، بهتر خواهند بود. این اینورترها مانند اینورتر متصل از شبکه نیستند زیرا برق یکنواخت باتری را تبدیل خواهند کرد. دو مدل اینورتر سینوسی کامل معروف و مناسب اینورترهای شرکت EP Solar و Cotek می‌باشند. برای انتخاب اینورتر دو پارامتر بسیار مهم را باید در نظر گرفت:

ولتاژ ورودی به اینورتر و توان خروجی از اینورتر

ولتاژ ورودی به اینورتر منفصل از شبکه مربوط به ولتاژ باتری و در نوع متصل به شبکه مربوط به ولتاژ پنل است. توان خروجی از اینورتر هم مربوط است به حداکثر توانی که سیستم برای آن طراحی شده است. این توان برای سیستم‌های منفصل معمولا در اینورترها از ۲۰۰ وات تا ۳۰۰۰ وات می‌باشد.

اینورتر epever

در جدول زیر مشخصات فنی چند اینورتر شرکت EP Solar نمایش داده شده است.

مشخصات اینورتر های Ep ever

شارژ کنترلر:

شارژ کنترلر وظیفه شارژ باتری ها را از منبع پنل خورشیدی بر عهده دارد. در حقیقت شارژ کنترلر همان شارژر باتری است اما شارژ کنترلر خورشیدی غیر از اینکه باید الگوی شارژ یک باتری را رعایت نماید ( شایان ذکر است که شارژ کنترلر باتری سرب اسیدی با باتری لیتیمی متفاوت است و این به دلیل تفاوت الگوی شارژ شدن این دو باتری است) باید خود را با توان متغیر یک پنل خورشیدی نیز وفق دهد. از این منظر شارژ کنترلر خورشیدی نیز نسبت به یک شارژ کنترلر معمولی گرانتر است. برای انتخاب شارژ کنترلرها نیز باید دو پارامتر ولتاژ باتری و توان پنل را لحاظ  نمود. چند مدل مناسب شارژ کنترلر خورشیدی عبارتند از EP Solar، Carspa و Phocos می‌باشند.

شارژ کنترلرها انواع مختلفی بر اساس ولتاژ ( معمولا ورودی ۱۲ یا ۲۴ ولت مستقیم) و توان  یا جریان خروجی  ( از ۵ آمپر تا ۴۰ آمپر) دارند اما به طور کلی می‌توان آنها را به دو دسته PWM و MPPT تقسیم نمود. در مدل MPPT شارژ کنترلر با اتخاذ الگویی همیشه با تغییر در ولتاژ و جریان تولید شده از پنل خورشیدی، در توان ماکزیموم کار خواهد کرد. بنابراین مدل MPPT گرانتر از مدل PWM می باشد.

جداول شارژکنترلر

 

باتری:

آخرین جز یک سامانه خورشیدی منفصل از شبکه، منبع ذخیره سازی توان تولیدی توسط پنل خورشیدی است که همان باتری‌های قابل شارژ می‌باشد. باتری مناسب سیستم خورشیدی به دو نوع لیتیمی و سرب اسیدی تقسیم می‌شوند. البته برای یک سامانه خورشیدی مورد نیاز یک خانه از باتری‌های اسیدی استفاده می‌شود. باتری‌های اسیدی متداول در حال حاضر از نوع ژله‌ای می‌باشند.

باتری

جدول زیر نشان دهنده طول عمر قطعات مورد استفاده می‌باشد.

دوره های بازبینی و سرویس طول عمر مفید نام قطعه
هر ۶ ماه یکبار باید از لحاظ ترک خوردگی شیشه و نفوذ رطوبت بازبینی و غبارروبی شوند با توجه به شرایط محیطی و نوع پنل تقریبا بین ۲۰ تا ۲۵ سال پنل‌ها
در صورت رعایت نکات شارژ و دشارژ تا ۵ سال باطری اسیدی
نیاز به سرویس ندارد در شرایط استفاده طبق استاندارد بالای ۱۰ سال اینورتر
نیاز به سرویس ندارد در شرایط استفاده طبق استاندارد بالای ۱۰ سال شارژ کنترلر

محاسبه هزینه تامین برق خانه با استفاده از سامانه خورشیدی

مرحله بعدی محاسبه مقدار توان سلولهای خورشیدی است که در این مرحله محل جغرافیایی که قرار است پنلهای فتوولتاییک در آن محل نصب شوند از اهمیت قابل توجهی برخوردار است چراکه در موقعیت های جغرافیایی مختلف پارامترهایی همچون زاویه تابش آفتاب، متوسط تابش روزانه آفتاب، مقدار ابری بودن روزها در طول سال و سایر عوامل جوی و محیطی تاثیر زیادی بر طراحی پانلها از لحاظ ظرفیتی خواهد داشت. مهمترین پارامتری که در شرایط جغرافیایی مختلف  بر روی ظرفیت پانلها تاثیر می‌گذارد متوسط تابش روزانه آفتاب در یک منطقه بر حسب ساعت است. خوشبختانه از این لحاظ ایران کشوری است که بیشتر روزهای سال را آفتابی می‌گذراند و متوسط سالانه روزهای آفتابی در ایران به خصوص مناطق مرکزی بسیار بالاست.

برای محاسبه توان مورد نیاز ابتدا باید میزان مصرف خانه را بدست آورد. این میزان بر روی قبوض برق درج شده است و هر کاربر می‌تواند از طریق قبض برق خود میانگین مصرف ماهانه خود را بدست آورد. اما به طور میانگین برای یک خانه ۹۰ متری این مقدار به طور متوسط سالانه در حدود ۱۶۵ کیلووات ساعت در ماه یا به عبارتی در حدود ۵/۵ کیلووات ساعت در روز می‌باشد. البته در روزهای تابستان که کولر روشن خواهد شد این مقدار بیشتر می‌شود و نوع کولر آبی یا گازی توان متفاوتی را مصرف می‌کنند. حال اگر کاربری بخواهد از نیروی خورشیدی برای خانه خود استفاده نماید با توجه به لوازم برقی می بایست توان مصرفی روزانه خود را بدست آورد. در ادامه جدولی توان مصرفی وسایل برقی معمول در یک خانه ۹۰ متری آورده شده است.

وسیله تعداد توان کل روزانه توضیحات
لامپ روشنایی ۷ ۱۵۰۰ وات ساعت لامپ روشنایی در یک خانه کاملا بستگی به نورگیری خانه و مدت زمان سپری شده افراد در خانه دارد. توان محاسبه شده در حالتی است که ۵ لامپ ۳۰ واتی به مدت ۱۰ ساعت در شبانه روز روشن باشد.
یخچال فریزر از نوع مصرف انرژی A+ ۱ ۱۵۰۰ وات ساعت
تلویزیون ال سی دی ۱ ۸۰۰ وات ساعت برای مدت ۵ ساعت روشن بودن تلویزیون
جمع ۳۸۰۰ وات ساعت

موارد ذکر شده نیازهای اصلی در یک ویلا یا خانه می‌باشند و به طور تقریبی محاسبه شده است. برای برآورد هزینه سامانه خورشیدی مورد نیاز این خانه بر اساس ۳۸۰۰ وات ساعت به شرح ذیل عمل می‌شود:

طبق داده های تجربی بدست آمده از یک نیروگاه خورشیدی در تهران یک پنل خورشیدی ۲۵۰ واتی در می‌تواند بین ۱۲۰۰ تا ۹۵۰ وات ساعت در روز برق تولید نماید. بنابراین برای اینکه بتوان حداقل برق مورد نیاز یک خانه را تامین نمود باید از ۴ پنل خورشیدی ۲۵۰ واتی یا به عبارتی یک کیلووات پنل استفاده نمود. در این حالت در روز تقریبا بین ۳۸۰۰ تا ۴۸۰۰ وات ساعت برق تولید خواهد شد.

برای شارژ کردن این برق در باتری نیاز به شارژ کنترلر مدل ۱۲ ولت – ۴۰ آمپر می‌باشد. همچنین برای تبدیل برق ۱۲ ولتی به ۲۲۰ ولت متناوب نیاز به اینورتر یک کیلوواتی است. میزان باتری مورد نیاز برای ذخیره شدن این میزان انرژی در باتری ۱۲ ولتی، نیاز به باتری با ظرفیت ۴۰۰ آمپر ساعت است. بنابراین می‌توان از ۴ باتری ۱۰۰ آمپر ساعتی استفاده نمود.

در جدول زیر قیمت تجهیزات خورشیدی یک کیلووات مورد نیاز برای یک خانه ۹۰ متری برآورد شده است.

قیمت نام قطعه
۳۱۰۰ تومان به ازای هر وات بنابراین ۳۱۰۰۰۰۰ تومان سلولهای خورشیدی شرکت پاک آتیه برای توان یک کیلووات
چهار باتری ۱۲ ولت –  ۱۰۰ آمپر ساعت قیمت هر باتری بین ۵۵۰ هزار تومان بنابراین قیمت کل باتری ها ۲۲۰۰۰۰۰ تومان می‌شود. باطری
قیمت ۱۴۰۰۰۰۰ تومان اینورتر ۱kw شرکت EP Solar
قیمت ۱۰۰۰۰۰۰ تومان شارژ کنترلر۱۲V- 40A شرکت EP Solar
۷۷۰۰۰۰۰ تومان جمع

همچنین با توجه به شرایط ممکن است نیاز باشد تا پنل‌ها بر روی استندهای فلزی قرار بگیرند. قیمت این استندها برای چهار عدد پنل ۲۵۰ واتی تقریبا ۵۰۰۰۰۰ تومان می‌شود. هزینه نصب سیستم نیز توسط یک شرکت تقریبا ۱۰ درصد قیمت سامانه می‌شود که تقریبا برابر ۷۰۰ تا ۸۰۰ هزار تومان خواهد بود.

 

اطلاعات بیشتر و منبع از اینجا.

سلول‌های فتوولتاییک خورشیدی چیست‌اند و چگونه انرژی خورشید را به الکتریسیته تبدیل می‌کنند یا چگونه علم معجزه می‌کند

انرژی فتوولتایک تبدیل نور خورشید به الکتریسیته از طریق یک سلول فتوولتاتیک (PV Cell) است که به‌طورمعمول یک سلول خورشیدی نامیده می‌شود. سلول خورشیدی یک ابزار غیر مکانیکی است که معمولاً از ترکیبات سیلیکون ساخته‌شده است.

نور خورشید از فوتون‌ها یا بسته‌های انرژی خورشیدی تشکیل‌شده است. این فوتون‌ها مقادیر متغیر انرژی را شامل می‌شوند و مشابه طول‌موج‌های متفاوت طیف‌های نوری هستند. وقتی فوتون‌ها به یک سلول فتوولتاتیک برخورد می‌کنند، ممکن است منعکس شوند، مستقیم از میان آن عبور کنند، یا جذب شوند که فقط فوتون‌های جذب‌شده انرژی را برای تولید الکتریسیته فراهم می‌کنند. وقتی‌که نور خورشید به میزان کافی توسط جسم نیمه‌رسانا جذب شود، الکترون‌ها در اتم‌های آن جابجا می‌شوند. خواص سطحی جسم نیمه‌رسانا باعث می‌شود یک سمت سلول  برای الکترون‌های آزاد بیشتر پذیرش را داشته باشد؛ بنابراین الکترون‌ها به‌طور طبیعی به آن سطح مهاجرت می‌کنند. زمانی که الکترون‌ها موقعیت n را ترک می‌کنند حفره‌هایی از عدم وجود الکترون شکل می‌گیرد. تعداد الکترون‌ها زیاد است و هرکدام یک‌بار منفی را حمل می‌کنند و به‌طرف سطح سلول می‌روند، درنتیجه عدم توازن بار بین سطوح جلویی و عقبی یک اختلاف‌پتانسیل مشابه قطب‌های مثبت و منفی باطری ایجاد می‌کند.

سلول فتوولتاتیک قطعه اصلی یک سیستم PV است. سلول‌های تکی می‌توانند در اندازه‌هایی حدود ۱ تا ۱۰ سانتیمتر مربع تولید شوند؛ که توان ۱ یا ۲ وات تولید می‌کنند. این انرژی برای بیشتر کاربردها کافی نیست و برای اینکه بازده انرژی را افزایش دهیم، سلول‌ها به‌طور سری و موازی در یک پنل به یکدیگر مرتبط می‌شوند. چندین پنل می‌توانند به یکدیگر مرتبط شده و یک آرایه تشکیل دهند. اصطلاح آرایه به‌کل صفحه انرژی اطلاق می‌شود که ممکن است از یک یا چند هزار پنل ساخته‌شده باشد.

شرایط آب‌وهوایی (همانند ابر و مه) تأثیر مهمی روی انرژی خورشیدی دریافت شده توسط یک آرایه pv و راندمان کارکرد آن دارد. فنّاوری پنل‌‌های فتوولتاتیک راندمانی در حدود ۱۰ درصد در تبدیل انرژی خورشید به انرژی الکتریکی دارد.

موفقیت pvs در فضا کاربردهای تجاری برای فنّاوری pvs تولید کرد. ساده‌ترین سامانه‌های فتوولتاتیک انرژی تعداد زیادی از ماشین‌حساب‌های کوچک و ساعت‌های مچی که روزانه مورداستفاده قرار می‌گیرد را تأمین می‌کند و سامانه‌های پیچیده‌تر، الکتریسیته لازم برای پمپاژ آب، انرژی ابزارهای ارتباطی و حتی الکتریسیته برای خانه‌هایمان را فراهم می‌کنند.

تبدیل انرژی توسط سلول‌های فتوولتاتیک چندین مزیت دارد: تبدیل نور خورشید به الکتریسیته به‌طور مستقیم صورت می‌گیرد بنابراین از سامانه‌های مکانیکی با حجم زیاد استفاده نمی‌شود. شکل پنل ی سامانه‌های فتوولتاتیک این اجازه را می‌دهد که به‌طور سریع آرایه‌ها در هراندازه موردنیاز نصب و استفاده شوند. همچنین تأثیرات زیست‌محیطی یک سیستم فتوولتاتیک حداقل است و نیاز به آب ندارد. سلول‌های فتوولتاتیک، همانند باتری‌ها، جریان مستقیم (dc) را تولید می‌کنند که به‌طور عمومی برای کاربردهای کوچک قابل‌استفاده است (ابزار الکترونیک). برای استفاده در شبکه‌های الکتریکی بایستی جریان مستقیم به متناوب (AC) تبدیل شود. Inverter ها دستگاه‌هایی هستند که جریان مستقیم را به جریان متناوب تبدیل می‌کنند و اغلب از PVS درجاهای دور برای تولید الکتریسیته استفاده می‌شود.

مصارف و کاربردهای فتوولتایک:

مصارف فضانوردی و تأمین انرژی موردنیاز ماهواره‌ها جهت ارسال پیام، روشنایی خورشیدی، سیستم تغذیه‌کننده یک واحد مسکونی، سیستم پمپاژ خورشیدی، سیستم تغذیه‌کننده ایستگاه‌های مخابراتی و زلزله‌نگاری، کاربردهای روزمره، نیروگاه‌های فتوولتایک، یخچال‌های خورشیدی، سیستم تغذیه‌کننده پرتابل یا قابل‌حمل و …