راهنمای جامع انرژی خروجی پنل های خورشیدی

انرژی خورشیدی به زبانی ساده، بزرگترین منبع انرژی روی کره زمین است. حدود 173000 تراوات انرژی خورشیدی هر لحظه به زمین برخورد می کند که بیش از 10 هزار برابر انرژی مورد نیاز در کل جهان است. جذب انرژی خورشیدی و تبدیل آن به برق مورد نیاز برای خانه ها و کسب و کارها، بهترین راهکار برای مبارزه با بحران آب و هوایی و کاهش وابستگی به سوخت های فسیلی است. در حال حاضر برق فتوولتائیک تنها 0.5% از کل انرژی مصرف شده در ایالات متحده را به خود اختصاص می دهد. با این حال فناوری خورشیدی همواره در حال رشد است و هزینه استفاده از انرژی خورشیدی روز به روز کاهش می یابد؛ از این رو توانایی ما برای مهار انرژی خورشیدی در حال افزایش است. به همین دلیل ما در این مطلب قصد داریم به صورت مفصل درباره انرژی خروجی پنل های خورشیدی صحبت کنیم.

انرژی خروجی پنل خورشیدی چیست؟

همه پنل های خورشیدی براساس میزان توان DC (جریان مستقیم) که در شرایط آزمایشی استاندارد تولید می شود، رتبه بندی می گردند. خروجی پنل خورشیدی برحسب وات (W) بیان می شود و نشان دهنده توان تولیدی پنل خورشیدی در حالت تئوری، تحت نور خورشید و دمای ایده آل است. امروزه اکثر پنل های خورشیدی خانگی موجود در بازار دارای توان خروجی 250 تا 400 وات هستند که معمولاً پنل های با توان بالاتر برای خرید در اولویت می باشند. هر چه وات یک پنل بیشتر باشد؛ در شرایط مشابه، برق بیشتری تولید می کند. قیمت انرژی خورشیدی معمولاً برحسب دلار بر وات ($/W) اندازه گیری می شود؛ از این رو کل وات پنل خورشیدی، در هزینه کلی سیستم خورشیدی نقش مهمی ایفا می کند.

نحوه اندازه گیری خروجی پنل خورشیدی

از آنجاییکه سیستم پنل های خورشیدی با هم متفاوت است؛ لذا نمی توان گفت که هر پنل دقیقاً چقدر برق تولید می کند. اما چند معیار کلی وجود دارند که در تخمین انرژی خروجی سیستم خورشیدی به شما کمک می کنند. نحوه محاسبه انرژی خروجی پنل خورشیدی به صورت زیر است:

1- انرژی خروجی پنل خورشیدی در یک روز

با استفاده از فرمول زیر می توانید میزان برقی که پنل خورشیدی شما برحسب کیلو وات ساعت (kWh) در یک روز تولید می کند را اندازه گیری نمایید:

• اندازه پنل خورشیدی (برحسب متر مربع) × 1000
• این رقم × راندمان یک پنل خورشیدی (درصد به صورت اعشاری اعمال شود)
• این رقم × تعداد ساعات تابش خورشید در منطقه شما در طول یک روز
• تقسیم بر 1000

مثال:

• اندازه یک پنل خورشیدی 1.6 متر مربع است:
  1600 = 1000 × 1.6

• راندمان پنل 20% است:
  320 = 20% × 1600

• در این منطقه هوا 4.5 ساعت در طول روز کاملاً آفتابی است:
  1440 = 4.5 × 320

• تقسیم بر 1000:
  کیلو وات ساعت در روز 1.44 = 1000 ÷ 1440

نکته: تعداد ساعات تابش خورشید در طول روز در طی سال بسیار متفاوت است (4.5 ساعت عدد تخمینی برای ماه جولای است؛ این عدد در ماه های زمستان بسیار کمتر است).

2- انرژی خروجی ماهانه پنل خورشیدی

برای محاسبه توان خروجی پنل خورشیدی در یک ماه، باید انرژی خروجی روزانه پنل خورشیدی را محاسبه و در 30 ضرب کنید:

• کیلو وات ساعت در ماه 43.2 = 30 × 1.44

3- انرژی خروجی پنل خورشیدی به ازای هر متر مربع (m²)

محبوب ترین سیستم پنل خورشیدی، سیستم 4 کیلو وات است. این سیستم دارای 16 پنل است که هر یک از آنها دارای ویژگی های زیر می باشند:

• اندازه هر کدام حدود 1.6 متر مربع است.
• توان تولیدی هر کدام در شرایط ایده آل، 265 وات است.

برای محاسبه خروجی این سیستم خورشیدی برحسب متر مربع، از فرمول زیر استفاده می شود:

• تعداد پنل × ظرفیت سیستم پنل خورشیدی
• ظرفیت ÷ اندازه کل سیستم (تعداد پنل × اندازه یک پنل)

مثال:

• سیستم ما دارای 16 پنل است که توان هر کدام 265 وات می باشد:
  کیلو وات 4240 = 265 × 16

• اندازه کل سیستم (16 پنل که مساحت هر کدام 1.6 متر مربع می باشد)
  وات در متر مربع 165 = 25.6 ÷ 4240

عوامل تاثیرگذار بر خروجی پنل های خورشیدی

مقدار برق تولید شده توسط یک پنل خورشیدی به عوامل زیر بستگی دارد:

1. راندمان پنل خورشیدی
2. اندازه پنل خورشیدی
3. نوع پنل خورشیدی
4. ظرفیت
5. مکان
6. جهت پنل خورشیدی

راندمان پنل خورشیدی

انرژی خروجی پنل خورشیدی به شما می گوید که پنل در شرایط ایده آل تا چه اندازه می تواند برق تولید کند؛ اما راندمان پنل خورشیدی نشان می دهد که پنل خورشیدی چه مقدار از نور خورشید را به برقی تبدیل می کند که شما می توانید در خانه خود از آن استفاده نمایید.

به عنوان مثال اگر پنل خورشیدی شما دارای رتبه راندمان 13% است؛ به این معنی است که می تواند 13% از نور خورشید که به پنل خورشیدی شما برخورد می کند را به نیروی مورد نیاز برای برشته کردن یک تکه نان یا روشن نگهداشتن ماشین لباسشویی تبدیل کند.

سلول های خورشیدی مدرن معمولاً قادرند 20% از انرژی خورشید را جذب کنند و به همین دلیل خروجی آنها حدود 400 وات است. به طور کلی پنل های خورشیدی با راندمان بالاتر قیمت بیشتری دارند؛ اما کمتر از فضای سقف خانه ها استفاده می کنند.

راندمان پنل خورشیدی تحت تاثیر چند متغیر مختلف قرار دارد که ممکن است باعث تضعیف یا تقویت آن شوند. راندمان سلول های خورشیدی براساس میزان بازتاب سلول ها متفاوت است. سلول هایی که نرخ بازتاب آنها پایین تر است؛ بیشتر نور خورشید را جمع آوری کرده و به جای بازگرداندن آن به فضای اطراف، از نور خورشید برای تولید برق استفاده می کنند.

محیط اطراف پنل خورشیدی در پشت بام، بر راندمان آن تاثیر می گذارد. رایج ترین عوامل محیطی که می توانند راندمان سیستم خورشیدی شما را کاهش دهند، عبارتند از:

• سایه درختان یا ساختمان های دیگر: سایه ها به طور کلی نقشی منفی در راندمان سلول های خورشیدی بازی می کنند و در صورت امکان باید از آنها اجتناب کرد. هرس کردن درختان و قرار دادن پنل های خورشیدی در مناطق دور از سایه یا ساختمان های مجاور، بهترین راهکار برای مقابله با این مشکل است.
• پوشش بیش از حد ابر: پوشش ابری به این معنا نیست که مطلقاً هیچ نوری به پنل های خورشیدی شما نمی رسد؛ بلکه باعث کاهش میزان نور رسیده به پنل ها می شود.
• خاک، گرد و غبار و آلودگی بیش از حد: کثیفی، گرد و غبار و آلودگی، راندمان پنل های خورشیدی را به مرور زمان کاهش می دهد. بارش باران یک راه طبیعی و ساده برای پاک کردن آنهاست. اگر در منطقه ای خشک زندگی می کنید که در آن بارندگی کم و گرد و خاک فراوان است؛ خودتان باید پنل های خورشیدی را تمیز کنید و یا شخصی را استخدام کنید که این کار را برایتان انجام دهد.
• لایه های ضخیم برف: هر چند برف سنگین می تواند تاثیری منفی بر راندمان پنل های خورشیدی بگذارد؛ اما برف سبک بسیار مناسب است، زیرا این برف در هنگام آب شدن تمام آلودگی ها و کثیفی های پنل‌های خورشیدی را با خود می شورد و از بین می برد. در ضمن پنل های خورشیدی مانند اکثر دستگاه های الکتریکی دیگر، در شرایط خنک تر بهتر کار می کنند.

اندازه پنل خورشیدی

پنل های خورشیدی را بهتر است از نظر انرژی خروجی به دو دسته پنل های خورشیدی 60 سلولی و 72 سلولی تقسیم کنیم.

پنل های خورشیدی 60 سلولی تقریباً 5.4 فوت ارتفاع و حدود 3.25 فوت عرض دارند؛ توان خروجی آنها در شرایط آزمایشی استاندارد بین 270 تا 300 وات است که در اصل به میزان راندمان دقیق سلول های این پنل ها بستگی دارد.

چند سال پیش توان خروجی پنل های 60 سلولی استاندارد حدود 250 وات بود؛ اما پیشرفت فناوری باعث شد میانگین توان خروجی این پنل ها به حدود 300 تا 350 وات برسد.

ماژول های خورشیدی 72 سلولی از نظر فیزیکی بزرگتر هستند؛ زیرا دارای یک ردیف سلول اضافی می باشند و معمولاً توان خروجی آنها بین 350 تا 400 وات است. از این دسته از پنل ها کمتر در پشت بام ها استفاده می شود؛ زیرا کار کردن با آنها بر روی سقف دشوار است و بیشتر برای مزارع خورشیدی در مقیاس بزرگ مناسب هستند.

نوع پنل خورشیدی

پنل های خورشیدی مدرن از سلول های خورشیدی سیلیکونی ساخته می شوند که عمدتاً از سلول های خورشیدی مونو کریستالی یا پلی کریستالی هستند.

هر دو از نظر بازده انرژی مشابه هستند؛ اما پنل های مونو کریستالی از سیلیکون های با کیفیت تر استفاده می کنند و به همین دلیل کارآمدتر هستند.

نوع سوم و کمتر رایج ماژول های خورشیدی نیز وجود دارد که به پنل های خورشیدی آمورف معروف هستند. قیمت آنها بسیار پایین تر است و بالتبع توان تولیدی پایین تری دارند.

ظرفیت

به حداکثر مقدار برقی که یک سیستم می تواند در شرایط ایده آل (معروف به پیک خورشیدی) تولید کند؛ ظرفیت گفته می شود که گاهی اوقات «ظرفیت اسمی» یا «خروجی اسمی» نیز نامیده می شود. این ظرفیت به ازای هر متر مربع پنل خورشیدی، 1000 وات یا یک کیلو وات در نظر گرفته می شود. اکثر سیستم های پنلی خورشیدی، ظرفیتی بین 1 تا 4 کیلو وات دارند.

مکان

جایی که شما در آن زندگی می کنید؛ تاثیر بسیار زیادی بر توان تولیدی پنل های خورشیدی شما دارد. به همین دلیل است که پنل های خورشیدی در ایالات متحده عموماً در جنوب غربی این کشور که هوا آفتابی تر است، نصب می شوند. هر چه پنل های خورشیدی بیشتر به نور خورشید دسترسی داشته باشند؛ برق بیشتری تولید می کنند. اما برخی از ایالت ها که در عرض های شمالی تر هستند، به طور متوسط روزانه کمتر از 4 ساعت به نور خورشید دسترسی دارند؛ در حالیکه این زمان برای باقی مناطق ایالات متحده حداقل 7.5 ساعت در طول روز است.

هر چه نور خورشید بیشتر باشد بهتر است. اما این بدان معنی نیست که نمی توان در عرض های شمالی تر از انرژی خورشیدی استفاده کرد.

جهت پنل خورشیدی

پنل های خورشیدی اگر در جهتی قرار بگیرند که بیشترین نور خورشید به آنها بتابد؛ به احتمال زیاد انرژی تولیدی آنها افزایش می یابد.

عکس موجود است.

نمودار شماتیکی جهت پنل های خورشیدی

اینکه پنل های شما باید در کدام جهت (جنوب یا غرب) نصب شوند؛ به فضای پشت بام و محیط اطراف، و ساختار نرخ برق منطقه شما بستگی دارد.

خانه شما به چه میزان انرژی خروجی نیاز دارد؟

پاسخ این سوال به میزان برق مصرفی شما و سهمی که پنل های خورشیدی در تامین برق خانه تان دارند، بستگی دارد.

اگر خانواده شما مصرف انرژی بالایی داشته باشند و یا اینکه قصد دارید برای تامین کل انرژی مصرفی خانه ‌تان به پنل های خورشیدی متکی باشید؛ توصیه می کنیم پنل های خورشیدی با بازده انرژی بالا (حدود 300 وات در هر پنل) را تهیه کنید.

اما اگر روزانه زیاد از انرژی برق استفاده نمی کنید یا می خواهید پنل های خورشیدی تنها بخشی از انرژی مصرفی خانه شما را تامین کنند؛ می توانید پنل های خورشیدی با بازده انرژی پایین تر (حدود 225 تا 275 وات) را تهیه نمایید.

در اکثر خانه ها چندین پنل خورشیدی نصب می گردند که روی هم رفته سیستم انرژی خورشیدی نامیده می شوند. یک خانه معمولی با 3 تا 4 اتاق خواب به یک سیستم پنل خورشیدی 3 تا 4 kWp نیاز دارد که معمولاً از 12 تا 16 پنل خورشیدی تشکیل می شود.

اکثر خانه ها بسته به میزان انرژی مورد نیاز و اندازه سقف ‌شان، دارای یک سیستم پنل خورشیدی 1 تا 4 کیلو وات هستند. جدول زیر نشان می دهد که سیستم های خورشیدی با اندازه های مختلف از چه تعداد پنل خورشیدی تشکیل شده اند و در طول یک سال چقدر برق تولید می کنند:

اندازه سیستم پنل خورشیدی	تعداد پنل های خورشیدی	فضای سقف مورد نیاز	خروجی سالانه برق
1 کیلووات ساعت	4	8 متر مربع	850 کیلو وات ساعت
2 کیلووات ساعت	8	14 متر مربع	1700 کیلو وات ساعت
3 کیلووات ساعت	12	21 متر مربع	2550 کیلو وات ساعت
4 کیلووات ساعت	16	28 متر مربع	3400 کیلو وات ساعت

خروجی پنل های خورشیدی بهترین تولید کنندگان پنل در جهان

جدول زیر محدوده توان خروجی پنل خورشیدی تولیدی بهترین برندهای جهان را نشان می دهد.

تولید کننده	خروجی برق پنل خورشیدی
Canadian Solar	275 تا 365 وات
LG	290 تا 365 وات
Panasonic	245 تا 330 وات
Sharp	256 تا 360 وات
SolarWorld	280 تا 300 وات
Yingli Solar	250 تا 360 وات
SUNTECH	۳۱۵ تا ۵۵۰ وات
DAH Solar	۳۲۰ تا ۳۴۰ وات
SUNNOVA	۳۲۰ تا ۳۳۵ وات
Q.CELLS	۳۱۵ تا ۳۳۵ وات
JA SOLAR	۵۳۰ تا ۵۵۵ وات

حداکثر توانی که یک پنل خورشیدی در طول روز می تواند تولید کند، چقدر است؟

به طور کلی اگر میانگین تابش خورشید را در پیک روزانه 4 ساعت در نظر بگیریم؛ هر وات اسمی پنل خورشیدی، تقریباً 4 وات ساعت (Wh) انرژی تولید می کند. این انرژی معادل 0.004 کیلو وات ساعت است. بنابراین یک پنل خورشیدی 300 واتی، حدود 1.22 کیلو وات ساعت برق در طول روز تولید می کند.

سخن آخر: در این مطلب سعی کردیم به انرژی خروجی پنل های خورشیدی و راه های اندازه گیری آن بپردازیم. امیدواریم این مطالب برایتان مفید بوده باشند و بیشتر شما را با دنیای شگفت انگیز انرژی خورشیدی آشنا کرده باشند.