نصب پنل‌های خورشیدی روی سقف خانه شما در کاهش هزینه‌های برق مصرفی بسیار مؤثر است و نه‌تنها ارزش خانه شما را بالاتر می‌برد، بلکه به میزان قابل‌توجهی دی‌اکسیدکربن هوا را کاهش می‌دهد. انرژی خورشیدی پاک و تجدیدپذیر است؛ به‌علاوه در کشور زیبای ما که آفتاب زیادی دارد، بسیار به‌صرفه است. در دنیای معاصر جمعیت رو به افزایش است و به تبع مصرف انرژی به خصوص تجدیدناپذیرها بالا رفته است. از طرفی منایع سوخت فسیلی مانند نفت و گاز و… رو به کاهش است. بنابراین استفاده از انرژیهای تجدیدپذیر مانند انرژی خورشید، باد و… یک ضرورت است. با استفاده از منابع انرژی تجدیدپذیر علاوه بر کاهش هزینه‌های ناشی از استفاده از سوخت‌های فسیلی، برای نجات زمین و جلوگیری از گرم شدن بیشتر آن کمک بزرگی خواهید کرد. استفاده از پنل‌های خورشیدی به منظور بهره‌گیری از انرژی خورشیدی در ساختمان یکی از راه‌های استفاده از انرژیهای تجدیدپذیر در ساختمان‌ها است. معماری خورشیدی که در آن از پنل‌های خورشیدی و سلول‌های خورشیدی استفاده می‌شود، سبکی نوین از معماری را پدید آورده‌اند.
استفاده از انرژی خورشیدی
این انرژی یکی از پاک‌ترین و دردسترس‌ترین منابع تجدیدپذیر در دنیا است و منبع اصلی تمام انرژی‌ها در زمین است. انرژی خورشید به صورت مستقیم و غیرمسقیم به اشکال مختلف تبدیل می‌شود. استفاده از این انرژی در کشورهایی مانند ایران که میزان تابش پرتوهای سالانه آن بالا است، یکی از بهترین روش‌ها است. انرژی خورشید از تبدیل فوتون‌های نور خورشید که حامل انرژی بسیار زیاد و نامتناهی هستند به دست می‌آید. تا زمانی که خورشید به تابش ادامه می‌دهد، می‌توان از انرژی آن استفاده کرد.
میزان تابش خورشید در ایران
در ایران روزانه میانگین ۵/۵ کیلووات ساعت انرژی خورشید بر هر مترمربع از سطح زمین می‌تابد. در ۹۰% ایران ۳۰۰ روز هوا آفتابی است. با توجه به مساحت ایران که معادل ۱۶۰۰۰۰۰ کیلومتر مربع است، میزان تابش خورشید در روز برابر با ۱۰×۵/۵×۶/۱ به توان ۱۲ است. با توجه به میزان تابش خورشید در ایران، اگر راندمان ۱۰% باشد، روزانه حدود ۹ میلیون مگاوات ساعت انرژی از خورشید دریافت کرد. خورشید با یک ساعت تابش انرژی مورد نیاز کل جمعیت جهان برای یک سال را تامین می‌کند. با وجود این میزان انرژی که خورشید به راحتی و فراوانی در اختیار ما قرار می‌دهد، همچنان به سوخت‌های فسیلی و انرژیهای تجدیدناپذیر وابسته‌ایم.
قیمت انرژی خورشیدی
به‌طور کلی قیمت انرژی خورشیدی بسته به اندازه پنل، میزان انرژی تولیدی (به واحد وات) و کشور تولیدکننده آن متغیر است اما ۳ مدل اصلی در پنل‌هایی که انرژی خورشید را به خود جذب می‌کنند دیده می‌شود: مونوکریستال، پلی‌کریستال و ترکیبی. پنل‌های پلی‌کریستال در مناطق گرم‌تر از راندمان بالاتری برخوردارند. این پنل‌ها سطوح بیشتری را اشغال می‌کنند اما قیمت‌شان بسیار مناسب است و بهترین پنل برای استفاده در مناطق گرمسیری مثل ایران محسوب می‌شوند. پنل‌های مونوکریستال بسیار قدرتمندند و حتی ذره‌های خورشید را هم جذب می‌کنند. این پنل‌ها مناسب‌ترین گزینه برای مناطق سردسیر با نور خورشید کم هستند و سطح کمتری را اشغال می‌کنند. همچنین از نظر قیمتی کمی از پنل‌های پلی‌کریستال گران‌ترند. در پنل‌های ترکیبی به اضافه سلول‌های کریستالی از یک‌لایه نازک فیلم هم استفاده می‌شود که میزان انرژی خورشیدی بیشتری را جذب می‌کند. این تکنولوژی پیشرفته باعث می‌شود که نصب این پنل‌ها به‌صرفه‌تر باشد اما خود این پنل‌ها جزو گران‌قیمت‌ترین مدل‌ها محسوب می‌شوند. در آخر باید گفت انرژی خورشیدی سوخت آینده است و روزی می‌رسد که ماشین‌هایی با سوخت فسیلی از رده خارج شده و ماشین‌های برقی یا خورشیدی جای‌شان را بگیرند و این روز چندان دور نیست.
انرژی خورشیدی در ساختمان
با پیشرفت علم و آگاهی از میزان انرژی که خورشید به فراوانی در اختیار ما قرار می‌دهد، پنل‌های خورشیدی به عنوان یک فناوری و تکنولوژی برای تولید انرژی مورد نیاز افراد در ساختمان‌ها مورد استفاده قرار گرفت. پنل‌های خورشیدی که بر روی بعضی از ساختمان‌ها مورد استفاده قرار گرفته شده، از کنار هم قرار گرفتن سلول‌های خورشیدی در کنار هم تشکیل شده است. سلول‌های خورشیدی وسیله‌ای برای تبدیل انرژی خورشید به الکتریسیته که از صفحات هادی ساخته شده است. پنل‌های خورشیدی فناوری جدیدی است که برای بهینه سازی در ساختمان‌ها مورد استفاده قرار می‌گیرد. استفاده از پنل خورشیدی یکی از مناسب‌ترین روش‌ها برای بهینه سازی مصرف انرژی در ساختما‌های سبز، برای استفاده و نگهداری و استفاده ا نرژی تجدیدپذیر خورشید است. سیستم های خورشیدی روشی بسیار منطقی و مناسب برای سرمایه گذاری و کاهش هزینه‌های ساختمان و تامین سلامت انسان بوده و منجر به حفظ منابع طبیعی برای نسل های آینده می‌شوند.
معماری خورشیدی، انرژی خورشیدی
در عصر حاضر با توجه روند رو به رشد استفاده از انرژیهای تجدیدپذیری معماری خورشیدی زیاد به گوش می‌خورد، اما معماری خورشیدی چیست؟ معماری خورشیدی، ادغام تکنولوژی پنل‌های خورشیدی با تکنولوژی ساختمان‌های مدرن است. استفاده از صفحه‌های نازک قابل انعطاف فتوولتاییک طراحی ساختمان‌ها را بهبود بخشیده است. قرار دادن ساختمان در جهت نور خورشید، انتخاب موادی با ویژگی‌های گرمای یا پخش نور مناسب و طراحی فضاهایی که بطور طبیعی باعث گردش هوا می‌شوند نیز به عنوان معماری خورشیدی محسوب می‌شود. در ابتدا از پنل‌های خورشیدی در ساختمان‌هایی که در مناطق دور افتاده قرار داشتند، استفاده می‌شد. با پیشرفت فناوری، استفاده سلول‌های خورشیدی به منظور استفاده از انرژی خورشید در ساختمان‌ها فراگیر شد و در حال حاضر بسیاری از ساختمان‌ها و سازهای شهری از این فناوری استفاده می‌کنند. با فراگیر شدن استفاده از پنل‌های خورشیدی در ساختمان برای تامین انرژی مورد نیاز، شیوه خاصی از معماری با عنوان معماری خورشیدی شکل گرفت. همانطور که در سطر بالاتر توضیح دادیم، ساختمان‌هایی که معماری خورشیدی در آن به کار رفته است، انرژی خورشید به عنوان یک منبع تجدیدپذیر برای تامین برق استفاده می‌شود. در معماری خورشیدی، پنل‌های خورشیدی روی سقف سازه قرار می‌گیرد و برق مورد نیاز ساختمان به وسیله ان تامین می‌شود.
ساختمان‌هایی که معماری خورشیدی بهره گرفته‌اند، مصرف گاز گلخانه‌ای را کاهش می‌دهند. همچنین هزینه استفاده از انرژیهای تجدیدناپذیر مانند سوخت‌های فسیلی و .. بالا است، اما ساختمان‌هایی با معماری خورشیدی، از انرژی ساطع شده از خورشید که یک منیع در دسترس و رایگان است، برای تامین انرژی مورد نیاز مانند گرم کردن آب مورد نیاز شوفاژهای ساختمان و مهم‌تر برق مصرفی استفاده می‌کنند. سیستم‌های گرمایشی و سرمایشی که از انرژی خورشید تغذیه می‌شوند به صورت چشمگیری میزان مصرف انرژی در ساختمان را کاهش می‌دهند و طول عمر ساختمان را افزایش می‌دهند. در ساختمان‌هایی که معماری خورشیدی در آنها به کار رفته است از یک سیستم کمکی در کنار پنل‌های خورشیدی استفاده می‌کنند تا در مواقعی که برای انرژی مورد نیاز ساختمان از این طریق تامین نشد، جایگیزینی وجود داشته باشد. ساختار یک ساختمان در معماری خورشیدی شامل یک سیستم جمع‌آوری انرژی، یک سیستم ذخیره و در آخر یک سیستم توزیع انرژی در ساختمان است، به این ترتیب آسایش و راحتی ساکنان تامین می‌شود. استفاده از پنل‌های خورشیدی در معماری و تاسیسات ساختمان هم در تامین انرژی و هم در نمای ساختمان مورد استفاده قرار می‌گیرد. پنل‌های خورشیدی جایگزین مناسبی برای نماهای معمولی ساختمان‌ها است. یکی از اشکالات استفاده از پنل‌های خورشیدی در نمای ساختمان کاهش دسترسی به منبع انرژی به دلیل نصب عمودی آنها است. اگر پنل‌های خوشیدی در سطح وسیعی به کار رود تا حدی کاهش دریافت انرژی را جبران می‌کند. پنل‌های خورشیدی را می‌توان جایگزین بامپوش‌های روی سقف ساختمان کرد، بنابراین می‌توان سلول‌های خورشیدی را در ساختمان‌های فعلی نصب کرد تا علاوه‌بر جله زیبا دادن به نمای ظاهری، بخشی از انرژی مورد نیاز ساختمان نیز تامین شود. به عنوان مثال استفاده از پنل‌های خورشیدی به عنوان پنجره سقفی علاوه‌بر زیبایی صرفه اقتصادی دارد.
سلول‌های خورشیدی به دو حالت در ساختمان مورد استفاده قرار می‌گیرید:
- سلول‌های خورشیدی متداول که از تعدادی سلول‌های فوتوولتاییک تشکیل شده است.
- مواد و مصالحی که به جای مصالح معمول و سنتی برای پوشش پشت بام و یا نمای ساختمان مورد استفاده قرار می‌گیرد.
صفحات خورشیدی معمول بزرگ و حجیم هستند و احتمال دارد در مقابل شرایط سخت آب و هوایی مقاوم نباشند. همچنین جلوه‌ای به ساختمان نبخشند. پنل های خورشیدی ترکیب شده با ساختمان BIPV نامیده می‌شود. BIPV مواد و مصالح جایگزین مصالح سنتی هستند و در پوشش پشت بام، پنجره، نمای سازه به کار می‌روند. این پنل‌ها به علت ماندگاری بسیار بالا هزینه خرج شده برای مصالح ساختمان را کاهش می‌دهد. پنل‌های خورشیدی ترکیبی را در هر ساختمان با هر نوع کاربری اعم از تجاری، مسکونی می‌توان استفاده کرد. پنل‌های خورشیدی ترکیبی در هر طرح و اندازه و در شیشه‌های رنگس ساخته می‌شوند. پنل‌های خورشیدی ترکیبی گزینه مناسبی به جای پنل‌های معمولی برای قرار گرفتن روی سقف ساختمان است تا انرژی خورشید را در ساعاتی که خورشید در حال تابش است ذخیره و انرژی مصرفی ساختمان را تامین کند.
ساختمان‌های خارج از شهر
پنل‌های خورشیدی که در نما به کار می‌روند با جذب انرژی خورشید و تبدیل آن به انرژی حرارتی و الکتریکی، نور و گرمای داخل ساختمان را تامین می‌کنند. این سیستم برای ساختمان‌هایی در حومه شهر قرار دارند و به سیستم برق و گاز رسانی دسترسی ندارند، بسیار مناسب است.
سایه‌انداز ساختمان
پنل‌های خورشیدی که در نما به کار می‌روند را می‌توان به عنوان سایه‌انداز ساختمان استفاده کرد. معماری خورشیدی که توسط بعضی از معماران مورد استفاده قرار می‌گیرد، باعث صرفه‌جویی در مصرف انرژی می‌شود. با سبک معماری خورشیدی ۲۵% در مصرف انرژی صرفه جویی می‌شود.
عملکرد پنل‌های خورشیدی
پنل‌های خورشیدی با استفاده از روش جذب ترمیک و روش فتوولتابیک انرژی مورد نیاز ساختمان را تامین می‌کند. در روش جذب ترمیک گرمایش و آب گرم مصرفی ساختمان از طریق تامین می‌شود. این روش بیشترین میزان دریافت انرژی از انعکاس نور در سطح سلول‌های خورشیدی است. در روش فتوولتاییک انرژی خورشید به انرژی الکتریکی تبدیل می‌شود و برق مورد نیاز ساختمان برای استفاده از سیستم‌های گرمایشی، سرمایشی، و دستگاه‌های الکتریکی تامین می‌شود.
کاربرد پنل‌های خورشیدی
گرم کردن خانه با استفاده از انرژی خورشیدی
از انرژی خورشید که به واسطه پنل‌های خورشیدی به دست می‌آید، برای تامین آب گرم سیستم‌های گرمایشی استفاده می‌شود. لوله‌های آب که بر روی سقف قرار دارد پس از گرم شدن، آب را به داخل ساختمان پمپاژ می‌کند. همچنین می‌توان برای گرم کردن آب استفاده کرد. استفاده از پنل‌های خورشیدی روشی مقرون بصرفه برای تامین آب گرم ساختمان است.
تامین برق ساختمان با استفاده از انرژی خورشیدی
از پنل‌های خورشیدی برای تامین روشنایی برق ساختمان استفاده می‌شود. پس از تبدیل انرژی که از خورشید ساطع می‌شود به انرژی الکتریکی، جریان برق با استفاده از اینوتر به برق AC تبدیل می‌شود. برق تولید شده توسط پنل‌های خورشیدی با استفاده از وسایل ایمنی و ترانسفر سوئیچ‌ها می‌تواند نور ساختمان را تامین کند.
جمع بندی
استفاده از انرژی خورشید یکی از روش‌های مناسب برای تامین انرژی مورد نیاز ساختمان است. معماری خورشیدی بر مبنای استفاده از انرژی خورشید پدید آمده است. پنل‌های خورشیدی ساختمان علاوه‌بر تامین انرژی، جلوه زیبایی به ساختمان می‌دهند. این نوع سلول‌های خورشیدی استفاده شده در سرتاسر دنیا نشان دهنده این موضوع است که انرژی خورشید می‌تواند هوشمندانه و به زیبایی به طیف وسیعی از معماری‌ها اعمال شود. در یک کلام خانه شما علاوه بر زیبایی می‌تواند برق تولید کند!
مقالات مشابه با این مقاله:
نوشته شده توسط سعید سلحشور
