افزایش جمعیت، گسترش ظرفیت‌های تولیدی و افزایش استانداردهای زندگی در سراسر جهان، منجر به تقاضای بیشتر برای مصرف برق شده است. طبق پیش‌بینی‌های آژانس بین‌المللی انرژی (IEA)، انتظار می‌رود تقاضای جهانی برای برق تا سال ۲۰۵۰، ۷۵ درصد افزایش یابد. همزمان، پیدایش بحران‌هایی مانند همه‌گیری کووید-۱۹، نیاز کشورها را به گذار از سوخت‌های فسیلی به منابع انرژی تجدیدپذیر مانند انرژی خورشیدی افزایش داده است. امروزه انرژی خورشیدی پشت بامی در جهان به دلیل داشتن مزایایی مانند سهولت در استفاده و از همه مهم‌تر، تأثیر مثبت بر محیط زیست، به طور فزاینده‌ای مورد استفاده قرار می‌گیرد. اگر می‌خواهید در خانه یا مغازه‌ی خود، منبع انرژی پاک، تجدیدپذیر و ارزان داشته باشید، در ادامه‌ی این مطلب از بلاگ صناپ درباره‌ی انرژی خورشیدی پشت بامی با ما همراه باشید.
انرژی خورشیدی پشت بامی و گذار از سوخت‌های فسیلی
استفاده از انرژی خورشیدی برای تولید برق در طول دهه گذشته، از یک فناوری نوظهور به راه‌حلی اصلی در مسیر گذار به سمت انرژی‌های تجدیدپذیر تبدیل شده است. بنابراین جای تعجب ندارد که سرمایه‌گذاری سنگین دولت‌ها، صنایع و حتی جوامع مسکونی و تجاری در زیرساخت‌های خورشیدی، ظرفیت نصب‌شده انرژی خورشیدی در سراسر جهان را به سرعت افزایش داده است.
برای درک بهتر این پیشرفت در جهان، نگاهی به آمار می‌اندازیم. از سال ۲۰۱۳ تا ۲۰۲۴، جهان شاهد افزایش چشمگیری در ظرفیت نصب‌شده انرژی خورشیدی بود. در سال ۲۰۱۳، کل ظرفیت جهانی انرژی خورشیدی تقریباً ۱۴۱ گیگاوات بود. تا سال ۲۰۲۳، این عدد ده برابر افزایش یافت و به ۱۴۱۹ گیگاوات رسید و در سال ۲۰۲۴، با اضافه شدن ۶۵۵ گیگاوات دیگر، این ظرفیت به ۲۰۷۴ گیگاوات رسید. این گسترش سریع، ترکیبی از کاهش هزینه‌ها، سیاست‌های دولتی حمایت‌کننده از انرژی‌های تجدیدپذیر و نیاز مبرم به مقابله با تغییرات اقلیمی با گذار از سوخت‌های فسیلی را نشان می‌دهد.
در این میان، فناوری‌های فتوولتائیک خورشیدی (PV) از بهترین موارد پیشرفت در گذار جهان از انرژی‌های تجدیدناپذیر به سوی انرژی‌های تجدیدپذیر به شمار می‌روند. کشورهای دارای اقتصاد پیشرو مانند چین، ایالات متحده، ژاپن و استرالیا از انرژی خورشیدی پشت‌بامی (RTS) به عنوان ابزاری برای افزایش امنیت انرژی و تسهیل گذار انرژی استفاده می‌کنند و هدف آن‌ها رساندن میزان انتشار کربن به صفر خالص است.
سیستم خورشیدی پشت بامی چیست؟
سیستم خورشیدی پشت بامی مجموعه‌ای از پنل‌های خورشیدی است که روی پشت بام خانه‌های مسکونی، مغازه‌ها، ساختمان‌های تجاری، مؤسسات و ساختمان‌های صنعتی نصب می‌شود. این سیستم‌ها برای مهار انرژی خورشید و تبدیل آن به برق استفاده می‌شوند. این کار را می‌توان با اضافه کردن دستگاهی به نام اینورتر انجام داد که برق DC تولید شده توسط پنل‌های خورشیدی روی پشت بام را به برق AC تبدیل می‌کند. زیرا اکثر لوازم خانگی و دستگاه‌های صنعتی با برق AC کار می‌کنند.
انواع سیستم‌های انرژی خورشیدی پشت بامی
معمولاً سه نوع سیستم خورشیدی پشت بامی وجود دارد که بیشتر مورد استفاده قرار می‌گیرند.
۱. سیستم خورشیدی متصل به شبکه
سیستم خورشیدی متصل به شبکه، سیستمی برای تأمین انرژی خورشیدی پشت بامی است که با منبع تغذیه‌ی اصلی شبکه‌ی برق یکپارچه شده است. با استفاده از این سیستم، تنها تا زمانی که سیستم خورشیدی پشت بامی قادر به تأمین برق مورد نیاز نیست، از منبع تغذیه شبکه استفاده می‌شود.
این سیستم‌ها به شبکه برق عمومی متصل هستند و هیچ باتری یا منبعی برای ذخیره‌ی برق ندارند. هر میزان انرژی خورشیدی که از طریق این سیستم تولید می‌شود (و در خانه استفاده نمی‌شود) به شبکه برق صادر می‌شود. این امر به صاحبان خانه اجازه می‌دهد تا از طریق سیستم اندازه‌گیری خاصی نیز استفاده کرده و از برق استفاده نشده‌ی خود درآمد کسب کنند.
۲. سیستم خورشیدی خارج از شبکه
سیستم خورشیدی خارج از شبکه از منبع ذخیره یا باتری استفاده می‌کند و به شبکه‌ی برق متصل نخواهد شد. این سیستم به گونه‌ای طراحی شده که حتی در روزهای ابری فصل زمستان که نور خورشید وجود ندارد یا کم است، قابلیت ذخیره و تولید برق کافی برای تأمین نیازهای خانه یا مغازه وجود داشته باشد.
این سیستم خورشیدی پشت بامی به شبکه اصلی برق متصل نیست و می‌تواند به تنهایی و با باتری خود کار کند. بنابراین، انرژی خورشیدی پشت بامی تولید شده از این سیستم خورشیدی، باتری را شارژ می‌کند و سپس برق ذخیره شده در باتری برای تأمین انرژی در کاربردهای مختلف استفاده می‌شود. این سیستم از سیستم متصل به شبکه گران‌تر است زیرا از باتری‌ها و سایر اجزای دیگر نیز استفاده می‌کند.
۳. سیستم خورشیدی هیبریدی
سیستم خورشیدی هیبریدی بهترین ویژگی‌های سیستم خورشیدی متصل به شبکه و سیستم خارج از شبکه را با یکدیگر ترکیب می‌کند. این سیستم می‌تواند با شبکه برق تعامل داشته باشد و در عین حال، انرژی را در یک باتری ذخیره کند. این سیستم به صاحبان خانه اجازه می‌دهد تا برای مصرف روزانه‌ی خود و زمانی که شبکه برق قطع می‌شود یا زمانی که شبکه برق متصل نیست، برق را در باتری‌ها ذخیره کنند. این سیستم‌ها هنگام تابش خورشید، برق را برای جبران برق شبکه فراهم می‌کنند و حتی برق اضافی را به شبکه ارسال می‌کنند که بعداً می‌توان از آن استفاده کرد.
در این سیستم، سیستم‌های متصل به شبکه و خارج از شبکه به طور همزمان کار می‌کنند. مزیت آن این است که اگرچه از باتری استفاده می‌شود، اما پس از شارژ کامل باتری، برق اضافی تولید شده به شبکه تزریق می‌شود که درآمد اضافی برای مصرف‌کننده ایجاد می‌کند.
در چه مکان‌هایی می‌توان از انرژی خورشیدی پشت بامی استفاده کرد؟
سوله‌ها
پشت‌بام‌های بزرگ و مسطح سوله‌ها و انبارها مکان بسیار خوبی برای نصب پنل‌های خورشیدی است.
فروشگاه‌های بزرگ
سقف مغازه‌های بزرگ می‌تواند پنل‌های خورشیدی کافی برای تأمین برق مصرفی خود مغازه و حتی خانوارهای دیگری را نیز تأمین کند.
مساجد و اماکن دارای پشت بام
سقف مساجد، مدارس و اماکن عمومی مکان مناسبی برای استفاده از انرژی خورشیدی پشت بامی است. دیگر مکان‌های خصوصی نیز می‌توانند از مشوق‌های حمایتی وزارت نیرو بهره‌مند شوند تا استفاده از انرژی خورشیدی برای آن‌ها مقرون‌به‌صرفه‌تر شود.
خانه‌ها، مغازه‌ها و ساختمان‌های تجاری کوچک
پنل‌های خورشیدی پشت بامی، پتانسیل تولید انرژی خورشیدی کافی را برای تعداد زیادی از ساختمان‌های کوچک از جمله خانه‌ها و مغازه‌ها نیز دارد.
نصب سیستم خورشیدی پشت بامی
فرآیند اولیه‌ی نصب سیستم خورشیدی روی پشت بام درست مانند مراحل راه‌اندازی یک نیروگاه خورشیدی نظیر نیروگاه خورشیدی فولاد مبارکه اصفهان، شامل چهار مرحله زیر است:
- نصب پایه‌ها
- نصب پنل‌های خورشیدی و سیم‌کشی برق
- اتصال اجزای سیستم
- راه‌اندازی اینورتر خورشیدی
در ادامه، با این مراحل آشنا می‌شوید.
۱. نصب پایه‌ها
ابتدا، پایه‌ها یا براکت‌های پنل‌های خورشیدی را در جای مناسبی قرار می‌دهیم. براکت‌ها به ثابت و ایمن نگه داشتن سیستم روی پشت بام کمک می‌کنند. جهت نصب پنل‌های PV (مونوکریستال یا پلی‌کریستال) باید بهترین میزان جذب انرژی در نظر گرفته شود. برای کشورهایی در نیمکره‌ی جنوبی زمین مانند استرالیا، نصب پنل‌های خورشیدی در جهت شمال و دارای کمی شیب از ۱۸ تا ۳۶ درجه توصیه می‌شود. می‌توانید از ردیاب خورشیدی برای افزایش راندمان تبدیل انرژی استفاده کنید.
۲. نصب پنل‌های خورشیدی و سیم‌کشی برق
در این مرحله، پنل‌ها و سلولهای خورشیدی روی پشت بام را به براکت‌های آماده شده وصل می‌کنیم. سپس تنها کاری که باید انجام دهیم سیم‌کشی آن‌ها است. توصیه می‌شود از کانکتورهای جهانی مانند MC4 استفاده کنید. زیرا اتصال مناسبی با انواع پنل‌های خورشیدی دارند. سیم‌کشی را می‌توان به دو روش زیر انجام داد:
- اتصال سری: سیم مثبت (+) یک ماژول PV به سیم منفی (-) ماژول دیگر متصل می‌شود.
- اتصال موازی: مثبت (+) را به مثبت (+) و منفی (-) را به منفی (-) وصل کنید.
۳. اتصال دیگر اجزای سیستم (اینورتر خورشیدی، باتری خورشیدی، اتصال به شبکه)
در این مرحله، پنل به اینورتر انرژی متصل می‌شود. سیم مثبت از برد کنترل به ترمینال مثبت اینورتر و برعکس متصل می‌شود. سپس اینورتر را به ورودی سلول خورشیدی و شبکه برای تولید برق متصل می‌کنیم. سپس اینورتر خورشیدی به باتری خورشیدی و ترمینال مثبت باتری به ترمینال مثبت اینورتر و برعکس متصل می‌شود. در نهایت، اینورتر را به شبکه متصل می‌کنید.
۴. فعال کردن اینورتر خورشیدی
در مرحله‌ی آخر، شروع به فعال کردن اینورتر ساختمان و روشن کردن کلید اصلی آن می‌کنیم. اکثر اینورترها دارای یک صفحه نمایش دیجیتال هستند که داده‌های دقیق تولید و استفاده از انرژی خورشیدی روی سقف را نشان می‌دهد.
مزایای انرژی خورشیدی پشت بامی
قبل از اینکه تصمیم بگیرید نصب پنل خورشیدی برای خانه یا مغازه‌ی شما مناسب است یا خیر، بررسی مزایا و معایب آن اهمیت زیادی دارد. پنل‌های خورشیدی ترکیبی جذاب از مزایای زیست‌محیطی و صرفه‌جویی در هزینه‌ها را ارائه می‌دهند. با این حال، هزینه‌های اولیه و دیگر نگرانی‌های آن شایسته توجه هستند.
با این اوصاف آیا نصب سیستم انرژی خورشیدی پشت بامی به صرفه است؟ پاسخ این سوال کاملاً به نیازهای منحصر به فرد افراد بستگی دارد. برای برخی، پاسخ مثبت است. زیرا به معنای صرفه‌جویی در هزینه‌های آب و برق، افزایش ارزش خانه و حتی احتمالاً معافیت‌ها و مشوق‌های مالیاتی است. اما برخی دیگر، بهتر است معایب آن را نیز لحاظ کنند.
۱. صرفه‌جویی در هزینه‌ها، کاهش هزینه‌های عملیاتی
برق یکی از بزرگترین هزینه‌های جاری مغازه‌ها و ساختمان‌های تجاری است. پنل‌های خورشیدی به طور قابل توجهی هزینه‌های انرژی را کاهش می‌دهند. در حالی که سرمایه‌گذاری اولیه می‌تواند زیاد باشد، اما با گذشت زمان، هزینه‌ی نصب پنل‌های خورشیدی با پولی که در قبوض برق صرفه‌جویی می‌شود، جبران خواهد شد.
کاهش هزینه‌های برق، یکی از ملاحظات رایج هنگام تصمیم مصرف‌کنندگان برای نصب پنل‌های خورشیدی روی پشت بام است. میزان صرفه‌جویی به عوامل زیادی مانند مصرف برق، تولید برق، گزینه‌های تأمین مالی و مشوق‌ها بستگی دارد. بنابراین اولین قدم ارزیابی این است که آیا و چقدر می‌توانید با انرژی خورشیدی صرفه‌جویی کنید.
۲. افزایش ارزش ملک
این روزها بهره‌وری انرژی بسیار محبوب است. نصب پنل‌های خورشیدی می‌تواند ارزش ساختمان‌های تجاری را افزایش دهد.
۳. مفید برای محیط زیست و برند تجاری
انرژی خورشیدی یک منبع تجدیدپذیر است که انتشار گازهای گلخانه‌ای ندارد. بنابراین، استفاده از انرژی خورشیدی با کاهش وابستگی به سوخت‌های فسیلی به محیط زیست کمک می‌کند.
تقاضای مصرف‌کننده برای محصولات و خدمات سازگار با محیط زیست در سال‌های اخیر افزایش یافته است. بنابراین یک مغازه، یک شرکت یا یک ساختمان تجاری با نصب پنل‌های خورشیدی، نشان می‌دهد که اهمیت زیادی برای محیط زیست قائل است و برای کاهش انتشار کربن تلاش می‌کند.
۴. مفید در مواقع قطعی برق
ساختمان‌هایی که کاملاً به شبکه‌های برق سراسری متکی هستند، در برابر قطعی برق که در هوای بد جوی یا نقص سیستم الکتریکی رخ می‌دهد، آسیب‌پذیر هستند. پنل‌های خورشیدی نصب شده با سیستم‌های باتری موجب می‌شوند ساختمان‌های تجاری در طول قطع برق به کار خود ادامه دهند.
۵. هزینه‌های کم تعمیرات و نگهداری
پنل‌های خورشیدی در طول عمر خود به نگهداری بسیار کمی نیاز دارند. تنها هر از گاهی، بسته به محل زندگی و میزان تجمع گرد و غبار روی پنل‌ها، باید شسته شوند. این پنل‌ها هیچ قطعه‌ی متحرکی ندارند، بنابراین احتمال خرابی آن‌ها کم است. پنل‌های خورشیدی که از شیشه سکوریت و قاب‌های آلومینیومی غیر خورنده ساخته شده‌اند، می‌توانند در برابر باران، باد، تگرگ و برف نیز مقاومت کنند. سلولهای فتوولتائیک برای دوام ۲۵ سال یا بیشتر طراحی شده‌اند.
کلام آخر
قبل از نصب پنل و بهره‌مندی از انرژی خورشیدی پشت بامی، در نظر گرفتن چند عامل ضروری است. این عوامل شامل وضعیت پشت بام ساختمان، تأثیر پنل‌ها بر پشت بام، ساختار سقف ساختمان، ظرفیت پشت بام برای تعداد پنل، نحوه‌ی اتصال پنل‌ها به پشت بام و اینکه آیا ساختار سقف به آتش‌نشانان کمک می‌کند تا در صورت بروز شرایط اضطراری آتش را خاموش کنند، می‌شود.
بنابراین اگرچه انرژی خورشیدی پشت بامی مزایای زیادی برای صاحبان خانه دارد، اما نصب پنل‌های خورشیدی در پشت بام خانه و مخصوصاً در مقیاس زیاد و در ساختمان‌های بزرگ، سرمایه‌گذاری خطیری است که باید با برنامه‌ریزی و دقت انجام شود. با مشورت با متخصصین و کارشناسان می‌توانید مطمئن شوید سیستمی را که نصب می‌کنید اهداف شما را برآورده خواهد کرد. کارشناسان شرکت صنایع نیرو و انرژی پاک فولاد (صناپ) همواره آماده هستند تا به تمام سؤالات شما در این زمینه پاسخ دهند و همراه شما باشند.
