با سلول های خورشیدی چقدر برق می توانیم تولید کنیم؟

با سلول های خورشیدی چقدر برق می توانیم تولید کنیم؟
از نظر تئوری، می توان مقدار بسیار زیادی برق از خورشید تولید کرد. بیایید لحظه ای سلول های خورشیدی را فراموش کنیم و فقط نور خالص خورشید را در نظر بگیریم.

حداکثر 1000 وات انرژی خورشیدی خام به هر متر مربع زمین می رسد (این توان تئوریک نور مستقیم خورشید در ظهر در یک روز بدون ابر است).

با پرتوهای خورشیدی عمود بر سطح زمین که حداکثر روشنایی یا نوردهی را می دهند، در عمل، بعد از اینکه شیب سیاره و زمان روز را اصلاح کنیم، بهترین چیزی که ممکن است به دست آوریم 100 تا 250 وات در متر مربع در عرض های جغرافیایی معمولی شمالی (حتی در یک روز بدون ابر) است.

این مقدار به 2 تا 6 کیلووات-ساعت انرژی در روز تبدیل می شود (بستگی به این دارد که در منطقه شمالی مانند کانادا یا اسکاتلند باشید یا مکان دیگری مانند آریزونا یا مکزیک).

در واقع، برای تولید یک سال کامل، چیزی بین 700 تا 2500 کیلووات-ساعت در هر متر مربع به انرژی خواهیم داشت. مناطق گرم تر به وضوح پتانسیل خورشیدی بسیار بیشتری دارند.

به عنوان مثال خاورمیانه سالانه حدود 50 تا 100 درصد انرژی خورشیدی مفیدتری نسبت به اروپا دریافت می کند.

متأسفانه، سلول های خورشیدی معمولی فقط تقریباً 15 درصد بازده دارند، بنابراین ما فقط می توانیم کسری از این انرژی تئوری را جذب کنیم.

به همین دلیل صفحات خورشیدی باید بسیار زیاد باشند: مشخصاً میزان توان تولیدی می تواند مستقیماً به میزان مساحتی که می توانید از طریق سلول بپوشانید، مربوط باشد.

یک سلول خورشیدی (تقریباً به اندازه یک دیسک فشرده) می تواند حدود 3 تا 4٫5 وات تولید کند. یک ماژول خورشیدی معمولی که آرایه ای از تقریباً 40 سلول (5 ردیف 8 سلولی) است، می تواند حدوداً 100 تا 300 وات توان تولید کند.

چندین صفحه خورشیدی که هر کدام از حدود 3 تا 4 ماژول ساخته شده اند، می توانند حداکثر چند کیلووات تولید کنند (احتمالاً فقط به اندازه کافی برای تأمین نیازهای اوج مصرف یک خانه).

نیروگاه های خورشیدی چقدر برق تولید می کنند؟
اما فرض کنید که می خواهیم مقدار زیادی برق خورشیدی تولید کنیم. برای تولید برق به اندازه یک توربین بادی سنگین (با حداکثر توان تولیدی شاید دو یا سه مگاوات)، به تقریباً 500 تا 1000 سقف خورشیدی نیاز است.

همچنین، برای رقابت با یک نیروگاه بزرگ زغال سنگ یا هسته ای (در مقیاس گیگاوات، که به معنای هزار مگاوات یا میلیاردها وات است)، به 1000 برابر پنل بیشتر احتیاج داریم (معادل حدوداً 2000 توربین بادی یا شاید یک میلیون سقف خورشیدی).

این مقایسه ها با فرض حداکثر میزان تولید انرژی از خورشید و باد است.

حتی اگر سلول های خورشیدی منبع انرژی تمیز و کارآمدی باشند، چیزی که فعلاً نمی توانند ادعا کنند بازده مناسب آن ها است.

حتی آن مزارع و نیروگاه های عظیم خورشیدی که هم اکنون در نقاط بسیاری به وجود آمده اند، فقط مقادیر اندکی توان تولید می کنند (معمولاً حدود 20 مگاوات، یا تقریباً 1 درصد یک نیروگاه بزرگ هسته ای 2 گیگاواتی یا هسته ای).

شرکت تجدیدپذیر بریتانیایی «اکوتریسیتی» (Ecotricity) تخمین زده است که برای تولید 4٫2 مگاوات توان (تقریباً به اندازه دو توربین بادی بزرگ) که برای تأمین انرژی 1200 خانه کافی است، حدوداً 22,000 صفحه ساخته شده در یک سایت 12 هکتاری (30 جریب) لازم است.