تحلیل مزایای اقتصادی سیستم‌های فتوولتائیک خورشیدی

درک سیستم‌های فتوولتائیک خورشیدی

سیستم‌های فتوولتائیک خورشیدی دستگاه‌های هوشمندی هستند که نور خورشید را به طور مستقیم به برق تبدیل می‌کنند، این کار با استفاده از پدیده‌ای به نام اثر فتوولتائیک انجام می‌شود. اساس کار این سیستم‌ها با استفاده از صفحات خورشیدی است که از سلول‌های PV بسیار کوچک تشکیل شده‌اند و اغلب آن‌ها را روی پشت بام‌ها می‌بینیم. وقتی نور خورشید به آن‌ها برخورد می‌کند، برق تولید می‌شود چون در لایه‌های مختلف داخل هر سلول یک میدان الکتریکی ایجاد می‌شود. هدف اصلی این است که انرژی تمیز را مستقیماً از خورشید جمع‌آوری کرده و آن را به چیزی مفید برای تأمین برق خانه‌ها و کسب‌وکارها تبدیل کنیم. این به این معنی است که به جای سوخت‌های فسیلی مانند نفت و گاز بیشتر به این منبع انرژی تکیه کنیم و همچنین در مقایسه با منابع سنتی تولید برق، گازهای گلخانه‌ای کمتری وارد اتمسفر شود.

سیستم‌های حرارتی خورشیدی و فتوولتائیک از نظر جذب انرژی خورشیدی به شیوه‌های متفاوتی کار می‌کنند. سیستم‌های حرارتی در واقع نور خورشید را دریافت می‌کنند و آن را به گرما تبدیل می‌کنند تا نیازهای گرمایشی آب یا فضای ساختمان را تأمین کنند. اما فتوولتائیک، برق را مستقیماً از نور خورشید تولید می‌کند. یک سیستم فتوولتائیک شامل همان پنل‌های خورشیدی شناخته‌شده، اینورترها و سایر تجهیزات لازم برای تبدیل جریان مستقیم تولیدی پنل‌ها به جریان متناوب مورداستفاده در خانه‌ها و دفاتر است. از آنجا که این سیستم‌ها برق قابل‌استفاده را دقیقاً در محل نصب تولید می‌کنند، امروزه به یک استاندارد در صحنه انرژی سبز تبدیل شده‌اند. این نصب‌ها تنها مفید برای محیط زیست نیستند، بلکه بسیاری از مالکان ساختمان آنها را از نظر اقتصادی نیز مقرون‌به‌صرفه می‌دانند.

نحوه کارکرد سیستم‌های فتوولتائیک خورشیدی

سیستم‌های فتوولتائیک خورشیدی در اصل نور خورشید را جذب کرده و آن را از طریق یک فرآیند به نام اثر فتوولتائیک به انرژی قابل استفاده تبدیل می‌کنند. نحوه کار به این صورت است که صفحات خورشیدی دارای سلول‌های خورشیدی فراوانی هستند که نور خورشید را جذب می‌کنند. بیشتر این سلول‌ها از سیلیکون ساخته شده‌اند که نقشی شبیه به یک نگهبان الکتریکی را درون صفحه ایفا می‌کند. وقتی ذرات نور به سطح سیلیکون برخورد می‌کنند، الکترون‌ها را از جای خود بیرون می‌کنند و باعث حرکت آن‌ها می‌شوند و در نتیجه جریان الکتریکی مستقیم تولید می‌شود. کارایی این سیستم به نوع خاصی از فناوری سلول خورشیدی بستگی دارد. سلول‌های منوکریستالین معمولاً کارآمدتر از سلول‌های پلی‌کریستالین هستند، هرچند هر کدام از آن‌ها مزایای خاص خود را بسته به نیازهای نصب و محدودیت‌های بودجه دارند.

هنگامی که برق مستقیم (DC) تولید می‌شود، قبل از اینکه بتواند خانه‌ها و دفاتر را به راه بیندازد، باید به برق متناوب (AC) تبدیل شود، چون تقریباً تمام وسایل خانگی با برق AC کار می‌کنند. اینجا است که مبدلهای توان (اینورترها) وارد صحنه می‌شوند؛ اساساً اینورترها همان قلب تپنده‌ی تبدیل برق DC به برق AC قابل استفاده برای پریزهای دیواری معمولی هستند و همه چیز را به شبکه اصلی برق متصل می‌کنند. فراتر از اینکه فقط وسایل برقی را به درستی کار کنند، این کل فرآیند اهمیت دارد، چون از هدر رفتن انرژی کم می‌کند و به حفظ کارایی کل سیستم در طول زمان کمک می‌کند. فرض کنید این کار مثل ترجمه کردن یک زبان به زبان دیگر است، به گونه‌ای که همه بتوانند به طور مؤثر با هم ارتباط برقرار کنند و معنا در میان نرود.

مزایای مالی سیستم‌های خورشیدی PV برای کسب‌وکارها

نصب سیستم فتوولتائیک خورشیدی اغلب منجر به صرفه‌جویی واقعی در هزینه‌های انرژی برای شرکت‌های بزرگ و کوچک می‌شود. نگاهی به تجربیات برخی از کسب‌وکارها بیندازید که حدود 15 درصد در هزینه‌های برق خود در هر سال صرفه‌جویی کرده‌اند، هرچند این مقدار بسته به میزان سیستم خورشیدی نصب‌شده و محل قرارگیری آنها متفاوت است. وقتی شرکت‌ها شروع به تولید برق خود می‌کنند، دیگر به شبکه برق عمومی به همان اندازه متکی نیستند و این امر به‌صورت طبیعی هزینه‌های انرژی آنها را کاهش می‌دهد. قطعاً این امر در پایان ماه به وضعیت مالی بهتری منجر می‌شود، اما فایده دیگری نیز دارد: الگوهای هزینه پایدارتر، برنامه‌ریزی بودجه برای سال‌های آینده را آسان‌تر می‌کند، بجای اینکه با نوسانات غیرقابل پیش‌بینی در هزینه‌های خدمات عمومی دست و پنجه نرم کنید.

شرکت‌هایی که به سمت انرژی خورشیدی نگاه می‌کنند، بیشتر از کاهش هزینه برق به دست می‌دهند. در واقع، معافیت‌های مالیاتی و برنامه‌های بازپرداخت هزینه‌هایی وجود دارند که استفاده از انرژی خورشیدی را از نظر مالی بسیار منطقی می‌کند. به عنوان مثال در ایالات متحده، اعتبار مالیاتی فدرال سرمایه‌گذاری به شرکت‌ها این امکان را می‌دهد تا 26 درصد از هزینه نصب پنل‌های خورشیدی را از مالیات خود کم کنند. اما این مزایا تنها در سطح فدرال نیستند. دولت‌های ایالتی و شهری نیز برنامه‌های تشویقی خود را دارند. برخی از مناطق بازگشت وجه نقدی ارائه می‌دهند، در حالی که دیگران بخشی از مالیات املاک را برای ساختمان‌های مجهز به سیستم خورشیدی معاف می‌کنند. این مزایای اضافی به طور چشمگیری جذابیت سرمایه‌گذاری در انرژی تجدیدپذیر را برای صاحبان کسب و کار افزایش می‌دهند.

نصب یک سیستم فتوولتائیک خورشیدی اغلب ارزش اموال را به طور قابل توجهی افزایش می‌دهد و آن را به یک انتخاب سرمایه‌گذاری هوشمندانه برای بسیاری از مالکان املاک تبدیل می‌کند. پژوهش‌های بازار نشان می‌دهند که مسکن‌های مجهز به صفحات خورشیدی معمولاً قیمت‌هایی حدود ۴ درصدی بالاتر از اماکن مشابه بدون این تجهیزات در هنگام فروش به دست می‌آورند. خریداران خانه امروزه بیش از پیش به سمت املاکی که دارای سیستم‌های خورشیدی هستند کشیده می‌شوند، چرا که آنها صرفه‌جویی فوری در قبض برق را از روز اول می‌بینند. بنابراین وقتی در مورد سیستم‌های فتوولتائیک خورشیدی صحبت می‌کنیم، در واقع دو مقوله را در نظر داریم: تأثیر محیط‌زیستی بسیار خوب و مزایای مالی قابل لمس از طریق افزایش ارزش دارایی. به طور خاص در مورد املاک تجاری، این موضوع به این معناست که مالکان فقط هزینه‌های برق ماهانه خود را کاهش نمی‌دهند، بلکه خود را برای جذب مستأجرانی که حاضرند کرایه‌های بالاتری برای ساختمان‌های دارای گواهی‌های سبز پرداخت کنند، موقعیت‌بندی می‌کنند.

ارزیابی سیستم خورشیدی مناسب برای کسب و کار شما

انتخاب سیستم خورشیدی مناسب برای یک کسب‌وکار تفاوت بسزایی در بهره‌برداری حداکثری از صرفه‌جویی در مصرف انرژی و کنترل هزینه‌ها ایجاد می‌کند. امروزه کسب‌وکارها معمولاً سه گزینه پیش‌رو دارند: سیستم‌های متصل به شبکه، راه‌حل‌های مستقل خارج از شبکه و سیستم‌های ترکیبی که از هر دو روش بهره می‌برند. نصب‌های متصل به شبکه به خطوط برق شهری متصل می‌شوند، به‌طوری‌که برق اضافی تولیدی می‌تواند از طریق برنامه‌های اندازه‌گیری خالص (Net Metering) اعتبار ایجاد کند. این سیستم‌ها برای عملیاتی که بیشترین مصرف برق خود را در ساعات کاری عادی و زمانی که نور خورشید فراوان است دارند، بهترین گزینه هستند. برای مکان‌های دور از شبکه‌های برق رایج که دسترسی منظم به خدمات برق تضمین نیست، سیستم‌های خارج از شبکه با وجود نیاز به باتری برای ذخیره برق اضافی، گزینه مناسبی محسوب می‌شوند. سیستم‌های ترکیبی نیز مزایای هر دو روش را با هم ترکیب می‌کنند. شرکت‌ها در این حالت در برابر قطعی برق محافظت می‌شوند و در عین حال امکان فروش برق تولیدی اضافی به شرکت‌های توزیع برق را دارند. بسیاری از کسب‌وکارهای کوچک این سیستم‌های ترکیبی را بهترین انتخاب از نظر ترکیبی از قابلیت اطمینان و بازگشت سرمایه می‌دانند.

برای شرکت‌هایی که می‌خواهند در زمینه نیازهای انرژی خودکفا باشند، بررسی ذخیره انرژی با باتری تفاوت ایجاد می‌کند. باتری‌های لیتیوم یونی به دلیل عملکرد خوب، دوام بیشتر از بسیاری از رقبا و کاهش تدریجی قیمت با گذشت زمان، امروزه به استاندارد تبدیل شده‌اند. اساساً این باتری‌ها انرژی اضافی خورشیدی تولید شده در زمانی که خورشید می‌درخشد را ذخیره می‌کنند، بنابراین شرکت‌ها می‌توانند از این انرژی ذخیره شده در زمان‌های لازم استفاده کنند و به جای اتکا کامل به برق شبکه، هزینه‌های خود را در بلندمدت کاهش دهند. در روزهای ابری که بیشتر نور خورشید مسدود است یا در شب که صفحات خورشیدی هیچ انرژی تولید نمی‌کنند، داشتن این ذخیره انرژی به معنای ادامه‌دار بودن عملیات کسب و کار است و متوقف شدن آن را جلوگیری می‌کند. بسیاری از تولیدکنندگان کوچکی که اخیراً با آن‌ها صحبت کرده‌ام، از سیستم‌های لیتیومی خود پس از نصب آن‌ها در کنار آرایه‌های خورشیدی موجود خود قدردانی کرده‌اند. یکپارچه کردن این نوع ذخیره انرژی واقعاً به کسب و کارهایی که به آینده فکر می‌کنند کمک می‌کند تا دفاع بهتری نسبت به نوسانات بازار انرژی ایجاد کنند و در عین حال عملیات خود را روزانه به خوبی ادامه دهند.

عوامل مؤثر بر کارایی سیستم‌های خورشیدی PV

محل نصب پنل‌های خورشیدی تأثیر زیادی بر عملکرد آن‌ها دارد، چون مناطق مختلف دریافت کاملاً متفاوتی از نور خورشید دارند. به عنوان مثال، مناطق نزدیک به خط استوا را در نظر بگیرید – بخش‌های زیادی از آفریقا و آمریکای جنوبی در طول سال در معرض تابش خورشید بسیار زیادی قرار دارند، که به معنی عملکرد بهتر سیستم‌های خورشیدی در آن مناطق است. از سوی دیگر، مناطقی که نور خورشید مستقیم کمتری دریافت می‌کنند، مانند کشورهای شمال اروپا، اغلب با کاهش تولید انرژی از نصب سیستم‌های خورشیدی مواجه هستند. همچنین فصول سال نیز در این میان اهمیت دارند. تابستان با افزایش ساعات روشنایی روز، کارایی سیستم‌های خورشیدی را افزایش می‌دهد، در حالی که روزهای کوتاه زمستان به طور طبیعی تولید انرژی را کاهش می‌دهند. این الگوی فصلی بر همه چیز از جمله صورت‌های انرژی تا بازگشت سرمایه کلی برای خانه‌داران و کسب‌وکارها تأثیر می‌گذارد.

بررسی انواع مختلف پنل‌های خورشیدی نشان می‌دهد که مدل‌های مونوکریستالین معمولاً از بازدهی بیشتری نسبت به مدل‌های چندکریستالی برخوردارند. دلیل چیست؟ چون آرایش کریستال‌های آنها سازگانی بهتری دارد و این امکان را فراهم می‌کند که الکترون‌ها در داخل ماده بهتر حرکت کنند. این پنل‌ها برای شرکت‌هایی که فضای محدودی روی سقف دارند اما می‌خواهند عملکرد بهتری از سیستم خورشیدی خود داشته باشند، مناسب هستند، هرچند که در ابتدا هزینه بیشتری را باید پرداخت کنند. گزینه‌های چندکریستالی چندان بازدهی بالایی ندارند اما زمانی که فضای کافی برای نصب وجود دارد، ارزش خوبی از نظر هزینه ارائه می‌دهند. بسیاری از کسب‌وکارهای کوچک آنها را عملی می‌دانند، چون می‌توانند آرایه‌های بزرگ‌تری را بدون اینکه هزینه‌های زیادی کنند، نصب کنند.

شرکت‌هایی که می‌خواهند نصب‌های خورشیدی آن‌ها در سطح اوج عملکرد خود باشند، باید نگهداری‌های دوره‌ای را به‌موقع انجام دهند. بازرسی‌های منظم هر چند ماه یک‌بار به شناسایی مشکلات قبل از بزرگ شدن آن‌ها کمک می‌کند. همچنین تمیز کردن منظم صفحات خورشیدی اهمیت دارد، چرا که انباشتگی گرد و غبار به‌طور قابل‌توجهی مقدار نور خورشید جذب‌شده توسط سلول‌ها را کاهش می‌دهد. رعایت یک برنامه منظم نگهداری، عمر مفید این سیستم‌ها را افزایش داده و از تولید حداکثر انرژی در طول عمر خدماتی آن‌ها اطمینان می‌بخشد. اغلب نصابان تجاری توصیه می‌کنند که در هر چرخه بازرسی، مبدل‌ها (اینورترها) و اتصالات را نیز برای حفظ عملکرد مناسب در طول زمان چک کنید.

نتیجه‌گیری: تغییر به انرژی خورشیدی

استفاده از انرژی خورشیدی به مرور زمان مزایای واقعی به همراه دارد، به ویژه از نظر هزینه‌های کلی و همچنین اینکه چه چیزی برای محیط زیست مفید است. شرکت‌ها با استفاده از این انرژی می‌توانند هزینه‌های برق ماهانه خود را به میزان قابل توجهی کاهش دهند و در عین حال، برخی از آن‌ها حتی می‌توانند درآمد اضافی هم کسب کنند، زیرا برق اضافی تولیدی را به شبکه برق محلی برمی‌گردانند. از دیدگاه محیط زیست، استفاده از انرژی خورشیدی منجر به کاهش چشمگیری در انتشار گازهای گلخانه‌ای می‌شود. برخلاف نیروگاه‌های سوخت فسیلی، خورشید در حین کارکرد، آلاینده‌های مضری تولید نمی‌کند. برای شرکت‌هایی که می‌خواهند هزینه‌ها را کاهش دهند و در عین حال از نظر اخلاقی از خط مشی خود فاصله نگیرند، نصب صفحات فتوولتائیک سرمایه‌گذاری هوشمندانه‌ای هم در سلامت مالی و هم در رفاه سیاره زمین محسوب می‌شود. بسیاری از شرکت‌های پیشرو در حال حاضر این انتقال را انجام داده‌اند، زیرا متوجه شده‌اند که این دو مزیت دوگانه برای مشتریان و سرمایه‌گذاران به طور فزاینده‌ای اهمیت دارد.

دولت از طریق سیاست‌های مختلف و انگیزه‌های مالی به‌طور فشرده‌ای در حال تشویق کسب‌وکارها برای استفاده از انرژی خورشیدی است. نگاهی به اتفاقات اخیر بیندازید - معافیت‌های مالیاتی بزرگ‌تر شده‌اند، برنامه‌های اعتباری بیشتری در دسترس است و بانک‌ها شرایط تأمین مالی بهتری برای پروژه‌های خورشیدی ارائه می‌دهند. پژوهش‌ها نشان می‌دهند که زمانی که شرکت‌ها این نوع مزایا را مشاهده می‌کنند، به سرعت بیشتری نسبت به گذشته اقدام به استفاده از فناوری خورشیدی می‌کنند. این امر به بهبود عملکرد مالی آن‌ها کمک می‌کند و در عین حال به محیط زیست نیز آسیب کمتری وارد می‌شود. تا زمانی که قانون‌گذاران این تلاش‌ها را ادامه دهند، انتظار می‌رود شاهد استفاده هرچه بیشتر کسب‌وکارها از انرژی خورشیدی در سال‌های آینده باشیم. این روند می‌تواند به حفظ پایداری محیط زیست در سطح کشور کمک شایانی کند، به شرطی که به‌خوبی مدیریت شود.