برای بسیاری از کسانی که به فکر نصب پنل خورشیدی هستند، یک سوال جالب اما مهم پیش میآید: آیا پنل خورشیدی در شب کار میکند؟ پاسخ کوتاه این است که پنل خورشیدی در شب برق تولید نمیکند، چون منبع اصلی آن یعنی نور خورشید وجود ندارد. اما این به معنی بیاستفاده بودن سیستم خورشیدی در تاریکی شب نیست. در واقع، فناوریهای جدید و سیستمهای ذخیرهسازی انرژی مثل باتریهای خورشیدی باعث شدهاند که استفاده از پنل خورشیدی در شب هم کاملا ممکن و به صرفه باشد. در ادامه این مقاله از ان سولار، با جزئیات علمی و کاربردی بررسی میکنیم که پنل خورشیدی در شب چطور کار میکند و چه فناوریهایی آینده انرژی خورشیدی را متحول خواهند کرد.
فهرست مطالب
آیا پنل خورشیدی در شب کار میکند؟
پاسخ کوتاه و قطعی آن خیر است، پنل خورشیدی (سلولهای فتوولتائیک) در شب برق تولید نمیکند، زیرا تولید جریان الکتریکی در پنل وابسته به فوتونهای نور خورشید است و در تاریکی منبع فوتونی کافی وجود ندارد.
با این حال، این پاسخ ساده تمام داستان نیست. دو مسیر اصلی وجود دارد که به کمک آنها استفاده از پنل خورشیدی در شب ممکن میشود: اول، ذخیرهسازی برق تولیدشده در روز در باتری یا شبکه است تا بتوان از آن در شب استفاده کرد؛ دوم، فناوریهای نوظهور که تلاش میکنند خودشان با منابع دیگری (مانند نور ضعیف ماه یا اختلاف دمای سطح و آسمان در شب) مقدار کمی برق تولید کنند.
اگر هدف شما این است که از برق پنل خورشیدی در شب هم استفاده کنید، بهترین و متداولترین راه امروز نصب باتری همراه با سیستم خورشیدی یا اتصال به شبکه با قرارداد نتمترینگ است. البته که فناوریهای تولید مستقیم برق در شب (مثلا از نور ماه یا رادیاتیو-کولینگ) نوظهور و امیدوارکننده هستند اما فعلا جایگزین ذخیرهسازی یا شبکه نیستند.
برای خرید پنل خورشیدی کلیک کنید.
چگونه در شب از انرژی خورشیدی استفاده کنیم؟
حتی اگر پنل خورشیدی در شب کار نکند، باز هم میتوان از برق خورشیدی در تاریکی بهره برد. نکته مهم این است که انرژی تولیدشده در طول روز باید به شکلی درست ذخیره، توزیع یا مدیریت شود تا هنگام غروب، خانه یا کسب و کار شما بدون برق نماند. در این بخش، با روشهای کاربردی و علمی توضیح میدهیم که چگونه در شب از انرژی خورشیدی استفاده کنیم و چه گزینههایی برای شما عزیزان، از خانههای شهری تا مناطق دورافتاده، مناسبتر است.
استفاده از باتریهای خورشیدی خانگی
یکی از موثرترین روشها برای استفاده از پنل خورشیدی در شب، ذخیرهسازی برق روز در باتری خورشیدی است. این باتریها انرژی مازاد روز را نگه میدارند و شب هنگام که خورشید غروب میکند، آن را در مدار برق خانه آزاد میکنند.
باتریهای لیتیوم یونی (Lithium-ion) رایجترین گزینه بازار هستند، چون عمر طولانی، سرعت شارژ بالا و راندمان بالایی دارند. باتریهای سرب اسید (Lead-acid) هنوز در پروژههای بزرگتر و ارزانتر کاربرد دارند، اما به نگهداری بیشتری نیاز دارند.
در ایران، بسیاری از سیستمهای خورشیدی خانگی در مناطق آفتابی مثل کرمان، یزد و سیستان با همین روش کار میکنند و امکان تامین برق شبانه وسایل ضروری مثل یخچال یا روشنایی را فراهم میسازند.
اتصال به شبکه برق و استفاده از طرح خرید و فروش انرژی (نتمترینگ)
در مناطقی که دسترسی به شبکه برق سراسری وجود دارد، کاربران میتوانند از طرح خرید و فروش برق خورشیدی (نتمترینگ) استفاده کنند. در این روش، برق اضافی تولید شده توسط پنلها در روز به شبکه تزریق میشود و در شب، مصرفکننده به همان میزان از شبکه برق میگیرد.
در واقع، شبکه برق مثل یک باتری مجازی عمل میکند. در کشور ما، وزارت نیرو و سازمان ساتبا این طرح را برای کاربران خانگی و صنعتی فعال کردهاند تا هزینه برق شبانه کاهش یابد و بازگشت سرمایه نصب پنل خورشیدی تسریع شود.
استفاده از سامانههای ترکیبی (هیبریدی)
اگر منطقهای برق ناپایدار یا قطع مکرر دارد، استفاده از سامانه هیبریدی یا ترکیبی بهترین گزینه است. این سیستمها پنل خورشیدی، باتری و ژنراتور برق را با هم ترکیب میکنند تا در هر شرایطی تامین برق تضمین شود.
در این حالت، هنگام روز انرژی خورشیدی برای شارژ باتری و مصرف روزانه استفاده میشود و در شب یا هوای ابری، سیستم به صورت خودکار بین منابع مختلف سوئیچ میکند.
اغلب سامانههای هیبریدی در ایران در مناطق روستایی و پروژههای صنعتی کاربرد دارند و امکان کارکرد بدون قطعی برق را فراهم میسازند.
مدیریت هوشمند مصرف انرژی در شب
یکی از روشهای کمهزینه اما بسیار موثر، استفاده از مدیریت هوشمند انرژی است. سیستمهای کنترل هوشمند خانگی به صورت خودکار وسایل پرمصرف مثل ماشین لباسشویی یا پمپ آب را در زمانهایی فعال میکنند که انرژی خورشیدی در دسترس است و در شب تنها وسایل ضروری را روشن نگه میدارند. خوب است اشاره کنیم که در ایران، برخی شرکتهای فعال در زمینه نصب پنل خورشیدی، همزمان سیستم هوشمندسازی مصرف را هم ارائه میدهند تا بازدهی کلی سیستم تا 30 درصد افزایش یابد.
استفاده از گرمای روز برای تولید برق یا گرمایش شبانه
اگرچه کمتر رایج است، اما برخی سیستمها انرژی خورشیدی را نه به صورت برق بلکه به صورت گرما ذخیره میکنند. این روش بیشتر در سیستمهای حرارتی خورشیدی (Solar Thermal Systems) کاربرد دارد.
در این سیستمها، گرمای خورشید در طول روز در مایعات خاصی ذخیره میشود و شب برای گرمایش آب، فضا یا حتی تولید برق از آن استفاده میشود. این روش در پروژههای صنعتی و کشاورزی ایران نیز به کار میرود، مخصوصا در مناطقی که به گرمایش شبانه زیاد نیاز است.
برای اینکه از پنل خورشیدی در شب استفاده کنید، باید یکی از سه مسیر اصلی را انتخاب کنید: ذخیرهسازی انرژی با باتری، اتصال به شبکه (نتمترینگ)، یا بهرهگیری از سیستم هیبریدی. هر سه روش در کشور ما قابل اجرا هستند و بسته به منطقه، بودجه و نوع مصرف، بازده متفاوتی دارند. در حقیقت ترکیب آگاهانه این راهکارها، شما را از وابستگی به شبکه برق سنتی تا حد زیادی بینیاز کرده و عمر مفید پنل خورشیدی شما را افزایش میدهد.
برای خرید اینورتر خورشیدی کلیک کنید.
فناوریهای نوظهور برای تولید انرژی در شب
پیشرفتهای اخیر در حوزه انرژی خورشیدی نشان دادهاند که پایان روز، لزوما پایان تولید برق نیست. هر چند به معنای سنتی پنل خورشیدی در شب کار نمیکند، اما پژوهشگران در سراسر جهان در حال توسعه فناوریهایی هستند که بتوانند در شب نیز انرژی خورشیدی یا گرمایی تولید کنند. این نوآوریها هنوز در مراحل آزمایشگاهی هستند، اما آیندهای را نوید میدهند که در آن حتی تاریکی شب هم به منبعی برای تولید انرژی تبدیل میشود.
در همین راستا، برای تولید انرژی در شب، راهکارهای متنوعی وجود دارد؛ البته وجودشان دال بر قابل استفاده بودنشان نیست.
راهکارهای استفاده از انرژی خورشیدی در شب
حالا که راهکارهای استفاده از انرژی خورشیدی در شب را شناختید، خوب است جدیدترین و مهمترین فناوریهای علمی برای تولید انرژی در شب را نیز بررسی کنیم:
بیشتر بخوانید: بهترین مکان برای نصب پنل خورشیدی
پنلهای ضدخورشیدی (Anti-solar Panels)
یکی از جالبترین نوآوریها، این فناوری است که دقیقا برعکس پنلهای خورشیدی کار میکند. در روز، پنلهای معمولی از نور خورشید برای تولید برق استفاده میکنند، اما پنلهای ضدخورشیدی از اختلاف دمای بین زمین گرم و آسمان سرد شب برای ایجاد جریان الکتریکی بهره میبرند.
این فناوری بر پایه اصل «تابش گرمایی به آسمان» (Radiative Cooling) عمل میکند. وقتی زمین در شب گرمای ذخیرهشده را به آسمان بازتاب میدهد، اختلاف دما باعث تولید جریان بسیار ضعیفی از برق میشود. هرچند در حال حاضر توان تولیدی این پنلها حدود 50 میلی وات بر مترمربع است که برای تامین برق کامل یک خانه کافی نیست؛ اما پژوهشگران دانشگاه استنفورد معتقدند با بهبود مواد و طراحی، میتوان این مقدار را تا چند وات بر مترمربع افزایش داد.
سلولهای فتوولتائیک مادونقرمز (Infrared Photovoltaic Cells)
هرچند در شب نور مرئی وجود ندارد، اما تابش مادون قرمز (Infrared Radiation) از سطح زمین و جو ادامه دارد. پژوهشگران در حال طراحی سلولهایی هستند که بتوانند این تابش حرارتی را جذب کرده و به برق تبدیل کنند.
برخلاف سلولهای خورشیدی معمولی که برای نور مرئی طراحی شدهاند، این سلولها به امواج بلندتر حرارتی حساس هستند. البته که هنوز در مرحله آزمایشی هستند اما پتانسیل این را دارند که در آینده بخش کوچکی از انرژی شبانه را تامین کنند.
سامانههای ترکیبی نوری–گرمایی (Hybrid Thermo-Optical Systems)
در این روش، از ترکیب انرژی خورشیدی و گرمایی استفاده میشود تا چرخهای مداوم از تولید انرژی شکل گیرد. سیستم در روز گرما را در مواد خاصی مثل نمکهای مذاب ذخیره میکند و شب با استفاده از اختلاف دما بین محیط و ماده ذخیره شده، برق تولید میکند.
این فناوری مخصوصا برای نیروگاههای بزرگ (مزارع خورشیدی صنعتی) کاربرد دارد و در آینده برای مناطق کویری ایران مثل کرمان و یزد، گزینهای مناسب خواهد بود.
برداشت انرژی از بادهای شبانه (Nocturnal Wind Harvesting)
در بسیاری از مناطق ایران، از جمله سواحل جنوبی و ارتفاعات شمال شرق، شدت باد در شب افزایش مییابد. لذا ترکیب پنل خورشیدی با توربینهای بادی کوچک شبانه برق پایدار شبانه روزی را فراهم میکند. فناوری مذکور ترکیبی در کشورهای اروپایی و هند به طور آزمایشی استفاده شده و اکنون در پروژههای پژوهشی ایران نیز مورد توجه قرار گرفته است.
فناوری سلولهای ترموالکتریک (Thermoelectric Generators)
این فناوری با استفاده از خاصیت فیزیکی موسوم به «اثر سیبک» (Seebeck Effect) کار میکند؛ یعنی تبدیل اختلاف دمایی مستقیم به برق. در شب، اگر سطحی گرمتر از محیط اطراف باشد، میتوان از این اختلاف دما برای تولید جریان الکتریکی استفاده کرد.
در حال حاضر، سلولهای ترموالکتریک بیشتر در کاوشگرهای فضایی و مناطق دورافتاده استفاده میشوند، اما پژوهشگران به دنبال کوچک سازی و ترکیب آن با پنل خورشیدی هستند تا پنل خورشیدی در شب کار کند و انرژی پیوسته تولید شود.
بیشتر بخوانید: آیا پنل خورشیدی خراب میشود؟
مقایسه فناوریهای نوظهور شبانه
بنابراین در پاسخ به سوال آیا پنل خورشیدی در شب کار میکند؟ باید گفت با وجود اینکه هنوز پنل خورشیدی در شب به صورت مستقل برق تولید نمیکند، فناوریهای نوظهور نشان میدهند که آینده انرژی خورشیدی تنها به روز و آفتاب محدود نخواهد بود. ترکیب این روشها با سیستمهای ذخیرهسازی و مدیریت هوشمند انرژی، نسل جدیدی از سیستمهای خورشیدی شبانه روزی را در ایران و جهان به وجود خواهد آورد؛ راهی روشن که از داخل تاریکی شب متولد میشود.
سخن پایانی
فناوریهای نوظهور تولید انرژی در شب، مرزهای قدیمی انرژی خورشیدی را پشت سر گذاشتهاند. از سلولهای ترمورادیاتیو گرفته تا پنلهای خنکسازی تابشی، همه در یک مسیر حرکت میکنند: دستیابی به تولید پایدار و پیوسته برق حتی در تاریکی. آیندهای که در آن انرژی پاک، محدود به تابش خورشید نیست، دیگر رویا نیست، بلکه گامی واقعی در مسیر استقلال انرژی و حفاظت از زمین است.
بیشتر بخوانید: بزرگترین تولید کننده پنل خورشیدی
سوالات متداول
آیا واقعا میتوان از پنلهای خورشیدی در شب برق گرفت؟
بله، با استفاده از فناوریهایی نوظهور مانند سلولهای ترموالکتریک و ترمورادیاتیو، اختلاف دمای زمین و آسمان در شب نیز به تولید برق منجر میشود اما در حال حاضر میزان تولید توان این روشها بسیار ناچیز است.
تفاوت فناوری ترمورادیاتیو با سلول خورشیدی معمولی چیست؟
سلول خورشیدی انرژی نور خورشید را جذب میکند، اما سلول ترمورادیاتیو از گرمای ذخیره شده در زمین و تابش فروسرخ به آسمان برای تولید برق استفاده میکند.
این فناوریها چه زمانی وارد بازار میشوند؟
بیشتر طرحها هنوز در مرحله آزمایشگاهی هستند، اما پژوهشهای دانشگاههایی مانند استنفورد و UNSW نشان میدهند که تا دهه آینده، نسخههای تجاری کوچک آنها در دسترس خواهند بود.
منبع: