مهندس مهدی جمشیدی : نیروگاه های فتوولتاییک جزو پرطرفدارترین و اقتصادی ترین نیروگاه های تجدیدپذیر در سراسر دنیا می باشند/بخش ۱

مهندس مهدی جمشیدی : نیروگاه های فتوولتاییک جزو پرطرفدارترین و اقتصادی ترین نیروگاه های تجدیدپذیر در سراسر دنیا می باشند/بخش ۱

مهندس مهدی جمشیدی

به گزارش خبرنگار پایگاه خبری احوال نیوز :

به گزارش خبرنگار پایگاه خبری احوال نیوز به نقل از مهندس مهدی جمشیدی :

نیروگاه های فتوولتاییک جزو پرطرفدارترین و اقتصادی ترین نیروگاه های تجدیدپذیر در سراسر دنیا می باشند. با توجه به اینکه انرژِی عامل اصلی حرکت صنعت است لذا توسعه منابع انرِژی از اهم واجبات است.

بدون شک کشوری که از نظر انرژِی به حد پایداری برسد ، پیشرفت بدون حد و مرزی خواهد داشت .

امروزه در سرتاسر جهان توسعه انرژِی های تجدید پذیر در دستور کار همه دولتمردان قرار گرفته است . خوشبختانه کشور ما دارای موقعیت جغرافیایی ویژه ایست . یکی از بهترین راه ها برای توسعه منابع تجدید پذیر در کشور ما استفاده از انرژِی خورشید می باشد بطوریکه با تحقق این مهم می توان تا حد زیادی از وابستگی به منابع سوخت های فسیلی بی نیاز شد .

یکی از مزیت های این نوع نیروگاه ها ، امکان ساخت و توسعه ان ها در مقیاس های کوچک است بطوریکه هر شخص می تواند با استفاده از این روش نیاز مصرفی منزل ، کارگاه و … خود را تامین کند .

در راستای آشنایی شما مخاطبین عزیر با این علم روز مطالبی از آقای مهندس مهدی جمشیدی مهندس برق-قدرت آورده شده است .

آشنایی با نیروگاه های فتوولتاییک

از دو خاصیت انرژی خورشید می توان برای تولید الکتریسیته استفاده کرد، یکی از نور و دیگری از حرارت آن است. در نیروگاه های فتوولتائیک از نور خورشید و در نیروگاه های حرارتی از گرمای خورشید برای تولید برق استفاده می شود.

انواع نیروگاه های حرارتی خورشیدی

نیروگاه هلیوستات
نیروگاه سهموی خطی
نیروگاه دودکش خورشیدی
نیروگاه استرلینگ
نیروگاه کلکتورهای فرزنل

نیروگاه های فتوولتاییک

در نیروگاه های خورشیدی از نوع فتوولتائیک، با استفاده از سلول ها خورشیدی، فوتون های خورشید بصورت مستقیم تبدیل به الکتریسیته می شود و می توان از برق تولیدی هم برای مصرف و هم برای تزریق به شبکه برق استفاده کرد. در این نوع سیستم، عملا قطعه محرک وجود ندارد، مگر اینکه در نیروگاه از ترکر)؟) استفاده کنیم. این نوع نیروگاه جزو پرطرفدارترین و اقتصادی ترین نیروگاه های تجدیدپذیر در سراسر دنیا می باشد.

ردیاب خورشیدی(solar tracker)

یکی از اصول مهم در افزایش راندمان سلول های خورشیدی، زاویه تابش خورشید می باشد. این زاویه همواره باید عمود بر سلول های خورشیدی باشد، تا بیشترین انرژی توسط پنل های خورشیدی جذب شود. در صورتیکه زاویه تابش پنل های یک نیروگاه خورشیدی با خورشید مناسب نباشد، راندمان پنل ها و در کل بازده نیروگاه خورشیدی کاهش خواهد یافت. از طرفی دیگر خورشید در طول روز همواره در حال حرکت بوده و در موقعیت های مختلفی قرار می گیرد. برای افزایش راندمان پنل های سولار، می بایست زاویه پنل های خورشیدی پیرو موقعیت خورشید در آسمان متغیر باشد، به نحوی که زاویه تابش همیشه عمود بر پنل خورشیدی باشد. درنتیجه برای بهره برداری بهتر از میزان تابش انرژی خورشید و جذب حداکثر انرژی از ردیاب خورشیدی که حرکت خورشید را دنبال می کند استفاده می کنند.

ایران و خورشید

در ایران روزانه بطور متوسط ۵٫۵ کیلووات ساعت انرژی خورشیدی بر هر متر مربع از سطح زمین می تابد و ۳۰۰ روز آفتابی در ۹۰ % خاک کشور داریم.

مساحت ایران تقریبا ۱٫۶۰۰٫۰۰۰ کیلومتر مربع  است .

میزان کل تابش خورشید در طول روز برای ایران :               ۸^۱۰*۸۸= ۱٫۶∗۵٫۵∗۱۰^۹

یا ۹٫۰۰۰٫۰۰۰٫۰۰۰ مگاوات ساعت. اگر تنها از ۱% مساحت ایران انرژی خورشیدی را جذب کنیم و راندمان سیستم دریافت انرژی تنها ۱۰% باشد. باز هم میتوانیم روزانه ۹٫۰۰۰٫۰۰۰ مگاوات ساعت انرژی از خورشید دریافت کنیم.

استان خراسان شمالی در ایران یکی از بهترین مکان‌ها برای نصب نیروگاه خورشیدی در کشور می‌باشد.

نحوه عملکرد سیستم های فتوولتائیک

به پدیده ای که در اثر تابش نور بدون استفاده از مکانیزم های محرک، الکتریسیته تولید کند پدیده فتوولتائیک و به هر سیستمی که از این پدیده استفاده کند سیستم فتوولتائیک گویند.

از سری و موازی کردن سلول های خورشیدی می توان به جریان و ولتاژ قابل قبولی دست یافت. در نتیجه به یک مجموعه از سلول های سری و موازی شده پنل (Panel) فتوولتائیک می گویند. امروزه اینگونه سلول ها عموما از ماده سیلیسیم تهیه می شوند و سیلیسیم مورد نیاز از شن و ماسه تهیه می شود که در مناطق کویری کشور، به فراوانی یافت می گردد. سیستم های فتوولتائیک را می توان به طور کلی به سه بخش اصلی)پنل خورشیدی –اینورتر –باتری ) تقسیم نمود که به طور خلاصه به توضیح آنها می پردازیم:

۱- پنل خورشیدی ( سلول های فتوولتائیک ) :

این سلول ها مربع های نازک دیسک ها یا فیلم هایی از جنس نیمه هادی هستند که ولتاژ و جریان کافی را در زمان قرار گرفتن در معرض تابش نور خورشید تولید می کند. پنل‌های خورشیدی متداول به دو نوع مونو کریستال و پلی کریستال تقسیم می‌شوند. پنل‌های مونو کریستال کمی بهتر از پنل پلی کریستال می‌باشند.

در حال حاضر چند برند مختلف در ایران مورد استفاده هستند که عبارتند از:
۱-
Yingli solar -4       Ja Solar -3     Shine Solar -2      Sharp

پنل‌های معمول برای یک سیستم خورشیدی خانگی در انواع ۹۰، ۲۰۰، ۲۵۰ و ۳۰۰ واتی می‌باشد.

سلول خورشیدی چگونه الکتریسیته تولید می کند ؟

هر سلول فتوولتاییک یک لایه منفی و یک لایه مثبت دارد. لایه منفی، حاوی الکترون‌های بیشتری است. لایه مثبت حاوی فضاهای خالی است که الکترون‌ها پس از انتقال به آن می‌توانند در آن فضاهای خالی حرکت کنند. برق، الکترون‌ها را به حرکت درمی‌آورد. پس برای این‌که پنل خورشیدی برق تولید کند، به انرژی‌ای نیاز دارد که بتواند آن الکترون‌ها را آزاد کند تا الکترون‌ها از لایه منفی به لایه مثبت جریان راه یابند.

راه‌حل این مشکل، آفتاب یا نور خورشید است. فوتون‌های خورشیدی که تمام مدت روز به سطح زمین می‌تابند، می‌توانند انرژی لازم برای به حرکت درآوردن الکترون‌ها را تامین کنند.

انرژی ناشی از تابش فوتون‌ها سبب می‌شود الکترون‌ها در لایه منفی پنل فتوولتاییک آزاد شوند و به حرکت درآیند. نتیجه این کار، ایجاد الکتریسیته جاری است. این پدیده را اثر فتوولتاییک Photovoltaic effect) می‌نامند.

۲- اینورتر (مبدل): 

وسیله ایست که جریان مستقیم را به جریان متناوببرای مصرف، تبدیل می کند.
اینورترهای خورشیدی به دو نوع منفصل از شبکه و متصل به شبکه تقسیم می‌شوند.


در نوع متصل به شبکه، برق تولیدی از پنل خورشیدی به طور مستقیم به اینورتر وارد می‌شود. بنابراین این اینورتر با اینورترهای معمولی متفاوت است. زیرا برق تولید شده از پنل به دلیل تاثیرات شرایط محیطی مانند تغییرات تابش نور خورشید همیشه در حال تغییر است. پس اینورتر با یک توان ورودی یکنواخت روبرو نیست و در نتیجه باید الگوی خاصی برای تبدیل برق مستقیم به برق متناوب داشته باشد. در نتیجه قیمت اینورتر خورشیدی نسبت به اینورتر معمولی بالاتر است.

در نوع منفصل از شبکه، اینورتر برق ذخیره شده در باتری را از ۱۲ ولت مستقیم به ۲۲۰ ولت متناوب تبدیل می‌کند تا مناسب برای استفاده در وسایل برقی خانه شود. اینورترها هرچه قدر شکل تبدیلشان سینوسی تر باشد، بهتر خواهند بود. این اینورترها مانند اینورتر متصل از شبکه نیستند زیرا برق یکنواخت باتری را تبدیل خواهند کرد.

۳- باتری

آخرین جز یک سامانه خورشیدی منفصل از شبکه، منبع ذخیره سازی توان تولیدی توسط پنل خورشیدی است که همان باتری‌های قابل شارژ می‌باشد.

باتری مناسب سیستم خورشیدی به دو نوع لیتیمی و سرب اسیدی تقسیم می‌شوند. البته برای یک سامانه خورشیدی مورد نیاز یک خانه از باتری‌های اسیدی استفاده می‌شود. باتری‌های اسیدی متداول در حال حاضر از نوع ژله‌ای می‌باشند.

شارژ کنترلر

شارژ کنترلر وظیفه شارژ باتری ها را از منبع پنل خورشیدی بر عهده دارد. در حقیقت شارژ کنترلر همان شارژر باتری است اما شارژ کنترلر خورشیدی غیر از اینکه باید الگوی شارژ یک باتری را رعایت نماید ( شایان ذکر است که شارژ کنترلر باتری سرب اسیدی با باتری لیتیمی متفاوت است و این به دلیل تفاوت الگوی شارژ شدن این دو باتری است) باید خود را با توان متغیر یک پنل خورشیدی نیز وفق دهد. از این منظر شارژ کنترلر خورشیدی نیز نسبت به یک شارژ کنترلر معمولی گرانتر است.  برای انتخاب شارژ کنترلرها باید دو پارامتر ولتاژ باتری و توان پنل را لحاظ  نمود.

شارژ کنترلرها انواع مختلفی بر اساس ولتاژ ( معمولا ورودی ۱۲ یا ۲۴ ولت مستقیم) و توان  یا جریان خروجی  ( از ۵ آمپر تا ۴۰ آمپر) دارند اما به طور کلی می‌توان آنها را به دو دسته PWM و MPPT تقسیم نمود. در مدل MPPT شارژ کنترلر با اتخاذ الگویی همیشه با تغییر در ولتاژ و جریان تولید شده از پنل خورشیدی، در توان ماکزیموم کار خواهد کرد. بنابراین مدل MPPT گرانتر از مدل PWM می باشد.

انواع روش های استفاده از سیستمهای فتوولتائیک


سیستمهای مستقل از شبکه (Stand Alone)

برای تأمین انرژی الکتریکی مورد نیاز مناطق خارج از شبکه و جلوگیری از گسترش بیش از حد شبکه سراسری برق از سیستم های فتوولتائیک مستقل از شبکه استفاده می شود.

سیستمهای متصل به شبکه (Grid Connected)

بمنظور تقویت شبکه سراسری برق و جلوگیری از فشار الکتریکی وارده بر نیروگاهها در طی روز، استفاده از نیروگاههای فتوولتائیک متصل به شبکه سراسری بصورت متمرکز و یا غیرمتمرکز از جمله راه حل های این مشکل می باشد.

کاربرد های انرژی فتوولتائیک

انرژی الکتریکی با کاشی‌های پشت بامی تسلا

ادامه دارد …

انتهای پیام/*

نظرات

نظرتان را با ما به اشتراک بگذارید!

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *