تولید برق خورشیدی چیست

انرژی خورشیدی یکی از بهترین راه حل های انرژی در هزاره جدید است و یک منبع تجدید پذیر و بی پایان محسوب می شود. بهره برداری از انرژی خورشیدی برای ساختمان ها ، یک راه فوق العاده برای تامین انرژی مورد نیاز است. به همین منظور در این نوشته انرژی خورشیدی و ویژگی های تولید برق خورشیدی به طور مفصل بیان می شود.

در پایان به معرفی اجزای یک سیستم تولید برق خورشیدی خانگی می پردازیم. در پایان نیز یک فیلم نمایش داده شده است که چگونگی تولید برق خورشیدی توسط پنل فتوولتائیک را توضیح می دهد.

پنل فتوولتائیک

انرژی خورشیدی چیست

به عبارت ساده ، انرژی که از خورشید دریافت می شود را انرژی خورشیدی می گوییم. خورشید یکی از منابع انرژی شناخته شده برای ما انسان ها است و مقدار انرژی که از خورشید به ما می رسد ، فوق العاده است. 99 درصد انرژی های زمین از خورشید و انرژی خورشیدی بوده که طی میلیون ها سال این انرژی به صورت های دیگر انرژی تبدیل شده است. برای قرن ها ما انسان ها از انرژی خورشیدی در تولید محصولات کشاورزی ، استخراج نمک از دریا و …. استفاده نموده ایم. اما در نهایت ما آموخته ایم که با استفاده از پنل های فتوولتائیک خورشیدی ( Solar PV ) انرژی خورشیدی را به برق تبدیل کنیم. البته تمام  انرژی خورشیدی قابل دریافت نیست ، 70 درصد این انرژی توسط زمین جذب شده که به طور بالقوه برای ما انسان ها مفید است و مابقی به فضا بازتاب می شود.

تولید برق از انرژی خورشیدی با کمک پنل های فتوولتائیک انجام می شود که میتوان به پنل های کوچک قابل نصب در سقف خانه ها و یا نیروگاه های بزرگ خورشیدی در بیابان ها اشاره نمود. صورت دیگر استفاده از انرژی خورشیدی در تولید برق را می توان به نیروگاه خورشیدی متمرکز کننده ( CSP ) اشاره نمود که با استفاده از سیستم کلکتور فرنلی و آینه های بازتابنده نور خورشید ، آب را به بخار و بخار را توسط توربین بخار به نیروی گردشی و مکانیکی و در نهایت توسط ژنراتور به برق تبدیل می کند.

تولید برق با استفاده از پنل های فتوولتائیک خورشیدی

تولید برق خورشیدی

در دهی آینده انرژی خورشیدی تبدیل به ارزانترین منبع تولید برق در بسیاری از نقاط جهان خواهد شد ، چرا که هزینه پنل های فتوولتائیک به طور مداوم کاهش می یابد . طبق گزارشی از تحقیقات انجام شده در آلمان و آمریکا ، از دهه 1980 به بعد هر ساله 10 درصد قیمت پنل های خورشیدی کاهش یافته است و این تکنولوژی هر ساله 20 درصد رشد دارد و قادر است تا سال 2027 20 درصد از انرژی کل جهان را تامین کند. مجله مشهور کسب و کار فورتون به مطالعه ی دقیقی از انرژی خورشیدی اشاره می کند که در پایان سال 2019 ، شغل های جدید سیستم انرژی خورشیدی بیشتر از نفت خواهد بود. تولید برق با پنل خورشیدی فتوولتائیک در سال 2017 70 گیگاوات نسبت به سال 2016 افزایش داشته است و کشور های هند ، چین و آمریکا بیشترین سهم تولید برق خورشیدی را به خود  اختصاص داده اند. در قاره آسیا کشور های هند ، ژاپن و چین بیشترین سهم تولید برق انرژی تجدید پذیر را دارا هستند.

نیروگاه تولید برق خورشیدی با استفاده از پنل خورشیدی فتوولتائیک

استفاده از انرژی خورشیدی

فتوولتائیک چیست و چگونه کار می کند

کلمه فتو در یونان به معنای نور است و ولت واحد ولتاژ در برق می باشد. حرکت الکترون ها ، بین دو ماده در لایه های مختلف بالا و پایین از جنس سیلیکون که در معرض نور خورشد باشد را اثر فتوولتائیک می گویند. دانشمند جوان و باهوشی به نام ادموند بکرول در سال 1839 هنگامی که با سلول های الکترولیتی سر و کار داشت ، اثر فتوولتائیک و تولید جریان و ولتاژ را با افزودن کلرید نقره به محلول اسیدی در معرض نور خورشید ، کشف کرد.

انرژی خورشیدی فتوولتائیک یا PV مستقیما نور خورشید را با استفاده از فناوری مبتنی بر اثر فتوولتائیک به برق تبدیل می کند. هنگامی که خورشید به یک سلول فتوولتائیک می تابد ( که بسیاری از آنها یک پنل را تشکیل می دهند ) ، یک اختلاف ولتاژ بسیار کوچک الکتریکی بین دو لایه از یک سلول خورشیدی ایجاد می شود که باعث حرکت الکترون ها از یکی به دیگری می شود.

به طور کلی پنل های خورشیدی به سه دسته زیر تقسیم می شوند :

  • صفحه خورشیدی فتوولتائیک : مولد های کوچک تولید برق خورشیدی که به خانه ها می رسد.
  • پنل خورشیدی حرارتی : نصب بر روی پشت بام خانه ها برای دریافت حرارت مستقیم خورشید و گرم کردن آب ( آبگرم کن خورشیدی )
  • پانل خورشیدی ترمودینامیکی : در شرایط مختلف آب و هوایی کار می کند. مانند شب یا زمانی که ابر یا باران باشد.

اولین بار از انرژی خورشیدی و فناوری فتوولتائیک ، در ماهواره ها برای تامین برق مورد نیاز آنها ، استفاده شد و امروزه با توسعه پنل فتوولتائیک ، نیاز بشر به سوخت های فسیلی بسیار کاهش یافته است.

احداث نیروگاه برق سولار

نصب و محاسبه درآمد نیروگاه برق خورشیدی

ویژگی های تولید برق خورشیدی

برق تولید شده توسط پنل های فتوولتائیک خورشیدی آلودگی ندارد و یک منبع انرژی بی پایان ( انرژی تجدید پذیر ) است که می تواند برای توسعه پایدار و همچنین ایجاد اشتغال محلی نقش بسزایی داشته باشد. تولید برق خورشیدی می تواند به دو صورت زیر استفاده شود :

1- استفاده در مکان هایی که شبکه برق سراسری در دسترس است و می توان برق تولیدی را به شبکه تزریق کرد.

2- مکان های جداگانه و دور افتاده ، که هیچ شبکه برق سراسری وجود ندارد.

3- در خیابان ها و پارک ها ی سطح شهر به عنوان منبع تامین انرژی لامپ ال ای دی سولار نیز استفاده می شود.

به همین ترتیب ، از این سیستم برای مناطق دور افتاده ، روستا ها ، کلبه های درون مزارع کشاورزی و باغات استفاده فراوان می شود.

نیروگاه سیکل بزرگ

نیروگاه برق خورشیدی بزرگ در بیابان ها

مزایای تولید برق خورشیدی

مزایای انرژی خورشیدی و تولید برق خورشیدی به طور خلاصه عبارتند از :

  • انرژی خورشیدی از دسته انرژی های تجدید پذیر است.
  • انرژی خورشیدی بی پایان است.
  • تولید برق خورشیدی غیر آلوده کننده است و گاز های گلخانه ای را تولید نمی کند.
  • نیروگاه خورشیدی مقیاس پذیر است. می توان به صورت نیروگاه های بزرگ بر رو ی زمین و یا در پنل های کوچک بر روی سقف ساختمان ها استفاده نمود.
  • مناسب برای مناطق روستایی و دور افتاده است. ( در ابتدا برای تامین برق ماهواره ها مورد استفاده قرار می گرفت. )
  • هزینه های بهره برداری تقریبا صفر است.
  • برق خورشیدی از گرمایش جهانی جلوگیری می کند.
  • تولید برق خورشیدی پاک است و استفاده از سوخت های فسیلی را کاهش می دهد.
  • واردات انرژی را کاهش می دهد.
  • ثروت و مشاغل محلی را تولید می کند.
  •  برق خورشیدی به توسعه پایدار کمک می کند.
نصب پنل بر روی پشت بام خانه

نصب و احداث پنل خورشیدی خانگی

هزینه احداث تولید برق خورشیدی در ایران

هزینه نصب و نگهداری پنل خورشیدی ، که عمر مفیدی بیش از 30 سال دارد ، در سال های اخیر به شدت کاهش و تقریبا به صفر رسیده است. در ابتدا نیاز به یک سرمایه اندک برای نصب و احداث نیروگاه می باشد اما هنگامی که سیستم فتوولتائیک بهره برداری شود ، یک انرژی پایدار و تقزیبا رایگان محسوب می شود. بازگشت سرمایه یک نیروگاه خورشیدی بزرگ در حدود 3 تا 7 سال و یک نیروگاه تولید برق خورشیدی خانگی کوچک در حدود 7 تا 10 سال می باشد. امروزه تعرفه ها و مشوق های زیادی از سوی وزارت نیرو برای جذب سرمایه گذاران خارجی و داخلی تعریف شده است که توجیه اقتصادی و بازگشت سرمایه اولیه احداث نیروگاه خورشیدی خانگی را بسیار کاهش داده است.

تولید برق در خانه

نصب و راه اندازی سیستم تولید برق در خانه

معایب پنل خورشیدی فتوولتائیک

هنگامی که صفحات پنل خورشیدی فتوولتائیک نصب می شوند ، نگرانی از وضعیت آب و هوایی ، طوفان و هوای ابری برای سرمایه گذار بیشتر می شود. در اکثر موارد نیازی به پاک کردن پنل فتوولتائیک نمی باشد اما اگر پنل خورشیدی در شهر ها و مناطق آلوده نصب بشوند هر چند سال یکبار نیاز است که تمیز بشوند. از آنجایی که سطح روی پنل از شیشه ساخته شده است ، بنابراین تمیز کردن آنها کار راحت و مانند شیشه های پنجره خانه می باشد. صفحه خورشیدی اگر در زاویه بین 15 تا 60 درجه نصب بشوند نیاز به پاک کردن برف ها نیز در فصل زمستان ندارند و همچنین پانل خورشیدی فتوولتائیک برای مقاومت و نشکستن در مقابل تگرگ نیز مورد آزمایش قرار می گیرد.

احداث نیروگاه خورشیدی و محاسبه هزینه های اولیه و درآمد

معرفی اجزای سیستم تولید برق خورشیدی

معرفی اجزای تولید برق خورشیدی

در ادامه اجزا اصلی یک سیستم تولید برق خورشیدی را به طور کامل شرح می دهیم که اجزای یک سیستم PV خورشیدی عبارتند از :

  • پنل خورشیدی فتوولتائیک
  • باتری ذخیره انرژی
  • اینورتر یا مبدل تبدیل برق خورشیدی به برق شهری
  • شارژ کنترلر
  • کنتور برق
تولید برق خورشیدی در ایران

پنل خورشیدی چگونه برق تولید می کند

پانل خورشیدی چگونه کار می کند

پنل های خورشیدی فتوولتائیک ، از تعداد زیادی سلول به نام سلول های خورشیدی تشکیل شده اند. سلول های خورشیدی حاوی 2 لایه نازک از سیلیکون به صورت بالا و پایین و بر روی هم ساخته می شوند. همانطور که می دانیم ، انرژی الکتریکی یا برق ، حرکت الکترون های آزاد می باشد. بنابراین در لایه بالایی پنل فتوولتائیک الکترون تزریق شده است و اتم ها در این لایه بی ثبات هستند. همچنین در لایه های پایینی الکترون برداشته شده و حفره ی مثبت ایجاد شده است. الکترون ها با دریافت انرژی بسیار کمی تمایل دارند که از لایه های بالا به سمت حفره ها در لایه های پایین حرکت کنند. با استفاده از نور خورشید و فوتون های نوری حامل انرژی ، حرکت الکترون ها به سمت لایه های پایین تر امکان پذیر می شود.

هنگامی که نور خورشید به لایه های بالایی پنل فتوولتائیک برسد ، الکترون ها در این لایه هیجان زده شده و به سوی حفره ها در لایه های پایین حرکت می کنند و حرکت الکترون ها در یک جهت همان عبور جریان و تولید برق خورشیدی می باشد که با استفاده از دو اتصال فلزی می توان این برق را به سمت باتری های ذخیره انرژی یا از طریق مبدل ( اینورتر ) به مصرف کننده هدایت نمود.

باتری خورشیدی

باتری پنل خورشیدی

باتری در سیستم های خورشیدی

اکنون فناوری باتری بسیار در حال پیشرف می باشد که امروزه سیستم های ذخیره سازی باتری را می توان در خانه نصب کرد.  در مواردی که شبکه برق سراری در دسترس نباشد و یا توجیه اقتصادی برای انتقال نیروی الکتریکی وجود نداشته باشد ، می توان از سیستم های فتوولتائیک برای تامین انرژی الکتریکی بهره برد. برای استفاده برق در روز های ابری یا شب هنگام ، به باتری برای ذخیره انرژی الکتریکی نیاز است. باتری در روز های آفتابی انرژی اضافی تولیدی را ذخیره و در روزهای پر مصرف و یا شب ها برق مورد نیاز را تامین می کند.

در نیروگاه های خورشیدی بزرگ به دلیل سطح تولید برق خورشیدی زیاد ، دیگر نمی توان از باتری برای ذخیره انرژی استفاده نمود و باید این انرژی به صورت های دیگر ذخیره شوند. به طور مثال در نیروگاه های تلمبه ذخیره ای آبی ، هنگامی که شبکه سراسری برق تولیدی مازاد دارد و مقدار تولید از مصرف بیشتر باشد ، پمپ نیروگاه تلمبه ذخیره ای روشن می شود و آب را از دریاچه سد پایین به سد بالا انتقال می دهد. بنابراین این آب پشت سد ذخیره شده و در هنگام اوج مصرف برق، توسط توربین های آبی تبدیل به انرژی الکتریکی می شود و به شبکه تزریق می گردد.

تولید برق خورشیدی فتوولتائیک

زاویه پانل خورشیدی برابر است با عرض جغرافیایی منطقه نصب پنل فتوولتائیک

اینورتر خورشیدی

اینورتر ها ، ترانسفورماتور های DC-AC با استفاده از ادوات الکترونیک-قدرت می باشند. همانطور که می دانیم سیستم برق مصرفی شهری در ایران ، 220 ولت AC با فرکانس 50 هرتز می باشد در حالی که پنل های فتوولتائیک جریان مستقیم یا DC تولید می کنند. بنابراین قبل از اینکه انرژی خورشیدی بتواند استفاده شود یا به ساختمان تغذیه شود ، باید از یک اینورتر عبور کند تا سیستم متناسب برای تامین انرژی الکتریکی ساختمان تبدیل شود. اینورتر های تکفاز خانگی در توان های مختلف ، مطابق با نیاز مصرف کننده در بازار وجود دارند که برق مستقیم انرژی خورشیدی را به برق تک فاز 220 ولت با فرکانس 50 هرتز تبدیل می کنند.

باتری و شارز کنترلر خورشیدی

شارژ کنترلر در سیستم های فتوولتائیک

کنترل کننده شارژ باتری بخش مهمی از یک سیستم تولید برق خورشیدی می باشد که شارژ کنترلر مقدار شارژ یا دشارژ باتری را تعیین می کند. هدف شارژ کنترلر این است که باتری ها چرخه شارژ یا دشارژ خود را به طور منظم و به مقدار کافی انجام دهند تا باعث خرابی زود هنگام و خسارت نشود. بنابراین یا شارژ کنترلر عمر باتری نیز طولانی تر می شود. کنترل کننده ها مانع از شارژ شدن بیش از حد باتری می شوند.

وظیفه دیگر شارژ کنترلر کاهش تلفات نیز می باشد. در هنگامی که پانل خورشیدی تولید برق ندارد بنابراین از باتری یک جریان کم به پنل وارد می شود که تلفات را به همراه دارد. شارژ کنترلر با یکسو سازی جریان ، اجازه نمی دهد که از باتری جریان به سمت صفحه خورشیدی فتوولتائیک شارش نکند.

شارژ کنترل سیستم برق خورشیدی

کنتور برق در سیستم های خورشیدی

کنتور برق سیستم خورشیدی

هزینه برق مصرفی یا تولیدی با استفاده از کنتور های برق که یک دستگاه اندازه گیر توان است محاسبه می شود. در سیستم های تولید برق خورشیدی فتوولتائیک ، حتما باید کنتور برق برای فروش و محاسبه مقدار تولید برق خورشیدی نصب شود زیرا هزینه هر کیلو وات ساعت برق مصرفی  تجاری در کم باری با تعرفه 65 تومان و در اوج باری با تعرفه 327 تومان محاسبه می شود اما تعرفه محاسبه خرید توسط اداره برق منطقه ای چند برابر  تعرفه مصرف ( بین 700 تا 800 تومان )  می باشد. بنابراین یکی از اصلی ترین درآمد های تولید برق خورشیدی ، تفاوت تعرفه خرید برق از سوی برق منطقه ای و هزینه برق مصرفی واحد می باشد.

در فیلم زیر نحوه تبدیل انرژی خورشیدی به برق توسط پنل های خورشیدی را مشاهده نمایید.

منبع : OVOENERGY , SEIA

تحریریه کلینیک ساختمان بیلدینگ پلاس

“برداشت از مطالب با ذکر منبع و لینک سایت بیلدینگ پلاس کاری حرفه ای و اخلاقی است”

تاریخ : 1397 / 02 / 09
دسته :

نظرات کاربران

روند اخذ مجوز برای تولید برق خورشیدی خانگی چگونه است ؟

    با سلام. ممنون از توجه شما به مقاله تولید برق خورشیدی
    برای نوشتن طرح توجیهی نیروگاه خورشیدی به صورت رایگان و محاسبه هزینه احداث نیروگاه برق خورشیدی با کارشناسان فنی بیلدینگ پلاس تماس حاصل فرمایید.

تولید برق خورشیدی خانگی بر روی پشت بام منزل قابل انجام است ؟ نیروگاه برق خانگی چقدر درآمد داره ؟

    با سلام. ممنون از توجه شما به مقاله تولید برق خورشیدی
    تولید برق خورشیدی خانگی با اعطای تسهیلات کم بهره قابل انجام می باشد و این نیروگاه های برق خانگی در حدود 3 سال بازگشت سرمایه اصلی را رقم می زنند. برای گرفتن مشاوره و طرح توجیهی نیروگاه خورشیدی خانگی به صورت رایگان ، با کارشناسان بیلدینگ پلاس تماس بگیرید

تولید برق خورشیدی برای خانه باغ یا ویلا به صورت دور از شبکه و برق شهری قابل انجام است ؟ نصب ، محاسبه و اجرای آن به چه صورت است ؟

    تولید برق خانگی با استفاده از پنل های خورشیدی خانگی قابل انجام است که می توانید برای اطلاع از نحوه انجام کار با کارشناسان بیلدینگ پلاس برای مشاوره رایگان تماس بگیرید.

در سیستم تولید برق خانگی خورشیدی ، آیا می توان از آن به عنوان برق اضطراری و باتری استفاده نمود ؟

    با سلام. ممنون از توجه شما به مقاله تولید برق خورشیدی
    بله. می توان از سیستم خورشیدی به عنوان برق اضطراری استفاده نمود که هزینه ی بالایی برای سیستم باتری آن به سیستم خورشیدی اضافه می شود. پنل های خورشیدی خانگی را به عنوان یک سرمایه گذاری و منبع درآمد نیز در نظر می گیرند.

سلام
اگر شارژ کنترل در مدار نباشد چه اتفاقی می افتد؟

    شارژ کنترلر خورشیدی برای محافظت از باتری و پنل های خورشیدی می باشد.
    بدین صورت که اجازه نمی دهد مقدار بیشتری از ظرفیت باتری ها ، برق وارد باتری ها شود

کارشناس بیلدینگ پلاس

سلام کارشناس بیلدینگ پلاس هستم به شما کمک میکنم متناسب با کار و نیاز خود محصول مناسب را انتخاب نمایید از صحبت با شما خوشحال خواهم شد.

02188662433