نیروگاه برق خورشیدی

انواع نیروگاه برق خورشیدی را می توان به دو نوع ، تبدیل مستقیم و حرارتی ، تقسیم نمود که در این مقاله فقط به بررسی و معرفی نیروگاه برق خورشیدی تبدیل مستقیم با استفاده از پنل خورشیدی می پردازیم.

7% تخفیف ویژه

مولد برق گازسوز 30KVA با موتور IVECO و ژنراتور LINZ ایتالیا

قیمت :105,000,000 تومان 97,800,000 تومانقیمت با تخفیف :

مقایسه

0 out of 5

پکیج خورشیدی با امکان سفارشی سازی در توان های مختلف

مقایسه

3.75 out of 5

سامانه تفکیک مصرف برق

مقایسه

5.00 out of 5

در این مقاله نحوه تولید برق خورشیدی را شرح می دهیم و سپس برخی موارد مهم دیگر برای نصب پنل فتوولتائیک و مزایای نیروگاه برق خورشیدی خانگی بیان می شود.

صفحه خورشیدی چگونه کار می کند

پنل فتوولتائیک PV با استفاده از خاصیت p-n مواد نیمه هادی ، انرژی خورشیدی را به انرژی الکتریکی تبدیل می کند. پنل های فتوولتائیک به طرز شگفت انگیزی ساده ، موثر و بادوام  هستند. آنها در مقابل نور خورشید قرار می گیرند و بدون هیچ حرکت یا کار خاصی ، وظیفه خور را انجام می دهند و باتری های خود را شارژ می کنند یا انرژی لازم را برای شبکه برق تامین می کنند.

پنل یک جمع کننده انرژی برق یا ژنراتور خورشیدی است و این کار را از طریق اثر فتوولتائیک انجام می دهد. اثر فتوولتائیک در سال 1839 توسط الکساندر، فیزیکدان فرانسوی ، کشف شد. الکساندر دریافت که در سلول های خورشیدی PV با برخورد فوتون های نوری به ماده نیمه هادی ، الکترون می تواند از موقعیت فعلی خود در اتم نیمه هادی عبور کند و این حرکت الکترون بخشی از عبور جریان در یک مدار الکتریکی می باشد.

نیروگاه خورشیدی منفصل از شبکه

بیشتر سلول های خورشیدی به دودسته اساسی زیر تقسیم می شوند :

• سلول خورشیدی سیلیکون بلورین :
  ماژول های سیلیکون بلورین از سیلیکون های یون سدیم چند کریستالی تشکیل شده اند. سلول های خورشیدی بلورین در حال حاضر بیش از 80 درصد بازار پنل را به خود اختصاص داده اند.
• سلول خورشیدی فیلم نازک :
  فیلم نازک یک اصطلاح است که شامل طیف وسیعی از فناوری های مختلف ، از جمله سیلیکون آمورف با تعدادی از نیمه هادی های دیگر مانند تلورید کادیوم یا CIGS (  مس نادیم گالیم دیسلسین ) است. تکنولوژی فیلم نازک ( Thin-Film ) در بسیاری از محصولات دانش بنیان استفاده می شود و امروزه فعالیت های تحقیق و توسعه گسشترده ای بر روی این تکنولوژی انجام می گیرد.

مزایای نیروگاه برق خورشیدی

چرا از نیروگاه برق خورشیدی استفاده می کنیم

تولید برق به روش نیروگاه سنتی و قدیمی ، باعث آلودگی های محیط زیستی و انتشار گاز های گلخانه ای با اثرات منفی اجتماعی و اقتصادی فراوان می شود. بر خلاف نیروگاه های متعارف ، استفاده از انرزی تجدیدپذیر خورشید برای تولید برق با استفاده از پنل فتوولتائیک بسیار مقرون به صرفه و پاک می باشد. تولید برق خورشیدی بازگشت سرمایه 3 سال یا کمتر را دارد . بعد از 3 سال یا کمتر که سرمایه اولیه باز پرداخت شد، یک تولید برق رایگان و بدون هزینه حاصل می شود زیرا هزینه های جاری و تعمیر و نگهداری تجهیزات نیروگاه برق خورشیدی تقزیبا صفر است.

نرخ بازگشت سرمایه نیروگاه برق خورشیدی به عواملی همچون مکان نصب پانل خورشیدی ( منابع خورشیدی ) ، تعرفه خرید و فروش برق و سیاست های دولت بستگی دارد. تولید برق خورشیدی در ایران نیز مورد تشویق دولت و وزارت نیرو می باشد که تعرفه هایی برای جذب سرمایه گذار تعریف شده اند. به طور مثال در سال 96 تعرفه خرید تضمینی 20 ساله برق خورشیدی چند برابر تعرفه مصرف بوده است.تسهیلات بانکی نیز به سرمایه گذاران در حوزه فتوولتائیک تعلق می گیرد. وام احداث نیروگاه خورشیدی خانگی با پیش خرید تضمینی از سوی وزارت نیرو از جمله سیاست های دولت ایران برای استفاده از انرژی های تجدید پذیر خورشیدی می باشد.

ویژگی های نیروگاه برق خورشیدی

مهمترین مزیت تولید برق خورشیدی ، قابلیت مستقل شدن نیروگاه برق خورشیدی است. در مناطق دور دست و روستا ها که به شبکه سراسری دسترسی ندارند از نیروگاه خورشیدی منفصل از شبکه می توان استفاده نمود. در اکثر مواقع هزینه احداث نیروگاه برق خورشیدی کمتر از پکیج ها و تعرفه های برق شبکه سراسری می باشد.

برای تولید برق هنگامی که گزینه های دیگر انرژی مانند : آب و زمین گرمایی و باد و موج و … را بررسی می کنیم ، متوجه برتری همه جانبه انرژی خورشیدی نسبت به صورت های دیگر انرژی می شویم. در همه جا خورشید در دسترس است و می درخشد و می توان از این انرژی پاک ، با استفاده از صفحه خورشیدی فتوولتائیک برق تولید نمود.

در مقایسه با ژنراتور های گازی یا بخاری در نیروگاه ها و همچنین توربین های بادی و آبی که تولید برق آنها دوار و مکانیکی است ، پنل فتوولتاییک ساکن و دارای قطعات متحرک نیست. به همین دلیل سیستم های تولید برق خورشیدی قابل اعتماد هستند و همچنین نیاز به تعمیر و نگهداری بسیار کمی دارند.

بازپرداخت سرمایه اولیه زود هنگام در نیروگاه های متصل به شبکه بدون باتری

انواع نیروگاه برق خورشیدی

برای استفاده از برق خورشیدی ، علاوه بر پنل خورشیدی به اجزای دیگر مانند : شارژ کنترلر ، اینورتر ( مبدل ) و باتری نیاز می شود که یک سیستم نیروگاه برق خورشیدی را تشکیل می دهند. این اجزای مورد نیاز وابسته به نوع سیستم طراحی می شوند. انواع سیستم نیروگاه خورشیدی عبارتند از :

• نیروگاه خورشیدی DC
• نیروگاه خورشیدی منفصل از شبکه
• نیروگاه خورشیدی متصل به شبکه با باتری
• نیروگاه خورشیدی خانگی متصل به شبکه بدون باتری

نیروگاه خورشیدی خانگی متصل به شبکه

تولید برق خورشیدی مستقیم یا DC

به طور کلی تولید برق پنل فتوولتائیک به صورت برق مستقیم یا DC است و اگر هدف تامین برق مصرف کننده DC باشد، از این نوع سیستم استفاده می شود.  تولید برق خورشیدی برای مصرف کننده جریان مستقیم یا DC ساده ترین نوع سیستم برق خورشیدی است که دارای کمترین تجهیزات و اجزا ( اساسا خود پنل است و مصرف کننده ) می باشد. از آنجا که این نوع سیستم خورشیدی فاقد باتری می باشد پس در هنگامی که نور خورشید وجود دارد بار را متصل می کنند تا مصرف کننده از نوع DC تامین شود. این نوع سیستم برای تامین برق پمپ های آب یا فن تهویه بسیار استفاده می شود. در کوله پشتی مسافرتی نیز این پنل تولید برق خورشیدی قابل حمل نصب می شوند تا گوشی یا تبلت را شارژ کنند.

کاربرد نیروگاه خورشیدی منفصل از شبکه

تولید برق خورشیدی منفصل از شبکه ( off – grid )

در مکان هایی که به شبکه دسترسی نباشد از این نوع نیروگاه برق خورشیدی برای تامین برق مورد نیاز کل مجموعه استفاده می شود که در این نوع سیستم نیاز به باتری برای ذخیره انرژی و استفاده در شب یا هوای ابری می باشد و همچنین مبدل یا اینورتر خورشیدی نیز برای تبدیل برق خورشیدی DC به برق متناوب AC و شارژ کنترلر برای کنترل باتری در سیستم خورشیدی منفصل از شبکه مورد استفاده قرار می گیرند. در این نوع سیستم از تجهیزات ایمنی برای اتصالات باید استفاده گردد. این نوع سیستم در مزارع کشاورزی برای تامین پمپ آب و روشنایی استفاده می شود. در مناطق دور دست و روستا ها نیز از این نوع سیستم استفاده می شود.

کارایی نیروگاه خورشیدی منفصل از شبکه در مکان های دور افتاده و خاص

نیروگاه برق خورشیدی متصل به شبکه ( on – grid )

این نوع سیستم خورشیدی بیشتر در خانه ها و ساختمان ها استفاده می شود و به نیروگاه تولید برق خورشیدی خانگی مشهور هستند. سیستم نیروگاه برق خورشیدی ON-GRID مانند سیستم منفصل از شبکه می باشد با این تفاوت که برق شبکه سراسری نیز در دسترس می باشد تا در مواقع لزوم از آن استفاده شود. همچنین هنگامی که تولید برق خورشیدی مازاد بر مصرف باشد ، میتوان آن را به شبکه سراسری تزریق کرد و به برق منطقه ای فروخت. در این نوع سیستم می توان از باتری پشتیبان برای بالاتر بردن قابلیت اطمینان شبکه مانند بیمارستان ها استفاده نمود.

نیروگاه متصل به شبکه تامین توان در سطح مگاوات

نیروگاه خورشیدی ( معمولا در سطح مگاوات )

این نوع سیستم خورشیدی که رایج ترین نوع سیستم فتوولتائیک می باشد ، به عنوان تولید پراکنده یا ابزار تعاملی برای بالا بردن قابلیت اطمینان شبکه یا تامین بخشی از بار شبکه به صورت جزیره ای شناخته و استفاده می شود.این نیروگاه ها که غالبا در سیکل مگاوات می باشند ، برق خورشیدی را تولید و به شبکه سراسری برای تامین بار هدایت می کنند. در این نوع سیستم فتوولتائیک ، استفاده از ابزار های ایمنی مانند : فیوز ها و کلید های قدرت و رله های اندازه گیر جریان و ولتاژ ، ضروری می باشد. امروزه نیروگاه های خورشیدی بزرگ 500 مگاواتی نیز در سطح جهان ساخته و بهره برداری می شوند.

همانطور که می دانیم ، سیستم های خورشیدی انواع مختلفی دارند و هر کدام بر حسب کاربرد و شرایط خاص می توانند متناسب باشند. با توجه به سیاست های دولت ایران برای خرید برق تضمینی و ایجاد انگیزه برای سرمایه گذاران و همچنین ماهیت ساده سیستم های متصل یه شبکه ، این نوع سیستم شایع ترین و بیشترین استفاده را در ایران داشته اند.

ویژگی ها و موارد مهم نصب پنل های خورشیدی خانگی

نکات مهم برای نصب پنل های خورشیدی

پنل خورشیدی می تواند با چندین عامل مواجه باشد مانند : جهت آرایه های خورشیدی ، زاویه پایه پنل نسبت به سطح و قابلیت تنظیم فصلی آرایه خورشیدی.

طراحی مناسب و هوشمند به افزایش بازدهی نیروگاه برق خورشیدی کمک می کند. نصب پنل باید در یک نقطه ی بدون سایه و آفتابی باشد و زاویه ی پنل طوری باشد که دقیقا روبروی خورشید قرار بگیرد. حتی اگر سلول های خورشیدی در مکان سایه و کم نور بتوانند تولید انرژی داشته باشند اما بهتر آن است که طراحی طوری انجام شود که بیشترین بازدهی را از پنل دریافت کنیم.

انواع سیستم های نیروگاه خورشیدی

انتخاب نوع سیستم نیروگاه خورشیدی

همانطور که قبلا بحث شد ، انواع مختلفی برای سیستم های PV نیروگاه برق خورشیدی وجود دارد که انتخاب نوع سیستم بستگی به شرایط و اهداف طرح توجیهی نیروگاه برق خورشیدی دارد. در ادامه به بررسی مزایا و ویژگی های یک نوع سیستم شایع و پر استفاده از انواع نیروگاه های خورشیدی می پردازیم.

• اگر علاقه مند به انرژی پاک و تجدید پذیر هستید.
• اگر به شبکه برق سراسری دسترسی دارید.
• اگر مکانی آفتابی برای نصب پنل سولار وجود دارد.

بهترین پیشنهاد برای سرمایه گذاری در بخش انرژی خورشیدی از لحاظ درآمد و توجیه اقتصادی ، نیروگاه برق خورشیدی متصل به شبکه بدون باتری می باشد. این سیستم بسیار ساده است و فقط دارای دو مولفه ی اصلی ، پنل سولار ( ماژول PV ) و اینورتر ( مبدل DC-AC ) ، می باشد. اجزای سیستم نیروگاه برق خورشیدی متصل به شبکه بدون باتری ، کارایی بیشتری نسبت به سیستم های مبتنی بر باتری دارد و این نوع سیستم ، ساده تر ، ارزان تر و آسانتر برای نصب و نگهداری می باشد. این نوع سیستم بهترین و کوتاهترین بازپرداخت و بازگشت سرمایه را نیز به خود اختصاص داده است.

پکیج های خورشیدی برای مزارع کشاورزی و باغات

هدف اولیه سیستم نیروگاه برق خورشیدی متصل به شبکه بدون باتری ، تولید برق می باشد که باید تمام یا بخشی از نیاز های مصرفی خود را کاهش یا جبران نماید. با این حال اولین قدم در سیستم تولید برق خورشیدی ( PV ) ، کاهش مصرف برق از طریق اقدامات حفاظتی و بهره وری می باشد.

برای تعیین اندازه و ابعاد پنل سولار باید مقدار مصرف انرژی سالانه یا مقدار تولید درخواستی را محاسبه نمود. در اکثر موارد ساختمانی و آپارتمانی ، 50 تا 80 درصد فضای کل پشت بام ساختمان ، قابل نصب برای پنل خورشیدی خانگی می باشد.

محدودیت های ساخت نیروگاه خورشیدی

علاوه بر آن مواردی دیگر نیز در تعیین اندازه و ابعاد آرایه PV و مقدار تولید برق نیروگاه خورشیدی تاثیر دارند ، که عبارتند از :

• محدودیت مساحت نصب پانل خورشیدی به ویژه در مناطق مسکونی و نصب بر روی پشت بام ساختمان ها
• نصب پنل فتوولتائیک در مکان بدون سایه
• محدودیت فضا برای تعمیر و نگهداری ماژول های PV
• دستور العمل های ایمنی و آتش نشانی
• محدودیت مالی و بودجه

منبع : Home Power , SEIA

تحریریه کلینیک ساختمان بیلدینگ پلاس

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