برق خورشیدی (فتوولتائیک)

برق خورشیدی (فتوولتائیک)

برق خورشیدی (فتوولتائیک)

8 مرداد 1397

بي­ ترديد يکي از مهمترين فعاليت­ هاي کشورهاي پيشرفته در کاهش مصرف انرژي­ هاي ناپاک، گسترش تکنولوژي­ هايي است که از منابع تجديدپذير و نامحدود انرژي استفاده مي ­کنند. اين موضوع تاثير فراواني را هم بر اقتصاد و هم بر محيط زيست در پي خواهد داشت. بدين معني که با استفاده از منابع تجديدپذير انرژي از پايان منابع فسيلي سوخت جلوگيري شده و مضرات زيست محيطي آنها نيز ايجاد نخواهد شد. تا زمانيکه از منابع انرژي تجديدپذير استفاده شود، سيستم­ هاي فتوولتائيک يکي از بهترين راه ­هاي توليد انرژي از خورشيد خواهند بود ماده اوليه به كار رفته در سيستم­هاي برق خورشيدي (فتوولتائيك)، سيليكون است. زمانيكه صفحه­ هاي سيليكون در معرض تابش نور خورشيد قرار مي ­گيرند، جريان الكتريكي مستقيم DC در آنها توليد مي­ شود. پنل ­هاي فتوولتائيك نسبت به تابش­ هاي مستقيم و پراكنده عكس العمل نشان مي­ دهند. اما مقدار خروجي انرژي الکتريکي با افزايش مقدار تابش نور يا پرتو افكني بيشتر، افزايش مي­ يابد.

برق خورشيدي (فتوولتائيک):
    بي­ ترديد يکي از مهمترين فعاليت­ هاي کشورهاي پيشرفته در کاهش مصرف انرژي­ هاي ناپاک، گسترش تکنولوژي­ هايي است که از منابع تجديدپذير و نامحدود انرژي استفاده مي ­کنند. اين موضوع تاثير فراواني را هم بر اقتصاد و هم بر محيط زيست در پي خواهد داشت. بدين معني که با استفاده از منابع تجديدپذير انرژي از پايان منابع فسيلي سوخت جلوگيري شده و مضرات زيست محيطي آنها نيز ايجاد نخواهد شد. تا زمانيکه از منابع انرژي تجديدپذير استفاده شود، سيستم­ هاي فتوولتائيک يکي از بهترين راه ­هاي توليد انرژي از خورشيد خواهند بود ماده اوليه به كار رفته در سيستم­هاي برق خورشيدي (فتوولتائيك)، سيليكون است. زمانيكه صفحه­ هاي سيليكون در معرض تابش نور خورشيد قرار مي ­گيرند، جريان الكتريكي مستقيم DC در آنها توليد مي­ شود. پنل ­هاي فتوولتائيك نسبت به تابش­ هاي مستقيم و پراكنده عكس العمل نشان مي­ دهند. اما مقدار خروجي انرژي الکتريکي با افزايش مقدار تابش نور يا پرتو افكني بيشتر، افزايش مي­ يابد.
 
 اجزاي سيستم­هاي فتوولتائيک (برق خورشيدي)

1- سلول­هاي فتوولتائيک(مولد برق خورشيدي)
 اين سلول­ ها مربع ­هاي نازک، ديسک ­ها يا فيلم ­هايي از جنس نيمه هادي هستند که ولتاژ و جريان کافي را در زمان قرار گرفتن در معرض تابش نور خورشيد، توليد مي ­کنند.

2- کنترل کننده شارژ
 تجهيزاتي هستند که ولتاژ باتري­ ها را تنظيم و کنترل مي­ کنند و از آسيب­ هاي احتمالي وارد بر باتري­ ها جلوگيري مي­ کنند.

3- ذخيره کننده باتري خورشيدي
 وسيله ايست که انرژي الکتريکي توليدي DC را در خود ذخيره مي­ کند. بخاطر وجود تغيير در ميزان شدت تابش پرتوهاي خورشيدي در طول روز و در فصول مختلف، يك باتري به منظور ذخيره كردن انرژي الكتريكي توليدي توسط آرايه‌هاي فتوولتائيك و به عنوان يك عامل واسط بين آرايه‌هاي خورشيدي و مصرف كننده انرژي الكتريكي براي بهره‌وري بيشتر مورد نياز مي‌باشد.
 
4- مبدل (اينورتر)
وسيله ايست که جريان DC را به جريان AC براي مصرف، تبديل مي­ کند.

انواع سيستم­هاي فتوولتائيک

1- سيستم­هاي فتوولتائيک ساخته شده با باتري شارژي
 فانوس­ هاي خورشيدي و شارژرهاي فتوولتائيک مورد استفاده در باتري­ هاي راديو، از اين نمونه بوده و بازار فروش مناسبي دارند. در اين سيستم همه اجزاء يکپارچه شده و بجاي باتري ­هاي يکبار مصرف، از باتري ­هاي قابل شارژ استفاده مي­ شود.

2- سيستم­هاي استفاده در روز
ساده­ ترين و ارزانترين سيستم ­هاي فتوولتائيک براي استفاده در روز طراحي شده اند. اين سيستم ­ها معمولاً شامل مدول­ هايي مي­ شوند که ابزار ذخيره سازي ندارند و مستقيماً با تابش خورشيد، الکتريسيته توليد مي کنند. برخي فن­ ها، دمنده­ ها يا پره­ هاي توزيع انرژي حرارتي در سيستم ­هاي گرمايش آب، و نيز وسيله­ هاي استفاده کننده، از انرژي خورشيدي چون ماشين ­هاي حساب و ساعت ­هاي مچي از اين دسته­ اند.

3- سيستم جريان مستقيم (DC ) با باتري ذخيره خورشيدي
براي استفاده از سيستم­ هاي فتوولتائيک در شب يا مواقع ابري، از سيستم ­هاي مجهز به باتري ذخيره استفاده مي­ شود. اجزاي اصلي اين سيستم يک مدول فتوولتائيک، کنترل کننده­ هاي شارژ، باتري­ هاي ذخيره و ساير وسايل است.
سيستم ­هاي با باتري ذخيره مي ­توانند شامل وسايل کوچکي مانند چراغ قوه با يک باتري تا ابزار آلات بزرگ با تعداد زيادي باتري صنعتي باشند. نکته مهم در مورد باتري ­هاي شارژي آنست که بايد بمنظور دوام بيشتر، بطور کامل تخليه شوند و سپس کاملا شارژ گردند. اندازه و شکل منبع باتري بايد متناسب با عملکرد ولتاژ سيستم، مقدار استفاده در شب، شرايط آب و هوايي محل و ... طراحي گردند. در برخي از اين سيستم­ ها يک کنترل کننده شارژ، طراحي شده است که از شارژ بيش از حد باتري ­ها يا تخليه غيرعادي آنها با قطع اتصال مدول از منبع باتري، جلوگيري مي­ کند و اين موضوع در حفظ کيفيت و دوام باتري موثر است.

4- سيستم ­هاي خورشيدي جريان مستقيم تغذيه کننده جريان متناوب
مدول­ هاي فتوولتائيک در اثر تابش آفتاب انرژي الکتريکي DC را توليد مي کنند. اما اکثر لوازم الکتريکي به انرژي AC نيازمندند. لذا سيستم­ هاي فتوولتائيک بايد مبدلي را جهت تبديل جريان DC به AC داشته باشند، اين مبدل­ ها انعطاف پذيري سيستم را افزايش داده و تسهيلاتي را ايجاد مي­ کنند. اما افزايش هزينه را نيز در پي دارند.

5- سيستم ­هاي برق خورشيدي متصل به شبکه شهري
اين سيستم­ ها به باتري ذخيره نيازي ندارند. چون خود شبکه برق، عمل ذخيره سازي انرژي را انجام مي­ دهد. انرژي اضافي توليد شده را مالک سيستم به شبکه شهري مي­ فروشد و درصورت نياز از شبکه شهري دريافت مي­ک ند. بر اين اساس شرايطي بايد فراهم شود تا خريد و فروش انرژي بين مالک و شبکه شهري امکانپذير باشد. بدين منظور برخي از کمپاني هاي شبکه برق شهري کنتورهايي را به مشتريان خود مي­دهند که مقدار خريد و فروش الکتريسيته را معين مي­ کند.

مزاياي تکنولوژي فتوولتائيک (توليد برق خورشيدي)

دوام:
تکنولوژي بکار رفته در ساخت مدول­ هاي فتوولتائيک از مصالح بادوامي است. در گذشته دوام سيستم ­ها را حدود 10 سال در نظر مي­ گرفتند اما با پيشرفت­ هاي انجام شده، متوسط عمر مفيد اين سيستم ­ها به 25 سال رسيده است.

هزينه­ هاي پايين حفظ و نگهداري:
 در سيستم منابع تجديدناپذير، هزينه­ هاي حمل و نقل مواد و نيروي کار بسيار بالا است. اما درسيستم­ هاي فتوولتائيک چنين هزينه­ هايي در چرخه توليد وجود ندارد. زيرا سيستم به بازرسي­ هاي دوره­اي و نگهداري با هزينه اندک نياز دارد.
 
عدم نياز به مواد سوختي:
در سيستم ­هاي فتوولتائيک نيازي به منابع سوختي فسيلي و ... نمي­ باشد. بنابراين مضرات زيست محيطي ناشي از اين منابع و هزينه ­هاي حمل و نقل و انبارداري آنها حذف مي­ شود.

کاهش آلودگي صوتي:
سيستم ­هاي فتوولتائيک بدون حرکت و کاملا بي صدا بوده و آلودگي صوتي ندارد.

قابليت نصب و راه اندازي سيستم ­هاي فتوولتائيک در ظرفيت­ هاي گوناگون:
با توجه به مدول­ هاي پيش ساخته در اين سيستم ­ها مي توان الکتريسيته را در مقياس­ هاي مختلف توليد کرد. چنانچه با سيستم­هاي فتوولتائيک مي­توان از چند ميلي وات تا چندين مگاوات انرژي بدست آورد. اگر اين سيستم را بصورت مدول­ هاي کوچک و منفرد استفاده کنيم، براي نيازهاي بسيار ناچيز و اگر در مزرعه­ اي مجموعه ­اي از آرايش­ هاي گسترده فتوولتائيک را بکار بريم، نيروگاه خورشيدي عظيم را ايجاد کرده­ ايم.

عدم وابستگي به شبکه برق شهري:
در مواقعي که انتقال برق شهري امکانپذير نباشد، مي­توان از اين سيستم ­ها بهره ­گيري کرد زيرا بصورت مستقل الکتريسيته توليد کرده و نيازي به نگهداري فراوان ندارند. پس در مناطق دورافتاده و صعب العبور، استفاده از اين سيستم ­ها گزينه مناسبي خواهد بود.

دوام اجزاء فتوولتائيک:
 مدت کارکرد مدول­ هاي خورشيدي،در سال­هاي گذشته بطور متوسط 10 سال در نظر گرفته مي­شده ليکن با پيشرفت ­هاي فني ميانگين زمان کارکرد مدول­ها به 25 سال رسيده است. بسياري از اجزاء و مواد اوليه اين مدول ­ها قابل بازيافت و استفاده ­اند. مثلا شيشه ­ها، جعبه ­­هاي پلاستيکي و کلاف­ هاي فلزي نصب و ... قابل استفاده مجدداند. اما بازيافت برخي از اجزا چون نيمه هادي­ ها و ... امکانپذير نيست.
 
مقاله ها
نظرات