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.
 
سلول خورشیدی معکوس؛ فناوری فتوولتائیک جدید تولید برق در شب

سلول خورشیدی معکوس؛ فناوری فتوولتائیک جدید در طول شب هم برق تولید خواهد کرد. طراحی تازه‌ی سلول‌های فتوولتائیک می‌تواند یک چهارم انرژی تولیدی سلو ل‌های خورشیدی معمولی را در ساعات تاریکی شب تولید کند.

اطلاعات بیشتر
16 بهمن 1398
نظرات