اجزاء و متعلقات یک سیستم برق خورشیدی

 

اجزاء و متعلقات یک سیستم برق خورشیدی

 

  • پنل های خورشیدی

طبیعی است که قسمت اصلی و به واقع قلب یک سیستم برق خورشیدی را پنل یا پنل های آن تشکیل می دهند. پنل ها در انواع مختلفی تولید می شوند.

پنل های انرژی مورد نیاز خود را از خورشید تأمین می کنند لذا هرچه انرژی خورشید بیشتر باشد، توان دریافتی آن ها هم بیشتر خواهد بود. پنل ها در غیاب اشعه ی مستقیم نور خورشید، یعنی در سایه هم برق تولید می کنند ولی اندازه ی آن بسیار اندک و مختصر می باشد.

ولتاژ خروجی اکثر پنل ها در زیر بار، چیزی در حدود ۱۴ الی ۱۸ ولت بوده و رقم مزبور میزانی است که یک پنل خورشیدی واحد به کمک آن قادر به شارژ یک باتری ۱۲ ولتی می گردد.

اگر سرسیم های یک ولت متر را به ترمینال های خروجی یک پنل خورشیدی که به هیچ مصرف کنندهای متصل نیست ارتباط دهید، ممکن است با رقمی تا حدود ۲۶ ولت هم مواجه گردید.

ولتاژ مزبور در پنل های بدون بار و به اصطلاح در مدار باز، رقم عادی و قابل پیش بینی می باشد ولی به مجرد اتصال خروجی آنها به یک مصرف کننده، ولتاژ یاد شده افت کرده و به حوالی ۱۴ تا ۱۸ ولت می رسد.

با اتصال سری پنل ها به هم می توان ولتاژهای بالاتری را ایجاد نمود. اندازۀ معمولی این ولتاژها در سیستم های مستقل از شبکه، ۲۴ یا ۴۸ ولت بوده و در طرح های متصل به شبکه، ولتاژ یاد شده ممکن است به حدود چند صد ولت هم برسد.

با اتصال موازی پنل ها به هم، ولتاژ خروجی آرایه، معادل ولتاژ هر یک از پنل ها بوده ولی میزان توان افزایش می یابد.

برای ایجاد یک آرایۀ خورشیدی می توان چند یا چندین پنل را به یکدیگر متصل ساخت. با اتصال پنل های متعدد به هم می توان به ولتاژها یا جریانات افزونتری دست یافت.

وقتی چند پنل را به یکدیگر متصل می سازید، فارغ از اینکه آن ها به صورت سری یا موازی به هم مرتبط شده باشند، توان کلی سیستم افزایش می یابد.

هنگامی که مطابق شکل (۱)، پنل ها به صورت سری به هم وصل می شوند، ولتاژ و توان هر پنل به ولتاژ و توان پنل بعدی افزوده شده و در مجموع، ولتاژ و توان آرایه افزایش می یابد.

هنگامی که مطابق شکل (۲)، برای ایجاد یک آرایه، چند پنل را به صورت موازی، به هم مربوط میسازید، ولتاژ خروجی، معادل میانگین ولتاژ هر یک از پنل ها بوده و برای دستیابی به توان های بالاتر، وات هر یک را به دیگری می افزائيد.

 

یک آرایۀ خورشیدی متشکل از چهار پنل سری شده

 

شکل (۱) یک آرایۀ خورشیدی متشکل از چهار پنل سری شده

 

 

 

یک آرایۀ خورشیدی مرکب از چهار پنل موازی

 

شکل (۲) یک آرایۀ خورشیدی مرکب از چهار پنل موازی

 

 

  • باتری ها

به استثنای سیستم های متصل به شبکه که آرایۀ خورشیدی مستقیماً به یک اینورتر ارتباط می یابد، پنل های خورشیدی به ندرت برای راه اندازی مستقیم مصرف کننده ها به کار گرفته می شوند.

علت این است که میزان توان دریافتی پنل های خورشیدی، متناسب با شدت و ضعف تابش خورشید، تغییر می کند. در این صورت، با بالا و پایین رفتن توان موجود، برق مزبور، قابل استفاده در بسیاری از مصرف کننده های حساس، نخواهد بود.

یک سیستم برق خورشیدی متصل به شبکه به گونه ای طراحی می شود که اینورتر، این نوسان در توان تولیدی را مدیریت کرده و خود را با آن وفق می دهد و در صورتی که تقاضای مصرف افزایش یابد، کمبود آن از طریق برق شبکه تأمین می گردد. این در حالی است که در سیستم های مستقل یا نمونه های متصل و متکی به شبکه، باتری ها، انرژی تولیدی را ذخیره کرده و آن را به صورت ثابت و یکنواختی در اختیار مصرف کننده ها قرار می دهند.

انرژی تولیدی پنل ها معمولاً در باتری های “سرب-اسیدی” با سیکل یا چرخه ی عمیق ذخیره می گردد. این باتری ها شباهت زیادی به باتری های ۱۲ ولتی اتومبیل دارند.

ولی به دلیل تفاوتی که در ساختمان داخلی شان وجود دارد، آن ها را می توان چند صد بار مورد شارژ و دشارژهای قابل ملاحظه ای قرار داد.

با وجودی که ولتاژ اکثر این باتری ها ۱۲ ولت است ولی آن ها را در نمونه های ۶ ولتی نیز تولید می کنند. برای دستیابی به توان های بالاتر، باتری های یاد شده را می توان مثل پنل های خورشیدی، به صورت سری یا موازی به هم اتصال داد. در این جا هم اتصال سری، موجب بالا رفتن ولتاژ و توان کلی مجموعه ی باتری ها شده و با ارتباط دهی موازی، ضمن ثابت ماندن ولتاژ ، شدت جریان دریافتی و به تبع ) آن، توان افزایش می یابد.

 

 

 

  • کنترل کننده

به جز سیستم های متصل به شبکه، در سایر موارد و طرح ها، سیستم های برق خورشیدی به کنترل کننده ای نیاز دارند که بر جریان داده شده به باتری یا دریافتی از آن نظارت نماید. در صورتی که باتری یا باتری ها با شارژ مازاد (اوور شارژ) و غیر ضروری مواجه گردند، خراب شده و به سرعت از بین می روند. شرایط مشابه در خرابی باتری ها زمانی رخ می دهد که سیستمی فاقد کنترل کننده بوده و باتری ها کاملا تخلیه یا دشارژ شوند. حلال این مشکل، وسیله ای بنام کنترل کننده یا  کنترلر می باشد.

البته در پاره ای از شرایط و بخصوص در مورد سیستم های برق خورشیدی کوچک ممکن است نیاز چندانی به وجود کنترل کننده احساس نشود. مثالی از این دست، طراحی و نصب پنل خورشیدی کوچکی است که در قسمتی از خودرو، فرضا روی داشبورد و زیر شیشه ی جلو و یا روی سینی عقب، در حد فاصل بلندگوهای پشتی قرار گرفته و مناسب حال وسایط نقلیه ای است که معمولاً مدت قابل توجهی به حال خود رها شده و باتری آن ها، توان و کارآیی مناسب خود را از دست می دهد.

واقعیت این است که توان خروجی این گونه پنل ها آنقدر زیاد نیست که پس از تکمیل شارژ باتری و ادامه یافتن جریان، بتوانند صفحات داخلی باتری را تخریب کرده و یا آب اسید آن را تبخیر نمایند.

هرچند که این گونه کاربردها نادر بوده و در اکثر موارد، همه ی سیستم برق خورشیدی برای نظارت و مدیریت بر شارژ و دشارژ باتری و نگهداری آن در وضعیت مناسب ، به کنترل کننده ها نیاز دارند.

 

 

 

  • اینورتر

برق تولیدی یک سیستم برق خورشیدی از ولتاژ پائینی برخوردار بوده و ماهیتاً از نوع DC یا مستقیم است در حالی که برقی که در سیم کشی منازل موجود است، ولتاژ بالایی داشته و از نوع AC یا متناوب می باشد کار می کنند، راه اندازی و تغذیه کنید، به وسیله ای بنام اینورتر نیاز پیدا خواهید کرد که علاوه بر تغییر دادن ولتاژ و رساندن آن به ولتاژ برق شهر ، ماهیت آن را هم از DC به AC تغییر دهد.

 

 

 

  • لوازم برقی

آخرین قسمتی که در هنگام طراحی سیستم های برق خورشیدی باید مورد کند و کاو قرار گیرد، وسیله یا وسایلی است که باید به توسط برق تولیدی، تغذیه و راه اندازی گردند.ولتاژ کار اكثر سیستم های خورشیدی، پایین می باشد.

به جز سیستم های متصل به شبکۀ صرف، در بقیه ی حالت ها، این حق انتخاب وجود دارد که بتوان پاره ای از مدارها و وسایل را با برق DC و الباقی را از طریق یک اینورتر ، با برق AC تغذیه نمود (که خود موجب اضافه شدن یک وسیلهی دیگر به مدار و پایین آمدن بازده سیستم میگردد).

به دلیل پرطرفدار بودن کاروان ها و قایق های تفریحی کوچک، سازندگان و کارخانجات مختلف، بسیاری از تولیدات خود مثل: لامپ های روشنایی، یخچال، فر، قوری برقی، تستر، قهوه ساز، سشوار، جاروبرقی، رادیو، تلویزیون، تهویه مطبوع، ماشین ظرفشویی و لپ تاپ را به گونه ای عرضه می کنند که با برق های ۱۲ یا ۲۴ ولت DC هم عمل می نمایند.

و باز به دلیل رایج و همه گیر شدن سیستم های برق خورشیدی، بسیاری از تولیدکنندگان، محصولات خود از جمله: یخچال، فریزر و ماشین ظرفشویی را به صورت نمونه های کم مصرف هم به بازار عرضه کرده اند که مورد استقبال دارندگان سیستم های برق خورشیدی و توربین های بادی واقع شده اند. در کنار همه ی این ها باید توجه داشت که بسیاری از لوازم دستی و پرتابل مثل دستگاه های پخش MP3 و تلفن های همراه، علاوه بر امکان شارژ و عملکرد با برق شهر، با برق ۱۲ ولت DC هم کار می کنند.

 

 


بیشتر بخوانید:

اجزاء و متعلقات یک سیستم برق خورشیدی

سیستم های برق خورشیدی

برق و گرمایش خورشیدی

برق خورشیدی و محیط زیست


 

  • فرآیند طراحی پنل خورشیدی

در نصب موفقیت آمیز یک سیستم برق خورشیدی هفت مورد را باید در نظر گرفت که عبارتند از :

  • منظور و هدف از انجام پروژه
  • در نظر گرفتن میزان انرژی خورشیدی موجود
  • بررسی و موقعیت سنجی مکان موردنظر
  • برآورد میزان انرژی موردنیاز
  • تعیین اندازۀ سیستم برق خورشیدی
  • انتخاب قطعات لازم و برآورد هزینه ی خرید آن ها
  • در نظر گرفتن جزئیات

متناسب با بزرگی و کوچکی پروژه، فرآیند طراحی ممکن است خیلی پیچیده یا بسیار ساده باشد. برای مثال اگر هدف، تأمین روشنایی، یک انباری یا اتاقک با برق خورشیدی باشد، کل مراحل طراحی را میتوان در کمتر از نیم ساعت انجام داد.

اما از طرف دیگر، اگر مقصود، نصب یک سیستم برق خورشیدی در یک محل تجاری و بانیت تأمین یک سیستم برق اضطراری در هنگام قطع برق شبکه باشد، مراحل مختلف طراحی، زمان زیادتری را می طلبد.

تفاوتی نمی کند که طرح موردنظر کوچک و مختصر باشد یا بزرگ و مفصل، قطعات مورد استفاده در طراحی یک سیستم روشنایی از نمونه های دست دوم و کارکرده بوده یا همگی آکبند و سرهم نشده باشند؛ در هر دو صورت، این اصول اساسی در روند طراحی باید مراعات شوند. به این ترتیب می توانید مطمئن باشید که از بیشترین کارایی سیستم تان بهره گرفته و طرح پیاده شده، هر آنچه را که برای آن در نظر گرفته شده، به خوبی انجام می دهد.

 

 

 

مقالات مرتبط