اجزاء پنل های خورشیدی

 

ساختار سلول و پنل خورشیدی

 

 

پنل خورشیدی مهمترین بخش یک سیستم برق خورشیدی است. تابش نور خورشید به پنل خورشیدی باعث تولید جریان الکتریکی می شود که در این مقاله به طور دقیق بررسی می کنیم. در توضیح اجزای پنل های خورشیدی به توضیح مختصری در مورد ویژگی مورد نیاز در پنل و بهره گیری از آیینه ها و عدسی ها در ساخت پنل می پردازیم. هم چنین در این راستا به اصول عملکرد سلول های فتوولتائیک و انواع پنل های خورشیدی اشاره خواهیم کرد.

 

سیستم-سولار-متصل-به-شبکه-با-پشتیبانی-باتری



 

  • آیینه ها و عدسی های فرنل

 در اصل، عدسی فرنل، برای نورافشانی در فواصل دور و از جمله در فانوس های دریایی ابداع گردید. این عدسی ها برای متمرکز کردن پرتوی نور، از پدیدۀ انکسار، بهره می برد.

در رابطه با مقوله پنل های خورشیدی، پژوهشگران از این عدسی ها استفاده کرده و به کمک آن ها توانسته اند با متمرکز کردن پرتوهای نور خورشید بر روی پنل موردنظر، توان دریافتی را افزایش دهند.

در عمل با تمرکز نور خورشید بر روی یک سطح کوچکتر و به واقع با افزایش شدت تابش نور خورشید می توان انرژی بیشتری را به توسط پنل جذب کرده و بازده آن را به میزان قابل ملاحظه ای افزایش داد.

هرچند که این کار با مشکلاتی توأم است که عمده ترین آن ها، بالا رفتن بیش از حد دمای پنل ها است. در عمل، بسیاری از پنل هایی که با این روش مورد آزمایش قرار گرفته اند، در اثر دمای زیاد ایجاد شدۀ ناشی از وجود عدسی فرنل، کلاً خراب شده و از کار افتاده اند.

به دلیل گرمای زیاد تولید شده در محل پنل ها، نصب آن ها باید با دقت و ظرافت خاصی صورت پذیرد که هوای اطراف قادر به عبور از وجوه مختلف آن ها بوده و عمل تهویه به گونۀ مناسبی انجام شود.

البته در مورد قابلیت اطمینان و اعتبار دراز مدت این گونه پنل ها، سؤالات زیادی مطرح است. یکی از راهکارهای جایگزین دیگر برای افزایش شدت تابش، استفاده از آیینه یا سطوح فلزی براق و صیقلی برای جمع آوری و انعکاس نورهای اطراف، به سطح پنل ها است.

با توجه به زیان های خیره شدن مستقیم به نور خورشید، باید تدبیری اندیشید که این پرتوهای نوری منعکس شده، به چشم کسی نخورند. در اکثر موارد، مشکلاتی که در راه نصب این آیینه ها وجود دارد همچنین خطرات بالقوۀ ناشی از تلاقی پرتوهای منعکس شده که می تواند برای چشم انسان ایجاد مشکل کند.

  • انواع سلول های فتوولتائیک

 

انواع-سلول های-فتوولتائیک

 

  • اصول عملکرد سلول فتوولتائیک

 

اساس-عملکرد-سلول-خورشیدی

 


بیشتر بخوانید:

اینورتر خورشیدی چه کاربردی دارد ؟

سیم کشی سیستم برق خورشیدی

معرفی انواع سیستم های برق خورشیدی


 

  • مدار معادل سلول های فتوولتائیک

   مدار معادل سلول های فتوولتائیک از یک منبع جریان و دیود به همراه یک مقاومت سری و یک مقاومت موازی تشکیل شده است.

 

مدار-معادل-سلول-فتوولتائیک

فرمول-جریان-در-سلول-فتوولتائیک

 

 

  • آرایه فتوولتائیک

   مجموع پنل های خورشیدی (فتوولتائیک)، آرایه فتوولتائیک را تشکیل می دهند؛ پنل های فتوولتائیک نیز از اجتماع ماژول های فتوولتائیک ساخته می شوند و ماژول های فتوولتائیک خود از مجموع سلول های خورشیدی به دست می آیند که این سلول ها انرژی نور خورشید را به الکتریسیته تبدیل می کنند.

 

طرح-سلول-ماژول-پنل-آرایه

ولتاژ خروجی اکثر پنل ها در زیر بار، چیزی در حدود ۱۴ الی ۱۸ ولت بوده و این رقم میزانی است که یک پنل خورشیدی واحد می تواند یک باتری ۱۲ ولتی را شارژ کند. 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 شوید. ولتاژ مزبور در پنل های بدون بار و به اصطلاح در مدار باز، رقم عادی و قابل پیش بینی است ولی وقتی خروجی آنها به یک مصرف کننده متصل شود، این ولتاژ 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 ساختار سیستم خورشیدی متصل به شبکه، ولتاژ یاد شده ممکن است به حدود چند صد ولت هم برسد.

برای سیم کشی سیستم برق خورشیدی در صورتی که بیش از یک پنل داشته باشد و تصمیم تان استفاده از یک سیستم برق خورشیدی ۱۲ ولتی است، باید پنل ها را به طور موازی به هم وصل کنید تا ضمن ثابت نگهداشتن ولتاژ خروجی، توان کلی سیستم را بالا  ببرید.

اما اگر قصد استفاده از ولتاژهای بالاتر را دارید به بیش از یک پنل نیاز دارید و برای کسب ولتاژهای بالاتر باید آنها را به صورت سری به یکدیگر متصل کنید تا به ولتاژ موردنظر دست یابید. برای مثال، اگر هدفتان تأمین یک ولتاژ ۲۴ ولتی است، باید دو پنل ۱۲ ولتی را به صورت سری به  یکدیگر وصل کنید و در صورتی که منظورتان ایجاد یک سیستم ۴۸ ولتی است، ناچار هستید چهار پنل ۱۲ ولتی را به صورت سری به هم ارتباط دهید.

وقتی هدف، تأمین این ولتاژهای بالاتر است، ابتدا باید تعدادی پنل را به صورت سری به هم متصل  کنید تا به ولتاژ موردنظر دست یابید و در مرحلۀ بعد، اگر توان بالایی مورد نظرتان است، ناچار هستید از گروه های سری شدۀ بالا استفاده کرده و آن ها را به صورت موازی به هم پیوند دهید تا به توان دلخواه برسید. 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 ساختار سیستم خورشیدی متصل به شبکه، ولتاژ یاد شده ممکن است به حدود چند صد ولت هم برسد.

 

اتصال-سری-پنل های-خورشیدی

 

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

 

اتصال-موازی-پنل های-خورشیدی

 

برای ایجاد یک آرایۀ خورشیدی می توان چندین پنل را به یکدیگر متصل ساخت. با اتصال پنل های متعدد به هم می توان به ولتاژها یا جریان های بالاتری 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 زیر، 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.

یک آرایۀ خورشیدی متشکل از چهار پنل سری شده

 یک آرایۀ خورشیدی متشکل از چهار پنل سری شده

 

هنگامی که مطابق زیر، برای ایجاد یک آرایه، چند پنل را به صورت موازی، به هم مربوط می سازید، 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 مرکب از چهار پنل موازی

 

 یک آرایۀ خورشیدی مرکب از چهار پنل موازی

 

 

  • انواع پنل های خورشیدی (فتوولتائیک)

برای تولید پنل های خورشیدی از سه فناوری مختلف استفاده می شود که هر کدام، مزایا و معایب خاص خودشان را دارند.

 

انواع-پنل-خورشیدی-مونوکریستال

 

  • پنل خورشیدی مونو کریستال (تک بلوری)

این نوع پنل شامل سلول های خورشیدی هستند که از کریستال خالص سلیکون ساخته می شوند . حدود ۱۵ تا ۲۰ درصد راندمان دارند، در آب و هوای گرم عملکرد بهتری دارند، قیمت آنها نسبتاً بالاتر است.

این پنل های خورشیدی از چندین سلول خورشیدی کوچکتر که هر کدام از یک کریستال سیلیکونی مجزا ساخته شده اند، ایجاد می گردند. بین پنل های خورشیدی رایج و در دسترس امروزی، این نمونه ها از راندمان بالاتری نسبت به سایر انواع برخوردار هستند. 

این پنل ها همه ی خصوصیات نمونه های پر بلوری را دارا هستند ولی به دلیل بالا بودن بازدهی، اگرملاک را میزان توان تولیدی در نظر بگیریم، آنها را باید کوچکترین و جمع و جورترین پنل ها به حساب آورد.

با توجه به بالا بودن هزینه ی ساخت این پنل ها، بدیهی است که قیمتشان هم بالاتر از سایر انواع خواهد بود. در حالت عادی، قیمت یک پنل تک بلوری بین ۳۵ تا ۵۰٪ بیش از پنل خورشیدی پر بلوری معادل است.

 

 

 

پنل های خورشیدی مونوکریستال

 

پنل  خورشیدی تک بلوری یا مونوکریستال

 

  • پنل خورشیدی پلی کریستال (پربلوری)

این نوع پنل شامل سلول های خورشیدی هستند که از دانه های مختلف تک کریستال ساخته می شوند. در آب وهوای گرم عملکرد آنها تحت تاثیر قرار می گیرد. قیمت نسبتاً پائین تری دارند.

این پنل ها از چندین سلول خورشیدی که هر کدام از قرص های نازکی از کریستال های سیلیکونی ساخته شده اند، تولید می گردند. بازدهی این پنل ها در تابش مستقیم نور خورشید و در مقایسه با نمونه های لایه ی نازک، بسیار بهتر و بین ۱۳ تا ۱۶٪ است.

 

پنل خورشیدی پلی کریستال

 پنل خورشیدی پر بلوری یا پلی کریستال

 

به این ترتیب طبیعی است که با در نظر داشتن یک توان خاص، مساحت اشغال شده به توسط پنل های پر بلوری، حدود ۱/۲ نمونه های لایۀ نازک بوده و به تبع آن، نصبشان در شرایط گوناگون و به ویژه حالت های دشوار ، بسیار ساده تر خواهد بود. عمر مفید این پنل ها بیشتر از نمونه های لایۀ نازک بوده و میزان مورد انتظار چیزی در حدود ۲۵ سال برآورد می شود.

در مقابل این محسنات، مهمترین مزیت پنل های لایۀ نازک این است که برق تولیدی آن ها در هوای ابری و حتی شب های مهتابی بهتر از نمونه های پر بلوری است.

فرآیند ساخت پنل های خورشیدی پر بلوری قدری پیچیده بوده و به همین لحاظ، قیمت اولیۀ آنها بین ۲۰ تا ۳۰٪ گرانتر از نمونه های لایۀ نازک است.

 

  • پنل خورشیدی لایه نازک (آمورف، بی شکل یا ساده)

ساختار کریستالی منظمی ندارند و در ضخامت های کم ساخته می شوند. تا حدی قابل انعطاف هستند و می توان آنها را روی سطوح مختلف به کار گرفت؛ اما راندمان پائینی دارند (حدود ۷ درصد).

ارزان ترین فناوری ساخت پنل های خورشیدی، نمونۀ آمورف یا بی شکل آن هاست که پنل های خورشیدی با فیلم با لایۀ نازک هم نامیده می شوند.

 

پنل های خورشیدی آمورف

 

پنل خورشیدی آمورف، بی شکل یا ساده

 

 

پنل-سولار-بی شکل

 

در بین سایر فناوری ها، این نمونه، بازدهی قابل ملاحظه ای نداشته و در نهایت تنها قادر به تبدیل ۷ % از نور دریافتی به برق است. با این وجود، پنل های مزبور، حتی در روزهای ابری هم عملکرد مناسبی داشته و به کار تولید برق خود ادامه می دهند و برخی از نمونه های آن ها حتی در زیر نور ماه هم عملکرد قابل قبولی را به نمایش می گذارند.

ساخت این پنل ها با هزینۀ بسیار اندکی همراه بوده و در حال حاضر تعدادی از شرکت های تولید كننده، پنل های ارزان قیمت بی شکل را به صورت چاپی طراحی کرده و سلول های خورشیدی را بر روی لایه ها و فیلم های نازکی نشانده و به بازار عرضه می نمایند.

به دلیل بازدهی پایین پنل های لایه ی نازک، برای تولید یک توان خاص، ابعاد این نمونه ها به مراتب بیشتر از پنل های پر بلوری (پلی کریستال) معادل است.

در نتیجه، این جور پنل ها را بیشتر در مواردی که سلول خورشیدی با محدودیت فضا مواجه نبوده و یا توان مورد نیاز از میزان کمی برخوردار باشد، به کار می برند.

علاوه بر این ها، شواهد حاکی از آن است که عمر مفید این پنل ها، کمتر از نمونه های ساخته شده با سایر فناوری ها است. از نقطه نظر اثرات زیست محیطی، ساخت پنل های لایۀ نازک با آلودگی های کربنی کمتری نسبت به سایر پنل ها همراه بوده و از این بابت، لطمات وارده در طی یک دورۀ ۱۸ تا ۳۰ ماهه جبران می گردند.

اکثر پنل های خورشیدی لایۀ نازک از توان خروجی نسبتاً اندکی برخوردارند. این پنل ها در توان های خروجی تا ۱۲۰ وات و در طرح های کوچک، مفید فایده بوده و عملکرد قابل قبولی را از خود نشان می دهند ولی برای طرح های بزرگتر مناسب نیستند چون در این صورت تعداد پنل های موردنیاز بسیار زیاد شده و هزینه های اضافی ناشی از نصب و اتصال دهی آن ها، موجب غیر اقتصادی شدنشان می گردد.

در حال حاضر تولید و استفاده از پنل های خورشیدی لایه ی نازک خیلی منطقی نیست چون به دلیل تعدد و تنوع بسیار زیاد مواد شیمیایی به کار رفته، خصوصیات آن ها با هم بسیار متفاوت بوده و به این لحاظ، در عین حالی که برخی از این پنل ها با استقبال و موفقیت قابل توجهی مواجه گردیده اند، گروه دیگر به هیچ وجه مورد استقبال واقع نشده اند. در کل دو وجه تمایز عمده ی پنل های لایه ی نازک این است که این نمونه ها در دمای بالا و همچنین هوای ابری، عملکرد بهتری از سایر انواع را ارائه می دهند. هرچند که پنل های ساخت برخی از شرکت ها، در دماهای بالاتر از کار افتاده و دوام گروهی از آنها هم بسیار کمتر از دوام سایر پنل های مشابه بوده و تنها پس از چند سال کار ، دچار مشکل می شوند.

 

پنل-سولار-لایه نازک

 

با پیشرفت فناوری و تجربیاتی که در روش های ساخت پنل های لایه ی نازک به دست آمده به نظر می رسد که ظرف چند سال آتی، عملکرد آن ها، بهتر و مناسب تر گردد.

سر منشأ بسیاری از پیشرفت هایی که ظرف ۳ ساله ی اخیر در مقوله ی فناوری خورشیدی کسب شده، ناشی از همین پنل های ساده بوده است. محصولات متنوعی از قبیل گوشی های تلفن همراه، لپ تاپ، مواد پوشش دهندۀ سقف و البسۀ مختلف، همه و همه از این فناوری بهره مند شده اند و به این ترتیب به نظر می رسد که فناوری پنل های خورشیدی لایۀ نازک در سال های پیش رو، روز به روز بهتر شود.

 

  • کدام فناوری پنل های خورشیدی، بهتر است؟

تجربه نشان داده که در اکثر کاربردها، بهره گیری از پنل های پر بلوری که هم از نظر ابعاد و هم به جهت هزینه های اولیه، از میزان معقولی برخوردار است، بهترین گزینش است. پنل های لایۀ نازک بیشتر در مواردی به کار می روند که توان موردنیاز در حد پائینی قرار داشته و در مجموع، طرح، خیلی بزرگ و مفصل نبوده و ضمناً محدودیت جا و فضا نیز مطرح نباشد. همان گونه که قبلا هم اشاره شد، چون با بالا رفتن توان موردنیاز ، ابعاد کلی پنل ها، خیلی بزرگ و زیاد می شود، این جور پنل ها بیشتر برای تولید توان های ۱۰۰ تا ۱۲۰ وات مناسب هستند.

 

  • پنل های مناسب سیستم های متصل به شبکه

اگر هدفتان نصب و راه اندازی یک سیستم برق خورشیدی متصل به شبکه است، باید اشاره کرد که در بسیاری از کشورها، نصب این گونه سیستم ها، مشمول رعایت قوانین خاصی بوده و مستلزم استفاده از دستگاه ها و ملزومات تأیید شده و استانداردی است.

برای مثال، در ایالات متحدۀ آمریکا، پنل های خورشیدی و لوازم جانبی آنها باید با مصوبه های UL همخوانی داشته باشند در حالی که در انگلستان، باید به ترتیبی عمل کرد که مقررات و قوانین وضع شده از طرف سازمان MCS رعایت و لحاظ شوند.

به هر حال در هر کجای دنیا که ساکن هستید، اگر می خواهید یک سیستم برق خورشیدی متصل به شبکه را طراحی و راه اندازی کنید، قبل از هرگونه صرف هزینه و اقدام عملی، حتما با شرکت توزیع کنندۀ برق سراسری محل موردنظر تماس حاصل کرده و از دیدگاه ها و نقطه نظرات و استانداردهای آنها آگاه شوید.

 

  • پنل های خورشیدی دست دوم (کار کرده)

مهمترین مزیت این گونه لوازم، قیمت بسیار مناسب و پایین آن هاست. از طرفی، در عمل مشاهده شده که یک پنل قدیمی و دست دوم که بین ۲۵ تا ۳۰ سال عمر دارد، هنوز قادر به کار بوده و برق مورد انتظار را به راحتی تولید و تأمین می نماید. با وجودی که همه ی فروشندگان و تولیدکنندگان توصیه می کنند که عمر مفید پنل های خورشیدی با کیفیت و مشهور، حداقل ۲۵ سال است ولی واقعیت این است که هیچکس و حتی خود آن ها نمی توانند بگویند که از عمر واقعی این وسایل، چند سال باقی مانده است. اولین پنل های خورشیدی تجارتی که امروز بعضی از آن ها بیش از ۳۰ سال عمر دارند، هنوز به خوبی کار کرده و چیزی در حدود ۸۰ تا ۹۰% از ظرفیت اولیه ی خود را عرضه می نمایند.

اجزاء و متعلقات یک سیستم برق خورشیدی

 

به هر حال، در صورتی که تمایل به خرید این گونه وسایل دست دوم داشتید بهتر است قبل از خرید،  به نکات زیر توجه کنید:

 

  • در موقع بررسی کردن پنل ها حتما یک مالتی متر ساده همراه داشته و با اجازۀ مالک، آن را در هوای آزاد و در معرض تابش نور خورشید قرار داده و با مالتی متری که همراه تان است، ولتاژ و توان خروجی را تست و آن ها را با مشخصات قید شده بر روی پلاک پنل مقایسه نمایید.
  • با ملاحظه ی ظاهر پنل ها و به محض مشاهدۀ ترک یا آثار لب پر شدگی شیشۀ رویی یا بدنه و قاب و سایر قسمت ها، از خرید آن ها امتناع کنید. همچنین دقت کنید که سلول های خورشیدی، از شیشه ی رویی جدا نشده باشند و ضمناً در حد فاصل سلول های مزبور و شیشۀ محافظ رویی، آثاری از بخار، عرق و رطوبت مشاهده نگردد.
  • اگر محاسباتتان را بر اساس بازدهی پنل های مدرن امروزی انجام داده اید، توجه داشته باشید که راندمان پنل های قدیمی بسیار کمتر از بازدهی پنل های جدید است.
  • وزن و ابعاد یک پنل خورشیدی اوایل دهه ی ۱۹۸۰، حدودا سه برابر یک پنل جدید تک بلوری و هم توان امروزی است.

 

 

  • نصب پایه های پنل های خورشیدی

پایۀ مورد نیاز برای نگهداری پنل های خورشیدی را می توان متناسب با سلیقۀ کاربر و نیازهای پروژه، طراحی کرده و یا از انواع پیش ساخته ای که در بازار موجود است، استفاده نمود. البته این گونه پایه های آمادۀ پیش ساخته به صورت منفصل بوده ولی به سادگی سر هم می شوند.

در هنگام طراحی پایه ها باید نیروی ناشی از وزش باد را هم مدنظر داشته و آن ها را به گونه ای طراحی و سرهم کرد که در مقابل بادهای شدید مقاومت کرده و به سادگی منهدم و کج نشوند.

اگر هدف، نصب یک سیستم برق خورشیدی در یک منطقۀ گرمسیری است، طراحی پایه باید طوری باشد که باعث تهویۀ کافی در قسمت پشتی پنل ها گردیده و موجبات بالا رفتن دمای اضافی آن ها را فراهم نیاورد.

ساختمان پایه باید طوری طراحی شود که امکان زاویه دادن به سلول خورشیدی به سادگی میسر باشد تا جذب و دریافت حداکثر انرژی خورشید، با دشواری همراه نگردد.

 

 

نصب-استراکچر-پنل-خورشیدی

 

 


بیشتر بخوانید:

طراحی سیستم برق خورشیدی

عوامل موثر در راندمان سیستم خورشیدی

حفاظت و ایمنی در سیستم خورشیدی


 

  • ردیاب های خورشیدی

در مورد سلول های خورشیدی نصب شده بر روی زمین یا طرح های قرار گرفته بر روی دیرک می توان از سیستم هایی که ردیاب های خورشیدی، یا “پنل گردان” هم نام دارند و مسیر عبور و جهت تابش اشعۀ خورشید را تعقیب کرده و متناسب با هر وضعیت، سلول خورشیدی را در تمامی ساعات، در بهترین حالت ممکن در راستای تابش نور خورشید قرار می دهند، استفاده نمود.

مهمترین مزیت ردیاب ها این است که این سیستم ها، میزان نور جذب شده توسط پنل ها را افزایش می دهند. استفاده از ردیاب های خورشیدی باعث می شود که در ماه های فصل تابستان، میزان دریافت انرژی تا ۵۵ % بالا رفته و در طی ماه های فصل زمستان، از افزایشی در حدود ۱۵ الی ۲۰٪ سود جست. 

در مواردی که جذب انرژی بیشتر ناگزیر باشد، خرید  یک سلول خورشیدی بزرگتر، مقرون به صرفه تر از تهیه کردن این گونه ردیاب های خورشیدی است. البته ممکن است با مواردی مواجه شوید که فضای موجود، کفاف نصب سلول خورشیدی بزرگتر را ندهد که در این صورت، تهیه کردن ردیاب ها ناگزیر خواهد بود.

 

  • ردیابی حداکثر توان در پنل های خورشیدی

بیشتر کنترل کننده های گران قیمت از قابلیت خاصی که «ردیابی حداکثر توان» نامیده می شود، سود می جویند. یک چنین کنترل کننده هایی ولتاژ دریافتی از سلول خورشیدی را به گونه ای تنظیم می کنند که بدون افت قابل ملاحظۀ در توان که ناشی از تغییر ولتاژ است، ولتاژ مناسب شارژ کردن باتری ها را در اختیارشان می گذارد.

اگر به جای بهره گیری از یک کنترل کنندۀ ساده و معمولی که در مدار داخلی آن از یک رلۀ مکانیکی استفاده می شود، از یک نمونه ی MPPT استفاده کنید، قادر به جذب ۲۰٪ توان بیشتر از سلول خورشیدی خواهید بود.

 

ردیاب-نقطه-حداکثر-توان-MPPT-اشنایدر

 

در صورتی که توان تولیدی سلول خورشیدی کمتر از ۱۲۰ وات است، تهیه کردن یک کنترل کنندۀ مجهز به MPPT اقتصادی نبوده و روش مقرون به صرفه تر برای افزایش توان، اضافه کردن پنل های خورشیدی است.

هرچند، اگر شرایطی مهیا شد که احساس کردید حق انتخاب دارید، تهیه کردن یک نمونه از این نمونه کنترل کننده ها، سرمایه گذاری بسیار مفید و خوبی است.

غیر از دو جور کنترل کنندۀ اشاره شده، نمونۀ دیگری هم در دسترس است که در آن از «مدولاسیون پهنای پالس» استفاده شده و به کنترل کننده PWM موسوم است. در این روش، با نزدیک شدن شارژ باتری به حداکثر میزان مجاز آن، توان داده شده به باتری به تدریج و با یک شیب ملایم، یک روند نزولی به خود می گیرد.

خصوصیت اشاره شده موجبات افزایش عمر باتری را فراهم می سازد. کنترل کننده های PWM پیچیده تر و پیشرفته تر از سایر نمونه ها بوده و ب خاطر عدم استفاده از رله ها و کنتاکت های مکانیکی در آنها، دوام طولانی تر و عملکرد دقیق تری دارند.

نمودار-حداکثر-توان-و-مقایسه-MPPT-PWM

 

از جهت مقایسۀ قیمت، نمونه های PWM ارزان تر از مدل های MPPT هستند. به جهت اهمیتی که ردیابی حداکثر توان دارد، آشنایی مختصری با این خصوصیت کنترل کننده های خورشیدی که در واقع به ارتباط مابین ولتاژهای مختلف خروجی پنل ها و جریانات متناظر آنها باز می گردد، مفید خواهد بود.

منحنی-توان-سلول-و-ماژول های-فتوولتائیک

یادآور می گردد که توان، حاصلضرب ولتاژ و جریان است. در این صورت بالاترین ولتاژ ثبت شده ی یک پنل خورشیدی در حالت بی باری آن یعنی هنگامی که ترمینال های خروجی به هیچ مصرف کننده ای متصل نبوده و جریانی از مدار نمی گذرد، رخ می دهد و بالعکس، کمترین ولتاژ و به عبارت دیگر صفر شدن آن به بروز اتصال کوتاه در مدار متصل به خروجی پنل ها بر می گردد که در طی آن، جریان عبوری یا اتصال کوتاه به بیشترین مقدار خود رسیده و همزمان، ولتاژ صفر می گردد.

بارفع کردن حالت اتصال کوتاه و ارتباط خروجی پنل به یک مصرف کننده و قرار گرفتن آن در معرض اشعۀ خورشید، متناسب با شدت و ضعف تابش و زاویۀ قرارگیری پنل ها، ضمن تثبیت تقریبی شدت جریان، ولتاژ به تدریج رو به افزایش می گذارد.

ثابت ماندن میزان جریان دیری نپائیده و از یک محدودۀ خاص به بعد، افزایش ولتاژ موجب کاهش جریان شده و ازدیاد مجدد ولتاژ، کاهش جریان را با آهنگ نزولی بسیار شدیدتری همراه می سازد تا در نهایت، آن را به صفر برساند.

همان طوری که اشاره شد، چون توان حاصل ضرب شدت جریان و ولتاژ متناظر آن است، بدیهی است که در حالت بی باری یا اتصال کوتاه، توانی کسب نشده و اندازه اش صفر خواهد بود. توان مفید و به ویژه، حداکثر توان را باید در نقطۀ خاصی از این منحنی، که هم ولتاژش نسبتاً زیاد باشد و هم شدت جریان خیلی کاهش پیدا نکرده، جستجو کرد.

پنل های ساخت تولیدکنندگان مختلف، از منحنی  IV متفاوتی بهره برده و یک نمونه از آن را در اختیار مصرف کننده یا خریدار قرار می دهند. البته نباید فراموش کرد که نمودارهای داده شده از طرف سازندگان در شرایط استاندارد (یعنی دمای ۲۵ درجه سانتیگراد و یک شدت تابش خاص) تهیه شده و با شرایط مناطق گوناگون کاملاً تطابق ندارند.

در عمل، یک کنترل کنندۀ مجهز به MPPT به شکل الکترونیکی و به صورت مداوم، به منحنی IV پنل ها نظارت داشته و شرایطی را فراهم می آورد که متناسب با امکانات موجود، از بیشترین توان قابل دریافت، بهره برداری شود.

 

  • ارتباط شدت تابش نور خورشید با ولتاژ، جریان و حداکثر توان در سیستم های فتوولتائیک

فراموش نکنید که شدت تابش نور خورشید متغیر بوده و از صفر وات بر مترمربع در سپیدۀ صبح تا ۱۰۰۰ وات بر مترمربع یا شاید کمی بیشتر، در ساعات میانی روز، در نوسان است.

با زیاد شدن تدریجی شدت تابش، ولتاژ خروجی تقریباً و با اندکی بالا و پایین، ثابت بوده و پارامتری که تغییر می کند، شدت جریان قابل ارائه از طرف پنل ها است. در شکل زیر نموداری مشاهده می گردد که ارتباط IV های گوناگون به ازای شدت تابش های مختلف را نشان می دهد.

همان گونه که از روی نمودارها استنباط  می شود، تغییر مکان نقاط حداکثر توان، از یک روند خطی سود می جوید که تصویر آن بر روی محور افقی (ولتاژ)، موجب ایجاد یک ولتاژ کم و بیش ثابت می گردد.

 

 

تأثیر شدت تابش نور خورشید بر ولتاژ و شدت جریان خروجی پنل های خورشیدی

 

تأثیر شدت تابش نور خورشید بر ولتاژ و شدت جریان خروجی پنل های خورشیدی

 

 

به عبارت دیگر، با تغییر شدت تابش، منحنی ها در راستای عمودی جابجا شده و در جهت افقی، اتفاق خیلی مهمی رخ نمی دهد و به روایتی، با تغییر شدت تابش ، ولتاژ خروجی، کم و بیش ثابت باقی مانده ولی شدت جریان تغییر می یابد و به تبع آن، نقطۀ حداکثر توان نیز در جهت عمودی جابجا می شود و به این لحاظ ، طراحان سیستم های برق خورشیدی به تأثیر تغییر شدت تابش بر عوض شدن ولتاژ، خیلی توجه نکرده و در عوض، دقت نظر بیشتری را متوجه تغییرات دما می نمایند. علت این است که به مجرد طلوع آفتاب و با رسیدن شدت تابش به حدود ۲۰۰ وات بر متر مربع، ولتاژ خروجی پنل به حدود ۹۰٪ از میزان بی باری خود می رسد. هرچند که لازمۀ کسب حداکثر ولتاژ ، بالا رفتن خورشید در آسمان و زیاد شدن شدت تابش است.

 


بیشتر بخوانید:

انتخاب باتری مناسب سیستم های خورشیدی

بررسی محل نصب سیستم خورشیدی

مهم ترین کاربردهای انرژی خورشیدی


 

  • پیش بینی گسترش های بعدی

یکی از مواردی که در هنگام بررسی و گزینش کنترل کننده های خورشیدی باید مدنظر داشت این است که شدت جریان مجاز نمونۀ انتخابی، باید قدری بالاتر از میزان موردنیاز واقعی باشد.

در این صورت اگر در آینده بخواهید مصرف کننده های دیگری را به سیستم اتصال داده و یا پنل های جدیدی را به سلول خورشیدی اضافه نمایید، در هزینۀ ناشی از تعویض کنترل کنندۀ قدیمی با نمونۀ جدید، صرفه جویی کرده اید.

 


سایر نیروگاه های تجدیدپذیر : 

 

در صورتی که سوالی در خصوص مطالب بیان شده دارید می توانید در قسمت نظرات از ما بپرسید یا با ارائه پیشنهادات خود، ما را در بالا بردن کیفیت مقالات یاری کنید. 

مقالات مرتبط

نظرات