برق و گرمایش خورشیدی

 

برق و گرمایش خورشیدی

برق خورشیدی از تابش نور خورشید به سلول های خورشیدی تعبیه شده در پنل های خورشیدی تولید می گردد. این پدیده با سیستم های تأمین آب گرم و یا گرمایش خورشیدی که در آنها از انرژی خورشید برای بالا بردن دمای آب یا هوا بهره گرفته می شود، کاملاً متفاوت است.

اگر هدفتان این است که برای تأمین گرمایش از انرژی خورشید استفاده کنید، در نظر داشته باشید که بازده سیستم های گرمایش خورشیدی بسیار بهتر از نمونه های تولید کنندۀ برق خورشیدی بوده و برای تأمین یک میزان انرژی مشخص، به پنل ها یا به عبارت دیگر، کلکتورهای کوچکتری نیاز خواهید داشت.

هرگاه صحبت از برق خورشیدی می شود، پای سلول های فتوولتائیک (یا اختصاراً PV) که در قالب پنل های خورشیدی به تولید برق می پردازند هم به میان کشیده می شود.

در این مقاله، هر جا که به پنل های خورشیدی اشاره می شود، منظور، مجموعه یا سیستم هایی است که با داشتن سلول های فتوولتائیک قادر به تولید برق از انرژی خورشید بوده و با سیستم های گرمایش خورشیدی هیچ سنخیتی ندارند.

 

نصب-سیستم-سولار-روی-سقف-ساختمان های-صنعتی

 

 

  • منشأ توان خورشیدی

در اعماق خورشید و قسمت مرکزی این کرۀ سوزان، واکنش های هسته ای عظیمی رخ می دهند که موجب انتشار تابش های شدیدی از آن می گردد. این تابش ها به نوبۀ خود باعث ایجاد فوتون ها یعنی حامل های انرژی نوری می گردند. فوتون ها فاقد جرم فیزیکی بوده ولی مقادیر قابل توجهی از انرژی را با خود حمل کرده و بالطبع ، از تکانه با اندازۀ حرکت بالایی برخوردارند. فوتون های مختلف، حامل انرژی های نوری با طول موج های گوناگونی هستند. برخی از آنها حامل نور نامرئی (مادون قرمز و ماوراء بنفش) بوده و گروهی دیگر نورهای مرئی (سفید) را انتقال می دهند.

فوتون ها به تدریج و از مرکز خورشید، راهی سطح خارجی آن می شوند. گاهی اوقات این نقل و انتقال و جابه جایی ممکن است چیزی در حدود یک میلیون سال به طول بیانجامد! ذرات یاد شده پس از رسیدن به سطح خارجی خورشید با سرعتی در حدود یک میلیارد کیلومتر بر ساعت در فضا منتشر می شوند. با همۀ این ها، هر فوتونی که از سطح خورشید در فضا پراکنده می شود، در حدود هشت دقیقه بعد به سطح سیارهی ما، یعنی زمین می رسد.

در این مسیر طولانی، یعنی فاصلۀ خورشید تا زمین، پاره ای از فوتون ها به سایر ذرات موجود، در فضا برخورد کرده و از مسیر خود منحرف می شوند و در تصادم با هر چیزی که جاذب تابش های خورشیدی باشد، گرما تولید می کنند. علت این که در یک روز آفتابی گرمتان می شود این است که بدن شما فوتون های ساطع شده از خورشید را جذب می نماید. اتمسفر یا جو زمین، بسیاری از این فوتون ها را قبل از رسیدن به سطح خود جذب می نماید.

این، یکی از دو علتی است که باعث می شود در اواسط روز، خورشید را گرم تر احساس کنیم. در این ساعات، خورشید تقریباً در بالای سرمان واقع شده و فوتون ها برای رسیدن به سطح زمین، مسیر کوتاه تر یا به عبارت دیگر، لایه نازک تر و دقیق تری از جو اطراف سیارهی ما را می پیمایند، در حالی که در حوالی غروب و ساعات پایانی روز، چون خورشید در حال غروب کردن بوده و اشعۀ آن به صورت مایل به زمین می تابد، فوتون ها مسیر طولانی تر، غلیظ تر و  متراکم تری را طی می کنند.

برهان مزبور دربارۀ سرد بودن نسبی یک روز آفتابی زمستانی در قیاس با یک روز آفتابی تابستانی نیز صادق است. در این حالت و با توجه به آنکه در فصل زمستان، به خاطر انحراف محور گردش زمین از وضعیت عمودی، از خورشید دور می شود، فوتون ها ناچارند مسیر طولانی تر و به تبع آن، غلیظ تری را طی نمایند.

دلیل دیگری که در توجیه گرم تر بودن خورشید در ساعات میانی روز نسبت به ساعات پایانی می توان ارائه داد این است که شدت و میزان تراکم فوتون ها در میانۀ روز بسیار بیشتر است. وقتی به دلیل زاویۀ موقعیت شما در روی زمین نسبت به خورشید، خورشید در ارتفاع پایین تری قرار می گیرد، فوتون ها در فواصل طولانی تری پراکنده می گردند.

 

تأثیر زاویه خورشید در میزان گرمایش زمین

تأثیر زاویه خورشید در میزان گرمایش زمین

خورشید :

کره اي از گاز هاي داغ که قطر آن ۱۱۵ برابر زمین است.

۱۵۰ میلیون کیلومتر از زمین فاصله دارد.

نورخورشید پس از ۸ دقیقه و ۲۰ ثانیه به زمین می رسد.

دماي سطح خورشید ۵۷۶۰ درجه کلوین است.

 

توزیع تابش خورشید در سطح زمین

تنها % ۲ از ظرفیت عملی تولید برق خورشیدي در بیابان هاي سراسر جهان براي تأمین انرژي تمامی کشورهاي جهان کافی است.

 

 

توزیع-تابش-خورشید-در-سطح-زمین

 

 

  • کاربرد انرژي خورشیدي در ساختمان

بر اساس روش هاي غیرفعال

روش هاي غیرفعال به استفاده طبیعی از انرژي خورشید بدون به کارگیري تجهیزات در جهت بهره گیري حداکثري از پتانسیل هاي محیطی خورشید می پردازند.

بر اساس روش های فعال

در این روش ها با استفاده از تجهیزات خاص، از انرژي خورشید استفاده می شود. این روش ها داراي قابلیت انعطاف بالاتر و البته هزینه هاي بیشتري نیز هستند.

 

 

روش های-غیر-فعال-خورشیدی

 


بیشتر بخوانید:

طراحی سیستم برق خورشیدی

انواع سیستم های برق خورشیدی


  • مبانی برق خورشیدی

یک پنل خورشیدی برای تولید برق، از پدیده ای که اثر فتوولتائیک نامیده می شود، استفاده می کند. این پدیده در اوایل قرن نوزدهم و به توسط دانشمندانی کشف گردید که با تحقیقات مستمر و گوناگون متوجه شدند که مواد خاصی وجود دارند که وقتی در معرض تابش نور قرار می گیرند، باعث جاری شدن یک جریان الکتریکی در مدار خود می گردند. برای خلق این پدیده، دو لایه از مواد نیمه هادی خاص را باید با یکدیگر تلفیق نمود.

 

یک سلول خورشیدی که با استفاده از یک پیوند PN ایجاد شده است

یک سلول خورشیدی که با استفاده از یک پیوند PN ایجاد شده است

 

 

اساس-عملکرد-سلول-خورشیدی

 


بیشتر بخوانید:

محاسبۀ انرژی در پنل های خورشیدی

محاسبۀ انرژی در پنل های خورشیدی


 

وقتی یکی از این لایه ها باید با کمبود الکترون ها مواجه باشد. لایه های مزبور در مواجه با نور خورشید، فوتون ها را جذب می کنند. با این عمل، الکترون ها تحریک شده و برخی از آنها از یک لایه به لایه بعدی جهیده و با این کار خود، باعث ایجاد یک جریان الکتریکی می گردند.

مادۀ نیمه هادی که در ساخت سلول خورشیدی به کار می رود، سیلیکون بوده و به صورت پولک های بسیار نازکی بریده و آماده سازی می شود. برای ایجاد یک حالت عدم توازن الکترونی در این لایه ها، به برخی از آن ها یک ناخالصی شیمیایی اضافه می گردد. پس از ایجاد این لایه ها، آن ها با نظم خاصی در کنار هم قرار گرفته و از مجموعه آن ها، یک سلول خورشیدی ایجاد می گردد. وقتی این مجموعه در معرض تابش نور خورشید واقع می شود، جریان الکتریسیته ای در آن تولید می گردد که از سرسیم های ظریفی که به دو طرفش متصل شده، قابل دریافت می باشد.

هنگامی که یک فوتون به سلول خورشیدی برخورد می کند: یا باید جذب آن شود، یا با برخورد با سلول، منحرف و باز تابیده گردد و یا به طور مستقیم از آن عبور کرده و راه خود را ادامه دهد.

وقتی یک جریان الکتریکی از دو ترمینال یا سرسیم های سلول نوری اخذ می شود، زمانی است که فوتون، جذب سیلیکون سلول شده است. هر چه شدت نور و در نتیجه تعداد فوتون ها بیشتر باشد، میزان بیشتری از آنها جذب سلول خورشیدی شده و جریان الکتریکی شدیدتری تولید می گردد.

 

دیاگرام-پنل-فتوولتائیک

 

سلول های خورشیدی قسمت عمده ای از برق تولیدی خود را از تابش مستقیم نور خورشید تأمین می نمایند هرچند که وسایل مزبور در روزهای ابری هم به تولید جریان الکتریسیته ادامه می دهند و حتی برخی از نمونه ها، در نور موجود در شب های مهتابی هم کار تولید برق را متوقف نساخته و به عبارت دیگر می توان این گونه نتیجه گرفت که این سلول ها، با دریافت نور غیر مستقیم هم برق تولید می کنند. هرکدام از سلول های خورشیدی مجزا فقط قادر به تولید مقدار اندکی انرژی الکتریکی می باشند. در این صورت و برای کسب یک انرژی الکتریکی قابل توجه، باید تعدادی از این سلول ها را در کنار هم و به دنبال یکدیگر، بهم متصل ساخت. از تجمع تعدادی از این سلول ها به دنبال یکدیگر، یک مدول با پنل خورشیدی ایجاد می گردد که گاهی اوقات به آن مدول فتوولتائیک هم اطلاق می شود.

 

 


بیشتر بخوانید:

محاسبۀ انرژی در پنل های خورشیدی

اجزای پنل های خورشیدی

اجزاء و متعلقات سیستم برق خورشیدی

 


  • شناخت اصطلاحات ذیربط

 

  • برق خورشیدی اشاره به تولید برق با استفاده از پنل های خورشیدی شامل سلول های فتوولتائیک دارد.

 

  • منظور از انرژی خورشیدی، میزان انرژی گرمایی یا الکتریکی ایجاد شده به توسط خورشید می باشد.

 

  • مقصود از توان خورشیدی، توان گرمایی یا الکتریکی است که با استفاده از خورشید می توان به آن دست یافت.

 

  • و نهایتاً مقصود از گرمایش خورشیدی، تولید آب یا هوای گرم با استفاده از کلکتورهای خورشیدی می باشد.

 

 

  • معقول کردن انتظارات از برق خورشیدی

تا زمانی که مکان مورد نظر از آفتابگیری مناسبی برخوردار بوده و موقعیت مزبور عاری از موانع مختلف سایه انداز بر روی پنل های خورشیدی از قبیل درختان و سایر ساختمان های مجاور باشد، توان خورشیدی راه بی دردسری برای تولید مقادیر جزیی و اندک برق است. معمولاً در مواردی که هیچ منبع در دسترس و قابل حصول تولید برق دیگری وجود نداشته باشد، مشورت با متخصصین و افراد خبرۀ این فن مشخص می کند که برق خورشیدی، تنها انتخاب و گزینۀ مقرون به صرفه و اقتصادی می باشد.

با توجه به آنکه این گونه موارد و موقعیت ها کم نیستند، انتظارات هم بالا می روند. در غالب موقعیت ها، تولید برق خورشیدی کاملاً عملی بوده و در قیاس با بهره گیری از سایر روش های سنتی و متداول قبلی، باعث صرفه جویی زیادی در هزینه ها می گردد. در ادامه به پاره ای از این موارد اشاره شده است:

 

  • تأمین روشنایی با نصب یک پریز برق در یک انباری یا گاراژی که در قسمت نسبتاً پرت و دوری از ساختمان اصلی یک باغ واقع شده و کابل کشی و اتصال آن به برق شهر، میسر و مقرون به صرفه نباشد.

 

  • در مناطق یا مکان هایی که به دلایل مختلف، برق شبکه قابل اطمینان نبوده و در ساعات خاصی از شبانه روز با نوسانات غیر قابل قبولی همراه شده و یا در حالاتی که برق شهر با قطع و وصل های متعدد یا جیره بندی های منظمی روبرو است، استفاده از برق خورشیدی راه حل بی دردسر و مقرون به صرفه ای تلقی می شود.

 

  • برق خورشیدی در واقع یک منبع مولد برق متحرک و پرتابل هم تلقی شده و از آن می توان در اردوها (کمپ زدن یا اتراق کردن در بین راه)، کارگاه های  ساختمانی خارج از شهر و راه اندازی ابزارهای برقی مختلف مثل دریل و فرز، در جاهایی که دسترسی به برق شهر میسر نمی باشد، استفاده نمود.

 

  •  برق خورشیدی در واقع یک منبع انرژی فاقد آلودگی و دوستدار محیط زیست تلقی شده و با یک سری تمهیدات و موافقت نامه های ویژه حتی می توان مازاد آن را به شرکت های تأمین کنندۀ برق شهری هم فروخت.

 

بهره گیری-از-انرژی-خورشیدی-محیط-زیست-پاک

 

میزان انرژی مورد نیاز مستقیماً در ابعاد و هزینه های لازم برای ایجاد یک سیستم برق خورشیدی تأثیر می گذارد به این معنی که هر چه تولید برق بیشتری مدنظرتان باشد، کار دشوارتر شده و هزینه های طرح و اجرای آن هم افزایش می یابد: 

اگر انتظارات معقول باشد و هدف از نصب یک سیستم برق خورشیدی، روشن کردن چند لامپ و تأمین برق مورد نیاز چند وسیله ی برقی نه چندان قوی مثل یک لپ تاپ، یک تلویزیون کوچک، یک یخچال جمع و جور و کم فوت و وسایلی از این دست را شامل شود، در صورتی که مکان موردنظر از شرایط اقلیمی مناسبی برخوردار باشد، مطمئن باشید که با نصب این گونه سیستم ها به مقصود خود می رسید.

از طرف دیگر اگر تصورتان این است که با نصب یک سیستم برق خورشیدی، توان مورد نیاز دستگاه های پرواتی مثل بخاری برقی فن دار، ماشین ظرفشوئی و لوازم و وسایلی از این دست را تأمین کنید، ملاحظه خواهید کرد که سیر صعودی هزینه ها حالت افسار گسیخته ای به خود گرفته و کنترل پروژه از دست تان خارج خواهد شد.

برق خورشیدی برای تأمین گرما مناسب نبوده و به درد گرم کردن  اتاق ها، آشپزی و گرم کردن آب و استحمام نمی خورد. به کار بردن برق برای ایجاد این گونه انرژی های گرمایی مقرون به صرفه نبوده و بازدهی مناسبی در انتظارتان نخواهد بود.

راه حل جایگزین این است که به جای بهره گیری از برق در تأمین گرما، از یک آبگرمکن خورشیدی  استفاده کرده و برای آشپزی، متناسب با شرایط محل، از کپسول های گاز سفری و یا حتی زغال بهره بگیرید.

 

  • آب گرم کن خورشیدی

  • آب گرم کن خورشیدی از نظر نوع نیروی محرک

سیستم گرمایش خورشیدی فعال: استفاده از پمپ، فن یا وسایل محرک دیگر در سیستم

سیستم گرمایش خورشیدی غیر فعال: عدم استفاده از پمپ یا فن در سیستم و به کارگیری نیروی ترموسیفون (خود چرخش بر مبنای جابه جایی سیال سرد و گرم به صورت طبیعی)

 

  • آب گرم کن خورشیدی از نظر نوع انتقال حرارت

سیستم گرمایش غیر مستقیم: استفاده از مبدل برای انتقال حرارت از کلکتور خورشیدی به آب گرم مصرفی

سیستم گرمایش مستقیم: استفاده مستقیم از گرمای تابشی بدون مبدل مانند آب گرم کن وکیوم تیوب مدل بدون فشار با کلکتور All glass

 

آبگرم کن-خورشیدی

 

 

اگر طراحی سیستم با برنامه ریزی مدون و حساب شده ای صورت بگیرد، با استفاده از برق خورشیدی می توان برق مورد نیاز یک ویلا یا خانۀ ییلاقی متوسط و نه چندان بزرگ را به صورت پیوسته و بدون قطعی تأمین نمود. اگرچه این کار خیلی هم کم هزینه نبوده و سقف یا شیروانی ساختمان موردنظر باید از چنان مساحتی برخوردار باشد که بتواند چندین پنل خورشیدی متعدد را در خود جای دهد.

 

استفاده-از-پنل های-فتوولتائیک-روی-شیروانی

 

بهترین کار این است که قبل از شروع قطعی پروژۀ نصب پنل های خورشیدی و در مرحلۀ ارزیابی میزان برق مورد نیاز، تا حد امکان صرفه جویی و حذف زواید را سر لوحۀ کار قرار داد. در حالت طبیعی و با وجود برق شهر در سیم کشی و پریزهای منازل و مراکز تجاری، بسیاری از مصارف، غیر ضروری و زائد هستند.

در اولین قدم و با صرف کمی وقت، این موارد را شناسایی کنید. اگر هدفتان این است که برق خورشیدی با صرفه ای داشته باشید، این کار، یعنی حذف شاخ و برگ های اضافی، جزء ضروریات محسوب می شود. اگر در مناطق سردسیر و خنک تر که انرژی خورشید در ماه های فصل زمستان ضعیف و کم توان است زندگی می کنید، انجام این عمل یعنی حذف موارد غیر ضروری و رعایت صرفه جویی، اهمیت بیشتری پیدا می کند.

برای مثال، در برخی از مناطق، مساحت سقف خانه های متوسط آن قدر زیاد نیست که بتوان با نصب پنل های خورشیدی لازم، در کل سال، برق مصرفی مورد نیاز را تأمین نمود. اینجا است که رعایت صرفه جویی در مصرف انرژی نقش مهم خود را نشان می دهد. ولی در مجموع و در اکثر کاربردها، نصب یک سیستم مولد برق خورشیدی بسیار با صرفه بوده و نیازهای ضروری را تأمین می نماید.

برای مثال، مادامی که گرمایش فضاهای داخلی و آشپزی را از طریق کپسول های گاز و زغال و موارد مشابه تأمین کرده و مکان مورد نظر، آفتابگیر و فاقد موانع سایه انداز بر روی پنل ها باشد، ایجاد برق لازم برای یک خانه ویلایی یا ییلاقی غیر ممکن و دست نیافتنی نخواهد بود. با این ترتیب و در صورتی که خانۀ موردنظر به برق شهر متصل نبوده و نزدیک ترین شبکۀ انتقال برق شهر در فاصلۀ قابل ملاحظه ای از آن واقع شده باشد، اطمینان داشته باشید که بهره گیری از سیستم برق خورشیدی، مقرون به صرفه خواهد بود.

مطمئن باشید که حتی اگر کابل های انتقال شبکۀ برق از مجاورت محل موردنظر هم عبور کرده باشند، در این گونه موارد، یعنی مصارف جزیی برق، بهره گیری از سیستم های برق خورشیدی بسیار با صرفه تر است.

 


بیشتر بخوانید:

اینورتر خورشیدی

باتری پنل های خورشیدی

 

آینده نگری در سیستم های برق خورشیدی

وقتی در فكر نصب سیستم برق خورشیدی هستید باید وضعیت آتی آن را هم مدنظر داشته باشید. چون عمر مفید و متوسط این گونه سیستم ها چیزی در حدود بیست سال است، باید تدبیری اندیشید و اطمینان حاصل کرد که سیستم طراحی شده، در طول مدت مزبور قادر به ارائۀ عملکرد مناسب و مطلوبی می باشد. بنابراین آینده نگری در سیستم های برق خورشیدی بسیار مهم است.

 

بهره گیری-از-انرژی-خورشیدی

 

در هنگام بررسی این دورنما و افق پیش رو، فراموش نکنید که در خلال مدت یاد شده، درختان و پرچین های محافظ اطراف محل نصب پنل ها، به سرعت رشد می کنند. برای مثال، نهال جوان یک صنوبر در باغ مجاور، در فاصلۀ چندسال به درخت بلند و تنومندی مبدل می گردد. اگر فکر می کنید که سایۀ این درخت در آینده دردسرساز می شود، بهتر است کار امروز را به فردا موکول نکرده و از همین ابتدا جای بهتری را برای نصب پنل ها در نظر بگیرید. و اگر در مجاورت زمین محل نصب پنل ها، ساختمان قدیمی یا کلنگی وجود دارد و یا حتی اگر عمارت در حال ساختی را مشاهده می کنید، با استفاده از تحقیقات محلی یا پرسش از مالک آن، از تعداد طبقات و ارتفاع ساختمان در حال احداث، اطلاع حاصل کنید تا در دراز مدت، سایۀ آن مانع از عملکرد صحیح پنل های شما نشود.

یکی از کارهای مفید دیگر، تحقیق دربارۀ وقوع مه یا غبار محلی در زمان های خاصی از طول سال می باشد چون در صورتی که وقوع این شرایط جوی از حد خاصی فراتر رود، عملکرد عادی پنل ها با دشواری روبرو می شود.

 

  • دستهبنديساختمانهاازنظربهرهگیريازانرژيخورشیدي

ساختمان ها از نظر شرایط بهره گیری از انرژی خورشیدی به دو گونه تقسیم می شوند:

– ساختمان های دارای امکان بهره گیری مناسب از انرژی خورشیدی

– ساختمان های دارای محدودیت بهره گیری از انرژی خورشیدی

ساختمانی که دارای نیاز غالب سرمایی نباشد، مساحت جدارهای نورگذر آن در جهت جنوب شرقی تا جنوب غربی بیش از یک نهم زیربنای مفید ساختمان باشد و هم چنین موانع تابش نور خورشید به ساختمان با زاویه ای کمتر از ۲۵ درجه نسبت به افق دیده شود، به عنوان ساختمانی که امکان بهره گیری مناسب از انرژی خورشیدی را دارد در نظر گرفته می شود.

به منظور بهره گیری ساختمان از انرژی خورشیدی جهت گیری ساختمان به سمت جنوب بسیار مؤثر است و پیوسته توصیه می شود.

منظور از جهت گیری مناسب این است که جهت بهره برداری بیشتر از انرژی تابشی خورشید در کوتاه ترین روز سال، جدارهای نورگذر جنوبی، از ۹ صبح تا ۳ بعدازظهر ، در معرض تابش خورشید قرار گیرند.

 

  • در صورت مواجهه با موانع در نصب سیستم های خورشیدی چه باید کرد؟

در راستای آینده نگری در سیستم های برق خورشیدی، با مشاهدۀ موانع باید تحقیق کرده و مشخص نمود که در طول روز، چه نقطه یا نقاطی بیشتر در معرض سایه واقع می شوند. وجود هر مانعی در جهت و راستای جنوب نقشه، دردسرساز و مشکل آفرین است چون بیشترین شدت تابش اشعۀ خورشید در این راستا دریافت می شود. قسمت اعظم تولید توان بین ۹ صبح الی ۳ بعدازظهر صورت می پذیرد. در صورتی که سایه افکنی بر روی پنل ها قبل از ۹ صبح یا پس از ۳ بعدازظهر رخ دهد، در تابستان، حدود ۲۰٪ از توان قابل دریافت را از دست خواهید داد در حالی که اگر این اتفاق یعنی سایه افتادن، در هر دو دورۀ زمانی یاد شده، هم قبل از ۹ صبح و هم پس از ۳ بعدازظهر به وقوع بپیوندد، میزان توان به هدر رفته چیزی در حدود ۴۰% خواهد بود.

در فصل زمستان این اختلاف کمتر شده و در صورتی که در سایه ماندن پنل ها منحصر به قبل از ۹ صبح یا پس از ۳ بعدازظهر باشد، احتمالاً فقط ۵ تا ۱۰٪ ظرفیت تولیدی مورد انتظار را از دست خواهید داد.

در صورتی که در سایه ماندن پنل ها در ساعات اوج توان خورشید رخ دهد، با توجه به آن که عملکرد مناسب سیستم خورشیدی با مشکل مواجه می گردد، در اجرای پروژه تجدیدنظر کرده و شرایط حاکم، باید مجددا مورد بررسی دقیق تری قرار گیرند.

در صورتی که با موانع سایه انداز قابل ملاحظه ای مواجهید و می خواهید تأثیر دقیق آنها بر روی آرایه ی خورشیدی خود را بررسی کنید، ناچارید از یک ابزار حرفه ای تحلیل موانع استفاده نمایید. با بهره گیری از این ابزار الکترونیکی قادر به تعیین تأثیر دقیق وجود سایه بر روی پنل ها، در اوقات مختلف سال خواهید شد.

در صورتی که در سایه ماندن پنل ها منحصر به ساعات خاصی از روز مثلاً ایام صبحگاهی یا بعدازظهر می شود، با زیاد کردن تعداد پنل ها و همچنین منحرف کردن راستای آن ها از محل موانع می توان میزان انرژی جمع آوری شده به توسط آرایه در ساعات تحت تابش را افزایش داد.

به هر حال در صورتی که با پیش بینی همۀ موارد اشاره شده، باز هم احساس کردید که حصول انرژی موردنظر غیر ممکن است، یا باید از نصب سیستم برق خورشیدی امتناع کنید و یا بجای آن از سایر منابع مشابه مثل پیل های سوختی یا  انرژی باد بهره بگیرید و یا لااقل در کنار یک سیستم برق خورشیدی کوچکتر، از وجود آنها هم استفاده کنید.

 

 


بیشتر بخوانید:

اینورتر خورشیدی

باتری پنل های خورشیدی

محاسبه انرژی در پنل های خورشیدی

 

  • محل استقرار باتری ها، کنترل کننده و اینورتر پنل های خورشیدی

 این مکان که گاهی اوقات «باتری خانه» هم نامیده می شود ممکن است یکی از اتاق های ساختمان اصلی، یک اتاقک مجزا و یا گوشه ای از یک انباری، سوله و یا شاید در داخل یک محفظۀمناسب و کاملاً مجزا شده ی ضد باد و باران باشد.

مهمترین نکته ای که در هنگام چیدمان و جانمایی قطعات و ادوات جانبی سیستم های برق خورشیدی باید در نظر داشت این است که برای طویل نشدن بی مورد کابل به کار رفته، تا حد امکان باید سعی کرد این قسمت های مختلف را در نزدیکی هم قرار داد.

 

اتاقک-بانک-باتری-در-سیستم-سولار

 

این قطعات و ادوات جانبی شامل:

  • باتری های کنترل کننده و اینورتر بوده و شاید بهتر باشد آرایه ی خورشیدی را هم به این جمع اضافه نمود.
  • در مقابل ورود و خروج آب و هوا محافظت شده و تحت کنترل باشد.
  • تحت تابش مستقیم نور خورشید قرار نداشته باشد.
  • در مقابل شرایط جوی گوناگون و به ویژه دماهای خیلی بالا و خیلی پایین، عایق بندی و محافظت شده باشد.
  • تهویۀ گازهای خارج شده از باتری ها، با سهولت انجام پذیرد.
  • تا فاصله ی مناسبی، از محل های تولید جرقه، به دور و مصون باشد.
  •  دور از دسترس کودکان و حیوانات اهلی خانگی و سایر جانوران باشد.

باتری های سرب اسیدی در هنگام شارژ شدن، اندکی هیدروژن که گاز قابل انفجاری می باشد، تولید می کنند. در این صورت همان طور که اشاره شد، محل نگهداری باتری ها باید به گونه ای انتخاب شود که از دسترسی به هوای تازه ی کافی برخوردار باشد تا از تجمع گاز فوق الذکر ممانعت به عمل آید.

همچنین به دلیل جریانات الکتریکی شدیدی که در مدارات متصل به این گونه باتری ها جاری می شود، محل نگهداری باتری ها، حتماً باید دور از دسترس کودکان و حیوانات اهلی خانگی باشد. با توجه به الزامات ذکر شدۀ بالا، معمولاً باتری ها را بر روی طاقچه یا قفسه بندی های محکمی قرار داده و قسمت جلو یا به اصطلاح «دست روی» آنها را با استفاده از توری یا شبکه های فلزی درشت، از بقیه جدا می سازند.

مسئلۀ مهم در ارتباط با کنترل کننده و اینورتر این است که این دو دستگاه را باید تا حد امکان در نزدیکی باتری ها جای داد. این دو وسیله را هم می توان بر روی همان طاقچه یا قفسه بندی باتری ها نگهداری کرده و یا به صورت آویز، از قسمتی از دیوارهای اطراف، مهار نمود.

 

موقعیت-نصب-اینورتر-شارژ کنترلر-بانک-باتری-در-سیستم-سولار

 

اینورترهای قوی و بزرگ معمولاً خیلی سنگین هستند؛ به این لحاظ اگر تصمیم به آویختن آن ها از دیوار دارید، قبلا وضعیت استحکام دیوار را بررسی کرده و تحقیق کنید که آیا اصولاً دیوار موردنظر تاب تحمل سوراخکاری و نگهداشتن رولپلاگ و قلاب و غیره را دارد یا خیر.

 

 

  • مسیر عبور کابل ها

یکی از کارهای دیگری که باید در هنگام بازدید از محل استقرار یک سیستم خورشیدی انجام داد، بررسی و گزینش مسیرهای مناسبی است که بتوان کابل های فشار قوی و قطوری را که سلول خورشیدی، کنترل کننده، اینورتر و باتری ها را بهم متصل می سازد، از آن جا عبور داد.

چون طویل شدن کابل با کاهش بازده همراه می گردد، تا حد امکان سعی کنید طول کابل را بی دلیل، بلند و طویل نکنید. با مشخص شدن طول کابل های مورنیاز، مشخصات صحیح آنها هم تعیین شده و در هنگام آغاز به کار و نصب قسمت های مختلف، با هیچ مشکلی روبرو نخواهید شد.

 

مسیر-عبور-کابل ها-در-سیستم-سولار

 

 

در زیر به نکات گفته شده به طور اختصار اشاره شده است:

 

  • در مرحلۀ ارزیابی و موقعیت سنجی ساختمان، کارهای زیادی را باید سر و سامان داد و به این دلیل، این مرحله را دست کم نگرفته و با صرف وقت کافی، وظایف محوله را به درستی انجام دهید.

 

  • در مرحلۀ ارزیابی و موقعیت سنجی مکان موردنظر، سعی کنید علاوه بر ترسیم یک نقشه تقریبی، با تلفن همراه خود، چند فریم عکس هم از قسمت های ضروری و مهم تهیه کرده و حتماً از آنها یک پرینت گرفته و بایگانی کنید. ارزش این مدارک در مراحل بعدی و زمانی که تصمیم به طراحی یک سیستم جدید می گیرید، مشخص می شود.

 

  • پنل های خورشیدی را می توان بر روی سقف ساختمان نصب کرد، با استفاده از یک پایه و قاب بر روی زمین قرار داد و یا آن ها را در بالای یک دیرک تعبیه نمود.

 

  • پس از انتخاب مقدماتی محل نصب پنل ها، وضعیت موانع موجود در اطراف مکان موردنظر و سایه افکنی آن ها بر روی پنل ها در روزهای مختلف سال را بررسی کنید.

 

  • موانع موجود، در ماه های زمستان که انرژی خورشید در حد ضعیف تری بوده و مسیر حرکت آن در آسمان از ارتفاع کمتری برخوردار است، پیامدهای بالقوه ی خود را ظاهر می سازند.

 

  • برای نگهداری باتری ها، اینورتر و کنترل کننده، مکان مناسبی را در نظر بگیرید.

 

  • با ترسیم یک نقشۀ تقریبی، مسیر عبور کابل ها را مشخص کرده و طول هر کدام از آنها را تعیین کنید.

 

  • در جهت کاهش افت ولتاژ سیستم، کابل ها را باید تا حد امکان کوتاه انتخاب کرد. در صورتی که به خاطر برخی شرایط ناشی از موقعیت سلول، امکان کوتاه تر کردن کابل ها وجود نداشته باشد، برای جبران مافات بهتر است ولتاژ کل سیستم را ارتقاء دهید.

 

  • الزامات سیستم روشنایی فتوولتائیک مستقل از شبکه

در این جا به برخی از الزامات سیستم روشنایی فتوولتائیک اشاره می کنیم:

  • سیستم باید به همراه همه سخت افزارها و سیم هاي لازم براي نصب ارائه شود.
  • نسبت آرایه به بار در نظر گرفته شود. یعنی در محاسبه ابعاد آرایه فتوولتائیک، به منظور لحاظ نمودن تأثیر عوامل کاهنده توان، ۳۰ الی ۵۰ درصد به میزان باراضافه شود.
  • تحمل دمایی همه اجزاي سیستم فتوولتائیک باید در حدود ۲۰- تا ۴۵ درجه سانتی گراد (محدوده دمایی محل نصب) باشد و همچنین،همه اجزا باید در برابر بادهاي محلی مقاومت کافی داشته باشند.
  • توانایی سیستم برای تأمین انرژی باید به میزان انرژي طراحی شده براي بازه زمانی مشخص و بدون استفاده از وسایل کمکی باشد. هم چنین عمر باتري در شرایط معمولی حداقل سه سال باشد.
  • بیشترین میزان دشارژ باتری نباید بیش از ۵۰ درصد ظرفیت نامی باتري باشد. نقطه قطع ولتاژ پایین شارژ کنترلر باتري باید مطابق با بیشترین میزان مجاز براي کاهش دشارژ باتري باشد.

 

  • آینده نگری در سیستم های برق خورشیدی با تخمین تقاضا

  • روش هاي تخمین تقاضا
  • استفاده از برچسب تجهیزات (توان نامی)
  • اندازه گیري استفاده از دستگاه توان سنج
  • شبیه سازي تقاضا با کمک مدل هاي ریاضی
  • آینده نگری در سیستم های برق خورشیدی و پارامترهای تحلیل اقتصادی

 

  • هزینه هاي سیستم فتوولتائیک

  • هزینه سرمایه گذاري اولیه
  • هزینه بهره برداري (تعمیر، تعویض و نگهداري)

 

  • درآمد هاي ناشی از سیستم فتوولتائیک

  • فروش برق به شبکه سراسري
  • هزینه سوخت اجتناب شده
  • مشوق هاي دولتی

 

   هزینه سیستم هاي فتوولتائیک شامل موارد زیر است:

  • هزینه پانل هاي فتوولتائیک
  • هزینه سازه هاي نگهدارنده (استقرار ثابت یا متحرك)
  • هزینه تجهیزات الکتریکی که وابسته به نوع سیستم می باشد.(BOS)
  • هزینه هاي نیروي انسانی (طراحی و نصب و غیره)
  • هزینه بهره برداري سیستم هاي فتوولتائیک شامل تمیز کردن پانل ها، بررسی اتصالات و تعویض باتري ها است. عمده هزینه بهره برداري مربوط به تعویض باتري ها است.

هزینه سرمایه گذاري سیستم هاي متصل به شبکه:

این هزینه ها شامل هزینه پانل ها، اینورتر، سازه نگه دارنده و تجهیزات جانبی است.

هزینه سرمایه گذاري سیستم هاي مستقل از شبکه:

این هزینه ها شامل هزینه پانل ها، اینورتر، سازه نگه دارنده، باتری ها، شارژ کنترلر و تجهیزات جانبی است.

 


بیشتر بخوانید:

محاسبۀ انرژی در پنل های خورشیدی

بررسی محل نصب سیستم خورشیدی


 

چالش هاي استفاده از انرژي خورشید در ساختمان:

– شار انرژی نسبتاً پائین انرژی خورشیدی که منجر می شود سیستم های انرژی خورشیدی نیاز به سطح زیادی داشته باشند .

– تغییرات قابل پیش بینی و غیر قابل پیش بینی که منجر به ناپایداری سیستم انرژی خواهد شد (روز و شب، تغییرات فصلی و یا ابری شدن هوا)

– هزینه سرمایه گذاری نسبتاً بالا در مقایسه با استفاده از حامل های انرژی فسیلی (نه لزوماً در تمام موارد)

 


بیشتر بخوانید:

طراحی سیستم برق خورشیدی

انواع سیستم های برق خورشیدی

موارد مهم در نصب پنل های خورشیدی

 

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