محاسبه انرژی در پنل های خورشیدی

 

انرژی خورشیدی و عوامل مؤثر در راندمان سیستم خورشیدی

 

 

خورشید یک راکتور هسته ای طبیعی بسیار عظیم است که در آن مواد بر اثر هم جوشی هسته ای به انرژی هسته ای تبدیل می شوند و در هر ثانیه ۴/۲ میلیون تن از جرمش به انرژی تبدیل می شود. میزان دما در مرکز خورشید حدود ۱۰ تا ۱۴ میلیون درجۀ سانتیگراد است و از سطح آن حرارتی نزدیک به ۵۶۰۰ درجه به صورت امواج الکترومغناطیس در فضا منتشر می شود، میزان انرژی ای که به این ترتیب به شکل نور مرئی، فروسرخ و فرابنفش به ما می رسد یک کیلو وات بر متر مربع است.



خورشید به توپ بزرگی آتشینی شباهت دارد که قطر و وزن آن حدود ۳۳۳ هزار برابر وزن زمین است. این ستاره از گازهایی نظیر هیدروژن (۸۶/۸ ٪)، هلیوم (۳٪) و ۶۳ عنصر دیگر مثل اکسیژن، کربن، نئون و نیتروژن تشکیل شده است که انفجارهای بزرگی را به وجود می آورند و پرتوهای قوی گرما و نور را تولید می کنند. ۱/۳ پرتوها در راه رسیدن به زمین در فضا پخش می شوند و بقیه به زمین می رسند. از آنجائی که زمین در فاصلۀ ۱۵۰ میلیون کیلومتری خورشید واقع است، ۸ دقیقه و ۱۸ ثانیه طول می کشد تا نور خورشید به زمین برسد.

پس خورشید یک منبع عظیم انرژی است که تا ۵ میلیارد سال آینده قابل استفاده است. حدود ۶۰۰۰ میلیون سال از تولد این گوی آتشین می گذرد و سوخت های فسیلی ذخیره شده در اعماق زمین، انرژی های باد و آب های جاری و امواج دریاها و سایر انرژی ها از جمله نتایج همین مقدار انرژی دریافتی زمین از خورشید است. پس می توان این انرژی تجدیدپذیر را به روش های مختلف به کار گرفت که مهم ترین کاربرد آن تولید نیروی برق است. این کار با استفاده از سیستم های خورشیدی انجام می شود. 

در این مقاله در راستای بررسی عوامل مؤثر در راندمان سیستم خورشیدی ابتدا بررسی می کنیم که انرژی خورشیدی از کجا تامین می شود، در کشور ما پتانسیل انرژی خورشیدی چقدر است و انرژی خورشیدی چطور در پنل های خورشیدی به نیروی برق تبدیل می شود. سپس عوامل مؤثر در این زمینه را معرفی می کنیم. 

 

انرژِی خورشیدی

 

سوال الیکا الکتریک

انرژی خورشیدی یا Solar Energy چیست ؟ 

 انرژی خورشیدی یا Solar Energy ، تلفیقی از قدرت تابش خورشید و تعداد ساعات قابل دریافت آن در محل موردنظر است. اندازۀ این پارامتر متغیر بوده و به موقعیت مکانی محل و زمان موردنظر (چه ماهی از سال) بستگی دارد. این پارامتر مركب که ساعت های تابش نور خورشید و شدت آن را شامل می شود، آفتاب گیری یا شدت تابش خورشید نامیده شده و بر حسب وات بر متر مربع (W/m2) بیان می شود. واحد معمول تر و عملی تری به صورت «کیلووات ساعت بر متر مربع در روز» (kWh/day/m2) نیز استفاده می شود. 


خورشید به عنوان منبع انرژی

توان خورشید:  ۱۰۲۰ * ۳٫۸ MW

شار انرژی خورشید:  ۶۳  MW/m2

آن چه زمین دریافت می کند: ۱۰۱۱ * ۱٫۷ MW

 

۸۴ دقیقه انرژی خورشید که به زمین می تابد برابر کل مصرف زمین در یک سال است.



 

سوال الیکا الکتریک

منبع عظیم انرژی خورشیدی از کجا تامین می شود ؟

همان طور که گفتیم در اعماق خورشید و قسمت مرکزی این کره 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 سیاره 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 زمین 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.

تأثیر زاویه خورشید در میزان گرمایش زمین

تأثیر زاویه خورشید در میزان گرمایش زمین

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.

توزیع-تابش-خورشید-در-سطح-زمین
                                                                                      توزیع تابش خورشید در سطح زمین

 


بیشتر بخوانید:

اینورتر خورشیدی چه کاربردی دارد ؟

سیم کشی سیستم برق خورشیدی

ساختار سلول و پنل خورشیدی


 

سوال الیکا الکتریک

انرژی خورشیدی چطور در سیستم خورشیدی به برق تبدیل می شود ؟

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.

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 کرد.

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

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.

محاسبۀ انرژی در پنل های خورشیدی

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 است.

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 کنند 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 هستند. 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 ماژول با پنل خورشیدی ایجاد می گردد که گاهی اوقات به آن ماژول فتوولتائیک هم اطلاق می شود.

 

  • برق خورشیدی و محیط زیست

فرآیند تولید برق در پنل های خورشیدی با هیچ گونه سوخت و احتراق مواد فسیلی همراه نبوده، توان لایزال خورشید یک نعمت رایگان به حساب آمده و بالاخره، هزینه نگهداری هم بسیار اندک است.

 

پنل خورشیدی و محیط زیست

 

البته نمی توان مدعی شد که ساخت پنل های خورشیدی کاملاً و صددرصد فاقد آلودگی های زیست محیطی است. قبلا میزان این آلایش بسیار بیشتر بود و قسمت عمده آن متوجه فرآیند افزودن ناخالصی های شیمیایی به بلور مذاب مادۀ نیم رسانا (سیلیکون) در حین ساخت قسمت های کوچکی از پنل ها می گردید.

خوشبختانه با پیشرفت فناوری و اصلاحاتی که در این زمینه به عمل آمده، میزان این آلودگی ها به نحو بی سابقه ای کاهش یافته است. با نصب یک سیستم برق خورشیدی و با در نظر گرفتن برق تولیدی در یک دورۀ ۲ الی ۵ ساله، آثار نامطلوب همین آلایش اندک هم جبران می شود.

به این ترتیب و با توجه به آنکه یک سیستم برق خورشیدی به گونه ای کاملاً خودکفا و مستقل عمل می کند، آلودگی های زیست محیطی منتجه بسیار اندک و در حد قابل اغماض هستند.

 

برق-خورشیدی-و-محیط-زیست

 

از دیدگاه مزایای زیست محیطی و عوارض جانبی، سیستم های برق خورشیدی متصل به شبکه، متناسب با ناحیه استفاده شده، با هم متفاوت بوده و عملکردشان به عواملی که برخی از آنها در زیر معرفی شده اند بستگی پیدا می کند:

  •  برق تولیدی شرکت های محلی، از چه روشی استحصال می گردد (نیروگاه های گازی، هسته ای، آبي، بادی ، خورشیدی و با بهره گیری از زغال سنگ در به حرکت در آوردن روتور ژنراتورها)؟

 

  • آیا برق تولیدی شما، با زمان های حداکثر تقاضای سایر مصرف کنندگان محلی همخوانی دارد یا خیر؟ (مثل ساعات استفاده از سیستم های تهویه مطبوع در نواحی گرمسیری و یا دوره های زمانی که کارخانه ها و صنایع اطراف، در ساعات اوج مصرف خود قرار دارند).

به این لحاظ مشاهده می گردد که در مورد این گونه سیستم ها نمی توان به رقم دقیق و خاصی در ارتباط با جبران زیان های وارده به محیط زیست، اشاره نمود.

 

استفاده-از-انرژی های-تجدید پذیر

 

واقعیت این است که برخی از افرادی که منازلشان را به سیستم های برق خورشیدی متصل به شبکه مجهز ساخته اند، اصولاً برای آلودگی های زیست محیطی ناشی از مصرف برق شبکه در محل های مزبور ، اهمیتی قائل نیستند. در نواحی سردسیر ، بیشترین ساعات مصرف برق به شب منحصر می شود.

در این صورت اگر منزل شما به چنین سیستمی مجهز بوده ولی قسمت عمده ی برق تولیدی خود را در ساعات روز به شرکت های محلی می فروشید و پس از غروب آفتاب و در ساعات اولیه ی شب، مجدداً آن را از شرکت های یاد شده می خرید، نمی توانید مدعی شوید که شما و خانه تان در آلوده سازی محیط زیست هیچ نقشی ندارند.

به واقع در ساعات اولیه ی روز و با افزایش توان پنل ها، برق تولیدی مازاد خود را به شرکت های محلی فروخته و شب هنگام، که کل ناحیه با خنک شدن هوا با بالا رفتن تقاضای مصرف برق مواجه می گردد، اقدام به خرید برق کرده و مؤسسات مزبور را تشویق می کنید که با تمام ظرفیت نیروگاه های خود را وادار به تولید انرژی لازم نمایند.

در مناطق گرمسیر وضعیت عوض شده و انرژی خورشید به گونه ی متفاوتی ظاهر می گردد. در این نواحی، بیشترین تقاضای مصرف برق در ساعات روز و برای تأمین سرمایش ساختمان ها و راه اندازی دستگاه های تهویه مطبوع صورت می پذیرد.

به این ترتیب، ساعات اوج یا پیک مصرف با اوقات حداکثر تولید انرژی برق از سیستم های برق خورشیدی متصل به شبکه منطبق گردیده و تأثیر قابل توجه و صددرصد مفید خود را نمایان می سازد.

 

سیستم-سولار-متصل-به-شبکه-و-محیط-زیست

 

البته این به آن معنی نیست که اگر در یک ناحیه سردسیر سکونت دارید، نصب یک سیستم برق خورشید متصل به شبکه هیچ فایده ای ندارد، بلکه مفهومش آن است که در این گونه موارد باید چگونگی و زمان مصرف برق را با نگاه تیزبینانه تری مورد بررسی قرار داد. 

از نقطه نظر زیست محیطی، بهترین روش بهره گیری از سیستم های برق خورشیدی متصل به شبکه  شرایطی است که:

  • توان تولیدی را به مصرف خودتان برسانید.
  • از برق خورشیدی در راه اندازی لوازم پر مصرفی مثل ماشین لباسشویی بهره بگیرید.
  • در ساعات اوج مصرف، برق کمتری را از شبکه ی محلی اخذ نمایید.

 

نکته:

– وقتی میزان مصرف برق شما در حد پایینی قرار داشته، منبع برق سهل الوصول و ارزان قیمت  دیگری در دسترس نبوده و مکان موردنظر از آفتابگیری قابل قبول و مناسبی برخوردار باشد، برق خورشیدی می تواند نقش یک مولد برق لایزال و رایگان را ایفا نماید.

– فراموش نکنید که برق خورشیدی و گرمایش خورشیدی با هم تفاوت دارند. پنل های خورشیدی برای تولید برق، فوتون های نور خورشید را جذب می کنند.

– تابش مستقیم نور خورشید، باعث ایجاد بیشترین مقدار الکتریسیته می شود هرچند که در روزهای ابری هم، پنل ها به هر حال اندکی برق تولید می کنند.

– برق خورشیدی قادر به تأمین نیازهای کامل یک خانۀ متوسط نیست مگر اینکه در ابتدا و با وضع یک سری سیاست های ویژه و تحمل اندکی سختی، صرفه جویی، سرلوحه کار قرار گیرد.

–  با وجودی که هزینۀ اولیۀ نصب سیستم های برق خورشیدی بزرگتر نسبتاً زیاد است ولی مخارج نگهداری آن ها بسیار اندک است.

– در قیاس با برق شهر، نصب و بهره برداری از سیستم های برق خورشیدی کوچک و جمع و جور، بسیار مقرون به صرفه و اقتصادی است.

– تأمین برق مصرفی و روشنایی یک انباری، گاراژ، اصطبل و دیگر سرپناه های مشابه ای که در فاصلۀ نسبتاً دوری از ساختمان اصلی واقع شده اند، با بهره گیری از سیستم برق خورشیدی، به مراتب ارزان تر از اتصال آن ها به شبکۀ برق شهر است.

 

  • پتانسیل انرژی خورشیدی در ایران

ایران با وجود ۳۰۰ روز آفتابی در بیش از دو سوم آن و متوسط تابش ۵٫۵ – ۴٫۵ کیلو وات ساعت بر متر مربع در روز یکی از کشورهای با پتانسیل بالا در زمینه انرژی خورشیدی است. اگر مساحتی معادل ۱۰۰ × ۱۰۰ کیلومتر مربع زمین را به ساخت نیروگاه خورشیدی فتوولتائیک اختصاص دهیم، برق تولیدی آن معادل کل تولید برق کشور در یک سال خواهد بود.

 

پتانسیل-انرژی-خورشیدی-در-ایران
                                                                  پتانسیل انرژی خورشیدی در ایران

 

  • شدت تابش خورشیدی

 از عوامل مهم در راندمان سیستم خورشیدی، شدت تابش خورشیدی دریافتی توسط پنل هاست. در قسمتی از بدنه یا جعبۀ پنل های خورشیدی به عددی اشاره می شود که معرف توانی است که انتظار می رود یک چنین پنلی قادر به تولید آن باشد (برحسب وات) البته مشروط بر آنکه تابش خورشید در هر متر مربع از محل مورد نظر، ۱۰۰۰ وات در نظر گرفته شود.

این شدت تابش یعنی ۱۰۰۰ وات بر متر مربع، رقمی است که در ساعات میانی و به خصوص ظهر هنگام اواسط تابستان می توان به آن دست یافت. بنابراین توقع نداشته باشید که با احتساب یک میانگین روزانه، به چنین رقمی برسید.

با دانستن شدت تابش خورشید در مکان مورد نظر و با در نظر گرفتن میانگین روزانۀ آن یعنی «تعداد کیلووات ساعت ها بر متر مربع در روز»، و با ضرب کردن این رقم در توان پنل های خورشیدی (بر حسب وات)، می توان حدود انرژی دریافتی روزانه توسط پنل ها را مشخص کرد.

 

  • محاسبۀ شدت تابش خورشید

از عوامل مؤثر در محاسبه انرژی در پنل های خورشیدی، شدت تابش خورشید است. شدت تابش خورشید از یک جا تا جای دیگر متغیر بوده و میزان آن در ایام مختلف سال نیز عوض می شود. اگر می خواهید یک برآورد تقریبی منطقی داشته باشید باید برای هر مکان خاص و هر موقعیت زمانی مشخص، شدت تابش ویژه ای را در نظر بگیرید.

با تسهیلاتی که سازمان فضایی و هوانوردی ملی آمریکا (ناسا) فراهم آورده، یافتن شدت تابش نور خورشید در نواحی مختلف، بسیار ساده شده است. ماهواره های هواشناسی ناسا، شدت تابش نور خورشید را در همۀ نقاط کره زمین، استخراج کرده و در اختیار کاربران قرار داده اند.

به عنوان مثال می توان با مراجعه به سایت پشتیبان، اطلاعات درج شده برای شهر و کشور مورد نظر را به دست آورد. در جداول مزبور، شدت تابش ها به صورت مجزا و برای ماه های مختلف سال ارائه شده اند.

در جداول یاد شده، سطر اول به ارائۀ میانگین شدت تابش نور خورشید در ماه های مختلف سال و در صورت نصب افقی پنل بر روی زمین اختصاص داده شده است.

این ارقام نشان می دهند که به طور میانگین و در روزهای مختلف هر ماه خاص، حدوداً به چند ساعت از تابش وسط روز خورشید دسترسی داریم. برای مثال و با مراجعه به ارقام  متوجه می شویم که میزان مزبور برای شهر لندن و در ماه آذر معادل ۰٫۶ ساعت یعنی ۳۶ دقیقه بوده و اندازۀ آن در ماه خرداد برابر ۴٫۸۶ یعنی ۴ ساعت و ۵۰ دقیقه از تابش نور خورشید در ساعات میانی روز است.

 

اثر-میزان-تابش-روی-عملکرد-سلول های-فتوولتائیک
                                اثر میزان تابش روی عملکرد سلول های فتوولتائیک

 

 

  • عوامل مؤثر بر پتانسیل دریافت انرژی خورشیدی

 

   عرض جغرافیایی: فاصله زاویه ای یک نقطه روی زمین نسبت به خط استوا برحسب درجه یا رادیان

 

عرض-جغرافیایی

 

   روز سال

   زاویه ساعت: زاویه ساعت خورشیدی، زاویه ای است که خورشید باید به اندازه آن جا به جا شود تا ظهر ظاهری در آن مکان ایجاد شود.

 

زاویه-ساعت-خورشیدی

 

 

  • جذب میزان بیشتری از انرژی خورشید

شیب یا انحراف پنل خورشیدی از راستای عمودی، در میزان انرژی جذب شده و در نتیجه راندمان سیستم خورشیدی مؤثر است. با یک آزمایش عملی ساده می توان پی برد که میزان انرژی دریافتی پنل هایی که به صورت عمودی از یک دیوار آویخته شده اند و همچنین پنل هایی که مستقیماً و به صورت تخت و افقی بر روی زمین نصب گردیده اند، به مراتب کمتر از مقدار انرژی جذب شده به توسط نمونه هایی است که سطح آن ها به سمت خورشید نشانه رفته و در واقع پنل ها به صورت زاویه دار و اریب نصب گردیده اند.

در صورتی که پنل خورشیدی را به صورت زاویه دار نصب کرده و آن را به صورت متمایل به راستای تابش نور خورشید نشانه روید، قادر به جذب انرژی بیشتری بوده و طبیعتاً توان بیشتری را هم به دست خواهید آورد. اثر این کار در ماه های فصل زمستان که به نظر می رسد خورشید در ارتفاع پایین تری از آسمان واقع شده، محسوس تر است.

علت خیلی ساده است؛ وقتی خورشید در نقطۀ اوج خود قرار دارد، شدت تابش اشعۀ آن زیاد بوده و مطابق شکل زیر، وقتی با گذشت زمان و چرخش خورشید در آسمان، ارتفاع ظاهری آن نسبت به مکان موردنظر کم شده و اشعۀ نور آن به صورت مایل دریافت می شود، همان مقدار نور، به مساحت بیشتری تقسیم شود.

 

شدت تابش اشعۀ خورشید در زوایای مختلف

 

شدت تابش اشعۀ خورشید در زوایای مختلف

 

 

 

  • تأثیر شیب پنل ها بر شدت تابش نور خورشید

یکی دیگر از عوامل مؤثر در راندمان سیستم خورشیدی شیب پنل هاست. با شیب دادن و متمایل ساختن پنل ها به سمت خورشید، انرژی بیشتری جذب شده و به تبع آن، برق بیشتری تولید خواهیم کرد. در بسیاری از موارد، اندازۀ این زاویه به شیب شیروانی ساختمان موردنظر بستگی دارد هرچند که در سال های اخیر و با تحقیقات صورت پذیرفته و ارائۀ جداول مختلف، برای هر مکان خاص می توان به زوایای بهینه ای دست یافت که با حداکثر انرژی دریافتی همراه و توأم باشد. بیشترین میزان تغییرات، در اواسط زمستان و میانه های تابستان رخ می دهند.

 

تأثیر-شیب-پنل های-فتوولتائیک-بر-دریافت-شدت-تابش-نور-خورشید

 

  • محاسبۀ شیب بهینۀ پنل های خورشیدی

 به دلیل زاویۀ  ۲۳٫۵ درجه ای که محور گردش زمین با صفحۀ گردش آن به دور خورشید می سازد، شیب بهینۀ پنل های خورشیدی در طول سال، بسته به فصول مختلف تغییر می کند. در پاره ای از موارد و با توجه به شرایط و موقعیت نصب پنل ها، این امکان وجود دارد که شیب آنها را به صورت ماهیانه تغییر داده و تنظیم کرد در حالی که در بسیاری از حالات، تغییر دادن زاویۀ پنل ها مقدور نبوده و آنها را به صورت ثابت نصب می کنند. محاسبۀ شیب بهینۀ پنل ها دشوار نبوده و با استفاده از رابطۀ زیر به دست می آید:

 

عرض جغرافیایی – °۹۰ = بهترین زاویۀ ثابت پنل در طول سال

 

رابطۀ یاد شده مناسب ترین شیب پنل های خورشیدی نسبت به محور عمودی که اشعۀ خورشید در ظهر روزهای اعتدال بهاری (اوایل فروردین) و پاییزی (اوایل مهر) به زمین می تابد را مشخص می سازد.

با وجودی که این روزها کاملاً ثابت نبوده و اندکی پس و پیش دارند، در مجموع می توان فرض کرد که بر روزهای اول فروردین و اول مهر، منطبق می گردند. در این ایام، مسیر حرکت خورشید، استوای سماوی را قطع می کند؛ در اول فروردین از جنوب به شمال و در اول مهر، از شمال به جنوب.

این زاویه، مناسب ترین شیبی است که در کل طول سال می توان برای پنل های ثابت در نظر گرفت. طبیعی است که با در نظر گرفتن این شیب، انرژی تولید شدۀ پنل ها در همۀ ایام سال در بیشترین میزان خود قرار نداشته و مفهومش این است که با تنظیم کردن این زاویه می توان مطمئن بود که میانگین انرژی دریافتی، بالاترین مقدار ممکن را حائز می شود و راندمان سیستم خورشیدی مطلوب تر خواهد بود.

هرچند که با تغییر دادن شیب پنل ها در ایام مختلف سال می توان به خروجی های بهتری دست پیدا کرد. زاویۀ تابش خورشید در هر یک از ماه های سال حدود ۷٫۸ درجه تغییر کرده و در فصل تابستان بالاتر رفته و در ماه های زمستان پایین تر می آید. به این ترتیب ملاحظه می شود که با تغییر دادن شيب پنل ها و جهت دهی صحیح آن ها به سمت خورشید و به عبارت دیگر با تعقیب و ردگیری آن در ماه های مختلف سال می توان راندمان سیستم خورشیدی را بهبود بخشید.

 

شیب-پنل های-خورشیدی-در-فصول-مختلف-سال

 

بدترین شرایط جذب انرژی پنل ها در ماه های فصل زمستان رخ می دهد. هرچند که در همین ایام هم با تغییر دادن شیب پنل ها و فراهم آوری امکانات جذب انرژی بیشتر می توان بازدهی سیستم را بهبود بخشید.

بهترین شیب زمستانی پنل ها، زاویۀ مناسب ماه دی است که از رابطۀ زیر به دست می آید و با مراجعه به جدول مشخص می شود که زاویۀ مزبور با زاویۀ ماه آبان هم مطابقت دارد:

 

۱۵٫۶-عرض جغرافیایی – °۹۰ = مناسب ترین تنظیم زمستانی

 

با تنظیم شیب پنل ها در این زاویه، اندکی از توانایی تولید توان سیستم در ماه های تابستان را هدر خواهید داد. هرچند، از آن جایی که تولید و جذب انرژی در فصل تابستان خیلی بیشتر از میزان مشابه در فصل زمستان است، شاید پیامد مزبور اهمیت چندانی نداشته باشد.

نکتۀ مهمی که در اینجا باید خاطرنشان کرد این است که وقتی به جای قرار دادن پنل ها در وضعیت تخت و افقی، آنها را شیبدار کرده و به صورت اریب به سمت خورشید نشانه می روید، حتی در سردترین ماه های سال هم تولید انرژی را حدودا دو برابر کرده اید. حسن این عمل آن است که با این کار، حداقل تعداد پنل های موردنیاز را کاهش می دهید.

 

طول-و-زاویه-نصب-پنل های-فتوولتائیک
                      طول و زاویه نصب پنل های خورشیدی

 

  • بهره گیری از شدت تابش نور خورشید در محاسبه توان تولیدی یک پنل خورشیدی

توان تولیدی پنل خورشیدی از پارامترهای محاسبه راندمان سیستم خورشیدی است. بر مبنای اعداد به دست آمده در مورد شدت تابش ماهیانه و با ضرب کردن آن ها در وات نامی هر پنل می توان به میزان انرژی الکتریکی تولیدی آن در روز دست یافت، یعنی:

شدت تابش نور خورشید * وات نامی پنل = وات ساعت در روز

رقم مربوط به شدت تابش، به ماه موردنظر و شیب پنل بستگی دارد.

 

 

  •  تعیین توان مورد نیاز آرایه به کمک شدت تابش نور خورشید

با استفاده از ارقام مربوط به شدت تابش خورشید می توان به ظرفیت تقریبی آرایۀ موردنیاز نیز دست یافت. دانستن ظرفیت واقعی مستلزم منظور کردن پارامترهای زیر است:

  • ویژگی های خاص مکان نصب پنل ها
  • موقعیت و زوایه پنل ها
  • وجود موانعی که در روزهای مختلفی از سال، مسیر تابش مستقیم اشعۀ خورشید را مسدود کرده و سطح پنل ها را سایه کنند.

 

با این همه، همین حساب های تقریبی و سر انگشتی هم بسیار مفید فایده بوده و می توانند در برآورد هزینه های تقریبی یک سیستم برق خورشیدی، مؤثر واقع شوند. این محاسبه بسیار ساده بوده و کافی است رقم بدست آمده از تعداد وات ساعت ها در روز را به رقم مربوط به بدترین وضعیت شدت تابش خورشید ماهیانه تقسیم کرد.

به این ترتیب در صورتی که باتری های به کار رفته از چنان ظرفیت بالایی برخوردار باشند که در شرایط عادی، نیازهای معمولی چند روز را تأمین کنند، خیلی مهم نیست که سیستم خورشیدی نصب شده از عهدۀ تأمین نیازهای الکتریکی فصل زمستان بر نیاید.

 

  • راندمان یا بازده آرایۀ خورشیدی

پنل های خورشیدی را با «حداکثر توان خروجی» شان می سنجند. حداکثر توان خروجی هر آرایۀ خورشیدی، در هوای صاف و آفتابی و در ولتاژی بین ۱۴ الى ۲۲ ولت ایجاد می شود.

هرچند که اکثر اینورترها، باتری ها و کنترل کننده ها، قادر به استفاده از این ولتاژ نبوده و ولتاژ مزبور را باید به طریقی کاهش داد تا با ولتاژ ورودی آنها هم خوانی پیدا کند و همین کم کردن ولتاژ خود، باعث افت توان هم می شود.

از نقطه نظر انرژی تابشی موجود در یک محل، در قیاس با مقدار انرژی جذب شده توسط آرایه، راندمان با بازدهی در حدود ۷۵٪ ملاحظه می شود.

خوشبختانه برای بالا بردن بازده و جبران این گونه تلفات می توان اینورترها و کنترل کننده هایی را استفاده کرد که با بهره گیری از یک قابلیت ویژه به نام “ردیاب یا جستجوگر حداکثر توان ” (با حروف اختصاری MPPT)، باعث ایجاد بیشترین توان ممکن می گردند.

قابلیت مزبور ، ولتاژ دریافتی از آرایۀ خورشیدی را به گونه ای تنظیم می کند که با تأمین ولتاژ صحیح موردنیاز باتری ها یا اینورتر، این افت را حذف کرده یا لااقل میزان آن را کاهش می دهد.

راندمان با بازده این ردیاب ها بین ۹۰% تا ۹۵% است هرچند که با توجه به گران بودن کنترل کننده های مجهز به این قابلیت نسبت به انواع فاقد آن ها و همچنین گرانی اینورترهای مشابه، در موقع خرید باید به این اختلاف هزینه های اولیه توجه کرده و پیامدهای مثبت و منفی آنها را مدنظر قرار داد.

به طور کلی، کنترل کننده های مجهز به قابلیت MPPT در توان های بیش از ۲۰۰ وات و اینورترهای مشابه، در توان های بالاتر از ۳۰۰ وات، مقرون به صرفه و اقتصادی می گردند.

ضمنا توجه داشته باشید که در سیستم های متصل به شبکه که اینورتر، مستقیماً از پنل های خورشیدی تغذیه می شود، حتماً به یک نمونۀ مجهز به قابلیت ردیابی حداکثر توان نیاز خواهید داشت ولی اگر می خواهید اینورتر را از یک یا چند باتری تغذیه کنید، اجباری به خرید یک نمونۀ مجهز به قابلیت ردگیری حداکثر توان ندارید.

به طور کلی، اگر می خواهید مسأله عدم بازدهی صد در صد یا افت توان را هم در محاسباتتان منظور نمایید، مراقب باشید که در صورت استفاده از اینورتر با کنترل کنندۀ مجهز به قابلیت MPPT، رقم نهایی محاسبه شده را به ۹/. تقسیم کرده و اگر از نمونه های فاقد MPPT بهره گرفته اید، عدد مزبور را به ۰٫۷۵ تقسیم نمایید. 

 

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

 

راندمان سلول های فتوولتائیک

راندمان سلول های فتوولتائیک: میزان توان الکتریکی در تابش ۱۰۰۰ وات

 

نمودار-جریان-ولتاژ-سلول-فتوولتائیک

 

فرمول-راندمان-سلول های-فتوولتائیک

 

 


بیشتر بخوانید:

طراحی سیستم برق خورشیدی

معرفی انواع سیستم های برق خورشیدی

حفاظت و ایمنی در سیستم خورشیدی


 

  • عوامل مؤثر بر راندمان پنل های خورشیدی
  • تأثیر دما بر پنل های خورشیدی

   وقتی پنل های خورشیدی در دماهای پایین و نواحی سردسیری مورد استفاده واقع می شوند، در مقایسه با اقلیم ها و مناطق گرمسیری، عملکرد بهتری را ارائه داده و توان تولیدی در دماهای پایین به مراتب بیشتر از دماهای بالا خواهد بود. به این ترتیب مشاهده می شود که برق تولیدی یک سیستم فتوولتائیک در یک روز غبار آلود و نه چندان صاف و آفتابی ولی همراه با وزش باد ملایم و خنک، بیشتر از یک روز صاف و آفتابی و فاقد وزش باد است و در نتیجه راندمان سیستم خورشیدی در چنین روزی بیشتر بوده است.

   وقتی پلاک مشخصات پنل های خورشیدی را کنترل می کنید توجه داشته باشید که توان یا وات نامی قید شده، مربوط به تابش دهی ۱۰۰۰ وات بر متر مربع و در دمای ۲۵ درجه سانتیگراد است. لذا باید انتظار داشت که برق تولیدی این پنل ها در دماهای پایین تر از ۲۵ درجه، بیشتر و در دماهای بالاتر از آن، کمتر از حد مورد نظر باشد .

وقتی پنل ها در مقابل تابش نور خورشید قرار می گیرند، گرم شده و قسمت عمدۀ این گرما، ناشی از جذب اشعۀ مادون قرمز نور خورشید است و باز به دلیل مشکی یا تیره بودن رنگ آن ها، افزایش دمای شان هم قابل ملاحظه و محسوس خواهد بود.

تجربه نشان داده که در نواحی گرمسیری، دمای سطح این پنل ها به راحتی به حدود ۸۰ الی ۹۰ درجۀ سانتیگراد هم می رسد.

اکثر سازندگان پنل های خورشیدی اطلاعاتی را در اختیار کاربران می گذارند تا آثار این تغییرات دما بر روی عملکرد پنل ها را به آنها گوشزد نمایند. این اثر که به “ضریب دمایی توان نامي” موسوم است، با درصدی از کاهش توان به ازای هر درجۀ سانتیگراد افزایش دما، مشخص می شود.

معمولاً اندازۀ این پارامتر چیزی در حدود ۰٫۵ % است، یعنی با هر درجۀ سانتیگراد بالا رفتن دمای محیط، بازده آرایۀ خورشیدی به میزان کاهش  ۰٫۵ % می یابد و بالعکس، با هر درجۀ سانتیگراد پایین آمدن دما، بازده آرایه به اندازۀ ۰٫۵ % افزایش می یابد. 

در طراحی سیستم های خورشیدی برای اروپای شمالی و کانادا که آب و هوای خیلی گرمی ندارند، این پارامتر، فاکتور خیلی مهمی تلقی نمی شود؛ هرچند در طراحی نمونه های مشابه برای ایالت های جنوبی آمریکا، آفریقا، هند و خاورمیانه و (از جمله ایران)، که در بیشتر ایام سال با دماهای بالای ۲۵ درجۀ سانتیگراد مواجهند، در نظر گرفتن این عامل در راندمان سیستم خورشیدی حائز اهمیت بوده و نقش عمده ای را ایفا می کند.

در صورتی که هدفتان طراحی یک سیستم خورشیدی برای تمام ایام سال است، باید پذیرفت که اندکی بالا یا پایین رفتن توان خروجی در گرم ترین روزهای فصل تابستان، موضوع خیلی مهمی نخواهد بود. در این صورت نیازی به اعمال تأثيرات دما بر روی سیستم خود ندارید. 

اگر در بیشتر اوقات سال، دمای محیط خیلی بالا است و نیاز مبرمی به بهره گیری از بالاترین راندمان سیستم خورشیدی احساس می شود، راه گریزی وجود نداشته و در این صورت ناچارید آثار و پیامدهای تغییر دما را در طرح خود منظور نمایید.

با درک این مسئله که خنک نگهداشتن پنل ها چه تأثیر قابل ملاحظه ای در کارآیی آن ها دارد، بهتر است در موقع نصب و طراحی محل استقرار پنل ها، تا حد امکان تمهیداتی را پیش بینی کنید که جریان آزاد هوا از زیر و روی آنها عبور نماید. اگر هدفتان نصب پنل ها بر روی بام یا شیروانی است حتما یک باد خور ۷ الی ۱۰ سانتیمتری را بین سطح شیروانی یا بام و بدنۀ پنل ها در نظر داشته باشید.

البته به جای خوابانیدن مستقیم پنل ها بر روی شیروانی یا بام می توان آن ها را ابتدا بر روی یک قاب یا پایه سوار کرد که در این صورت هدف مزبور یعنی فاصله دهی و جریان پیدا کردن هوا، به صورت خودکار تأمین می شود.

در مواردی که قرار است پنل ها بر روی شیروانی نصب گردند و در صورتی که میانگین سالیانۀ دمای هوای محل در حدود ۲۵ درجۀ سانتیگراد و بیشتر است، برای یافتن دمای واقعی پنل ها، عدد مزبور را در ۱/۴ ضرب کرده و اگر قرار است پنل ها، بر روی یک دیرک مستقر شوند، برای یافتن دمای واقعی، دمای محل را در عدد ۱/۲ ضرب نمایید.

معمولاً در دفترچۀ راهنما یا بروشور پنل ها به جدول یا نموداری اشاره می شود که تأثیر دما بر روی توان نامی آن ها را معین می سازد. در این صورت و با توجه به افتی که از این بابت در سیستم ایجاد می شود، باید اندکی وات اضافه را برای آثار و تبعات ناشی از افزایش دما، پیش بینی کرد.

 

 

  • تأثیر گرد و غبار بر پنل های خورشیدی

   تجمع گرد و غبار بر روی پنل های خورشیدی باعث کاهش شفافیت آن ها و در نتیجه کاهش دریافت میزان نور خورشید توسط پنل های خورشیدی می شود.

 

  • تأثیر میزان رطوبت بر پنل های خورشیدی

   افزایش میزان رطوبت در منطقه نصب پنل موجب کاهش میزان جذب نور توسط پنل و در نتیجه کاهش راندمان پنل می شود.

 

  • تأثیر ارتفاع بر روی پنل های خورشیدی

   در صورتی که پنل در ارتفاع بیشتری نصب شده باشد، ضخامت جو کمتر و به دنبال آن میزان جذب نور به وسیله سلول خورشیدی راحت تر و بهتر می شود.

   این نکته نیز باید مد نظر قرار گرفته شود که ارتفاع نصب پنل از سطح زمین باید به گونه ای باشد که در زمان بارش برف و باران کمترین آسیب به پنل وارد آید.

 

  • تأثیر سایه بر روی پنل خورشیدی

   یک از مهم ترین عوامل مؤثر بر راندمان پنل های خورشیدی و در نتیجه راندمان سیستم خورشیدی است، سایه اندازی بر روی پنل هاست. گاهی ایجاد سایه بر روی پنل اجتناب ناپذیر است. در این شرایط باید ضریب کاهش توان از طریق سایه در توان خروجی در نظر گرفته شود. رعایت نصب پنل در شرایط حداقل امکان سایه اندازی ضروری است.

 

 

  • کاربرد انرژي خورشیدي در ساختمان

انرژی خورشیدی در زمینه های مختلف کاربرد دارد و به دو دسته کلی تقسیم می شود. در این مقاله هم می توانید مهم ترین کاربرد های انرژی خورشیدی را در زندگی روزمره و صنعت بخوانید.

  • 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.

  • 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

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:

انتخاب باتری مناسب سیستم های خورشیدی

بررسی محل نصب سیستم خورشیدی

مهم ترین کاربردهای انرژی خورشیدی


 

  • 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 است.

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 نیست، 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 کند.

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 جزئی برق، بهره گیری از سیستم های برق خورشیدی بسیار با صرفه تر است.

 


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