نیازمندی های صنعت ساختمان ایران

انرژی خورشیدی چیست؟

وبلاگ

۳ خرداد ۱۴۰۰ 23 بازدید
نیازمندی های صنعت ساختمان ایران

انرژی خورشیدی چیست؟

این روزها در مجامع عمومی و اخبار  واژه انرژی خورشیدی بارها و بارها تکرار می شود.

در این مقاله سعی شده است به ساده ترین شکل ممکن انرژی خورشیدی را برایتان شرح دهیم. در پایان مقاله منتظر نظرات و سوالات شما هستیم.

خورشید منبع عظیم انرژی ، را می توان سرآغاز حیات و منشا تمام انرژی های دیگر قلمداد کرد. در حدود 6000 میلیون سال از تولد این گوی آتشین می گذرد و در هر ثانیه 2.4 میلیون تن از جرم خورشید به انرژی تبدیل می شود.

با توجه به وزن خورشید که حدود 333 هزار برابر وزن زمین است. خورشید را می توان به عنوان منبع عظیم انرژی تا 5 میلیارد سال آینده قلمداد کرد.

انرژی خورشید به طور مستقیم یا غیر مستقیم می تواند به دیگر اشکال انرژی تبدیل شود، همانند گرما و الکتریسیته

در سال 1380 ستاره شناس انگلیسی به نام جان هرشل یک جعبه جمع آوری خورشیدی را برای پختن غذا در طول یک سفر در افریقا استفاده کرد. که شاید این سرآغاز جهش و ورود انرژی خورشیدی در زندگی توسعه یافته انسان بوده باشد.

در گذشته از انرژی خورشیدی برای گرم کردن آب (ذوب یخ)، استفاده داینامیکی، گرم کردن فضای ساختمان ها، خشک کردن تولیدات کشاورزی، گوشت و ماهی مورد استفاده قرار می گیرد. اکنون به این لیست تولید انرژی برق هم اضافه شد.

خورشید در واقع یک راکتور هسته ای طبیعی است که بسته های کوچک انرژی که فوتون نامیده می شوند را به فضا منتشر می کند.

نور خورشید 93 مایل (حدود 150 میلیون کیلومتر) را در زمان تقریبی 8.5 دقیقه، برای رسیدن به زمین طی می کند.

از نظر تئوری، انرژی خورشیدی که کره زمین در یک ساعت دریافت می کند، برای تامین انرژی کل کره زمین به مدت یک سال کافی است.

 

تعریف انرژی خورشیدی

به گرما و نور منتشر شده از خورشید انرژی خورشیدی (solar energy) می گویند.

 

حال سوال پیش می آید که چگونه از توان انرژی خورشیدی استفاده کنیم؟

ساده ترین توضیح این است که ذرات کوچک فوتون که از خورشید شلیک می شوند توسط پنل های خورشیدی جذب و طی یک فرآیند نسبتا پیچیده در نهایت توسط یک لایه نازک آلومینیومی در بالای سلول جمع آوری می شوند. در نهایت در مدار قرار گرفته و می توان آن را مورد استفاده قرار داد.

 

سلول‌های خورشیدی

سلول خورشیدی مؤلفه‌ی اصلی پنل خورشیدی است. گاهی به آن‌ها سلول‌های فتوولتائیک یا سلول‌های PV هم گفته می‌شود. این سلول‌ها با جذب نور خورشید، برق تولید می‌کنند.

نام PV از فرآیند تبدیل نور (فوتون‌ها) به برق (ولتاژ) گرفته شده است که به آن اثر PV هم گفته می‌شود.     اثر PV برای اولین بار در سال ۱۹۵۴ کشف شد یعنی زمانی که دانشمندان در ایستگاه تلفن Bell کشف کردند درصورتی‌که سیلیکون را در مقابل نور خورشید قرار دهند، بار الکتریکی تولید می‌کند.

سلول‌های خورشیدی از مواد نیمه‌رسانا ساخته‌ شده‌اند که متداول‌ترین نوع آن کریستالین سیلیکون است. که در دو دسته مونو کریستالین سیلیکون و پلی کریستالین سیلیکون قرار می گیرند.

 

سوال: در حال حاضر از انرژی خورشیدی در کجاها و در چه زمینه هایی مورد استفاده قرار می گیرد؟

کاربردها و زمینه های استفاده زیادی وجود دارد که لیستی در زیر ارایه شده است:

 

1.روشنایی

2.آبگرمکن خورشیدی

  1. خشک کن خورشیدی
  2. اجاق های خورشیدی
  3. یخچال های خورشیدی

6.آب شیرین کن خورشیدی

7.گرمایش و سرمایش ساختمان

8.پمپ آب و شناورهای خورشیدی

9.شارژر موبایل و شارژر وسایل برقی

 

معرفی انواع سیستم های خورشیدی

 

سیستم خورشیدی(Solar system )

سیستم تولید انرژی خورشیدی را می توان بطور کلی سیستمی تعریف کرد که به واسطه سلول‌های خورشیدی(مواد فوتوولتاییک) انرژی تابشی خورشید را به انرژی الکتریکی تبدیل می‌نماید. در شبکه قدرت(شبکه قدرت : شبکه تولید،انتقال،توزیع یا مصرف انرژی الکتریکی) شاید بتوان استفاده از سیستم خورشیدی را به چهاردسته طبقه‌بندی کرد. این چهاردسته به ترتیب عبارت‌اند از سیستم روشنایی خورشیدی ، سیستم خورشیدی منازل ، سیستم خورشیدی مراکز تجاری و در نهایت نیروگاه خورشیدی.در ادامه تلاش می‌شود شرح مختصری از هرکدام از این سیستم‌ها ارائه شود.

 

سیستم روشنایی خورشیدی (Solar Lightening System)

دفعه بعد که به خیابان رفتید با دقت بیشتری به برخی چراغ‌های چشمک زن راهنمایی یا تیرهای برق روشنایی نگاه کنید. حتما متوجه پنل‌های خورشیدی با ابعاد کوچک بر بالای آنها خواهید شد.سیستم روشنایی خورشیدی اجزای ساده‌ای دارد. در زیر یک سیستم روشنایی خورشیدی با اجزای آن قابل مشاهده است:

وظیفه پنل خورشیدی تبدیل انرژی تابشی به انرژی الکتریکی DC (جریان مستقیم).انرژی الکتریکی پنل خورشید به charge Controller منتقل میشود . همانطور که از اسم آن پیداست(کنترل‌کننده شارژ) وظیفه شارژکنترلر، کنترل شارژ باتری توسط پنل و دشارژ باتری در بار( در اینجا لامپ )است. علاوه بر این برخی حفاظت‌ها نیز در آن تعبیه شده است. می‌توان شارژکنترلر را از این سیستم حذف کرد اما باید توجه داشت چنین کاری عمر باتری را کاهش خواهد داد. تعداد دفعاتی که باتری قابل شارژ است با درصدی از انرژی آن که هر دفعه مصرف می‌شود رابطه عکس دارد(هر چه باتری در هر دشارژ بیشتر خالی شود عمر آن کوتاه‌تر خواهد بود).

نکته دیگر که در حذف شارژکنترلر باید رعایت شود حفاظت‌های آن است که در صورت استفاده نکردن از آن باید به نحوی دیگر در مدار قرار گیرد مثل جریانی که در شب از باتری علاوه بر لامپ به سمت سلول نیز روان خواهد شد.(می‌توان با یک دیود از آن حفاظت کرد).

به طور کل حذف شارژکنترلر توصیه نمی‌شود مگر اینکه صرفه اقتصادی ایجاب کند.باتری در طول روز شارژ می‌شود تا در شب در غیاب خورشید روشنایی برقرار بماند.

یکبار دیگر کار این سیستم خورشیدی را مرور کنیم: در طول روز قسمتی از انرژی الکتریکی خروجی پنل خورشیدی از طریق شارژکنترلر باتری را شارژ می‌کند و قسمتی دیگر روشنایی لامپ را تامین می‌کند(روشنایی در روز!!! ؟؟؟چراغ چشمک زن راهنمایی.اگر دوست ندارید از کلید فوتوسل استفاده کنید یا از شارژکنترلری که سنسور و تایمر داشته باشد). در طول شب انرژی ذخیره شده در باتری

لامپ را روشن نگه خواهد داشت.

کاربرد : هر چراغی که قرارست در طول روز یا شب روشن بماند، چراغ راهنمایی، چراغ باغ،چراغ حیاط ،چراغ پارک و کلا چراغ.

 

سیستم خورشیدی برای منازل (Solar Home Project)

مشخصات ولتاژ شبکه ایران در سطح مصرف‌کننده‌ها، 220V Ac با فرکانس 50Hz است. برق با تعرفه‌های مختلفی از جمله15 آمپر تکفاز،25 آمپر تکفاز، 32 آمپر تکفاز ، 25 آمپر سه‌فاز و … در اختیار مشترکین قرار می‌گیرد. در نگاه اول به نظر می‌رسد تامین چنین جریان‌هایی با سیستم خورشیدی ، هزینه اولیه بسیار بالایی دارد که ممکن است شما را مایوس کند(حتی با قیمت پایین برق ایران نسبت به کشورهای پیشرفته باز هم این طرح توجیه اقتصادی خواهد داشت اما ممکن است پرداخت قبض در طی یک دوره دو ماه یکبار از هزینه اولیه سنگین مطلوب‌تر باشد) .اما این نمی‌تواند نقطه پایان استفاده از انرژی خورشیدی برای منازل در ایران باشد. تامین برق منزل از طریق انرژی خورشیدی در جایی که شبکه سراسری برق وجود ندارد می‌تواند مزیت اقتصادی نسبت به سایر روش‌ها از جمله استفاده از ژنراتور داشته باشد.

نحوه دیگر استفاده از انرژی خورشیدی در منازل ، تولید آن در منزل و واردکردن آن به شبکه سراسری می‌باشد.در نگاه اول این روش با تولید و مصرف انرژی در منزل تفاوت چندانی ندارد اما باید توجه داشت چنانکه در ادامه خواهد آمد، انتقال انرژی به شبکه در عوض مصرف آن، صرفه جویی در اجزای سیستم را در پی خواهدداشت به طوریکه نیاز به باتری و شارژکنترلر از بین خواهد رفت اما باید از اینورتر بهتری استفاده کرد(اینورترهای On Grid با کیفیت موج سینوسی خالص). در این شرایط اداره برق کنتوری جداگانه برای شما وصل خواهد کرد و هر یک یا دوماه هزینه برق تولیدی شما را خواهد پرداخت.ادامه این بحث راجع به مقررات توانیر برای خرید برق، شرایط و قیمت آن را به نوشته‌ی دیگری موکول می‌کنیم.

در نظر بگیرید که شما مایل هستید برق مورد نیاز منزل خود را از طریق انرژی خورشیدی تامین نمایید.در این صورت می‌توان دو سیستم برق توامان برای منزل شما متصور بود. یک سیستم 220Ac 50Hz که باید موتورهای القایی تکفاز داخل خانه شما از جمله یخچال ، ماشین لباسشویی ، جارو برقی و … را تغذیه کند.و دیگری یک سیستم DC می‌باشد.دیاگرام زیر می‌تواند روشنگر باشد:

تنها جزئی که پیشتر بررسی نشده اینورتر است که بطور خیلی خیلی خلاصه می‌توان گفت ولتاژDC را به AC تبدیل می‌کند.شاید در باره کاربرد سیستمDC در منزل دچار تردید شده باشید، به ذکر این دو نکته بسنده می‌کنم، نکته اول اینکه که دلیلی وجود ندارد که سیستم روشنایی منزل یا حیاط شما حتما AC باشد و نکته دیگر اینکه برخی بارها ذاتا DC هستند مثل شارژر موبایل و لپ تاب که دلیلی وجود ندارد که ابتدا ولتاژ DC را به AC تبدیل کنیم و بعد بالعکس تا گوشی را شارژ کنیم(این حقیقت باعث شده در برخی شارژکنترلرها پورت USB برای این موارد شارژکردن در نظر گرفته شود).

 

سیستمهای تجاری خورشیدی (Solar Businesses System)

شاید صاحبان صنایع چندان اهمیتی به پاک بودن انرژی مصرفی در کارخانجات خود ندهند، اما استفاده از سیستم خورشیدی باعث صرفه‌جویی در هزینه برق صنایع خواهد شد.شاید پیش بردن این بحث در غالب چند مثال از پروژه‌های تجاری خورشیدی انجام شده

بهتر باشد:

 

نیروگاه خورشیدی (Solar Power Plant)

شاید مبنای قیمت‌گذاری وزارت نیرو برای خرید انرژی خورشیدی ، بتواند معیار خوبی برای تعریف مبنای نیروگاه بودن یک سیستم خورشیدی باشد. تعرفه‌های خرید برق وزارت نیرو ، سیستم‌های خورشیدی را به سیستم با ظرفیت بالای 10MW ، ظرفیت بین 100KW تا 10MW ، ظرفیت بین 20KW تا 100KW و در نهایت کمتر از20KW تقسیم می‌کند. پس هنگام صحبت از نیروگاه خورشیدی سیستم‌های با ظرفیت در حد مگاوات را در نظر داریم.

طبیعی است که نیروگاه‌های خورشیدی تنها در طول روز کار خواهند کرد.نوع اینورترهای استفاده شده در آنها بایدOn Grid باشد تا استانداردهای موج سینوسی شبکه رعایت شود. در سیستم نیازی به باتری و شارژکنترلر نیست. نکته‌ای که باید توجه کرد سطح ولتاژ برای بخش تولید و انتقال انرژی است . برای جلوگیری از تلف توان در انتقال انرژی از نیروگاه‌ها تا مصرف‌کننده، باید ولتاژ را به وسیله ترانس تاولتاژ خط انتقال افزایش داد(تا 400KV).

 

 

چنانچه به دنبال تیم اجرایی  هستید، می‌توانید همینجا سفارش خود را ثبت کنید

اشتراک گذاری

مطالب مرتبط

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *