سیستم برق خورشیدی

سیستم برق خورشیدی

به پدیده‌ای که در اثر تابش نور بدون استفاه از مکانیزم‌های مکانیکی، الکتریسیته تولید شود پدیده فتوولتائیک و به هر سیستمی‌که از این پدیده‌ها استفاده کند سیستم فتوولتائیک گویند. از آن جا که منبع نور معمولاً از خورشید است، این سلول‌ها را به نام سلول‌های خورشیدی می‌شناسند. سیستم‌های فتوولتائیک یکی از پر مصرف‌ترین کاربرد انرژی‌های نو می‌باشند و تاکنون سیستم‌های گوناگونی با ظرفیت‌های مختلف (۵/۰ وات تا چند مگاوات) در سراسر جهان نصب و راه اندازی شده‌ است و با توجه به قابلیت اطمینان و عملکرد این سیستم‌ها هر روزه بر تعداد متقاضیان آن‌ها افزوده می‌شود.

سیستم‌های فتوولتائیک امکان تولید برق پاک، قابل اطمینان و بی سر و صدا را فراهم می‌کنند. استفاده از سلول‌های فتوولتائیک به چندین دلیل مفید است؛ اول این که تبدیل نور خورشید به الکتریسیته مستقیم است، بنابراین استفاده از سیستم‌های تولید کننده مکانیکی در حجم زیاد لازم نیست. دوم این که قابلیت اتصال ساده‌ی سلول‌های فتوولتائیک، اجازه می‌دهد که به طور سریع آرایش سلول‌ها در هر اندازه مورد نیاز نصب شوند. همچنین به وجود آب در سیستم نیاز نیست و بنابراین تولید برق محصول فرعی نیست؛ به علاوه آثار مخرب زیست محیطی یک سیستم فتوولتائیک بسیار ناچیز است. به طور کلی سیستم‌های برق فتوولتائیک به دو صورت می‌باشند:

۱- سیستم‌های متصل به شبکه (On-Grid): این سیستم‌ها به یک شبکه ی برق خارجی متصل هستند. در روز هنگامی‌که انرژی خورشید موجود است، توان خروجی سیستم فتوولتائیک به مصرف داخلی رسیده یا مستقیماً به شبکه فروخته می‌شود. شب هنگام که انرژی خورشید موجود نیست، الکتریسیته از شبکه برق سراسری خریداری شده و برای تأمین بار سیستم استفاده می‌شود و می‌تواند در کاهش هزینه‌های برف مصرفی تأثیرگزار باشد.

how-do-solar-panels-work

۲- سیستم‌های مستقل (Off-Grid): سیستم‌های فتوولتائیکی که به شبکه‌ی برق خارجی متصل نیستند را تحت عنوان “سیستم‌های فتوولتائیک جدا از شبکه” یا “سیستم‌های مستقل” می‌شناسند. با استفاده از ذخیره سازهای انرژی در این سیستم‌ها می‌توان انرژی را در روز ذخیره کرد تا در شب یا هنگام ابری بودن هوا از انرژی ذخیره شده استفاده کرد. این سیستم‌ها در باغ شهرها و ویلا ها، ایستگاه‌های تقویت رادیو، کیوسک‌های تلفن، چراغ‌های خیابان‌ها و به طور کلی در مناطقی که دسترسی به شبکه‌ی برق سراسری دشوار است، استفاده می‌شوند.

off-grid-system

اجزای اصلی سازنده یک سیستم فتوولتائیک شامل موارد زیر هستند:

– باتری‌ (Battery): باتری‌ها عناصر ذخیره ساز انرژی الکتریکی هستند. هدف اصلی استفاده از باتری‌ها در سیستم خورشیدی این است که انرژی الکتریکی را ذخیره کنند تا در ساعات فقدان یا کمبود انرژی خورشید از آن استفاده کنند.

– صفحات خورشیدی (Solar Panel): صفحات خورشیدی منبع توان تمامی‌سیستم‌های فتوولتائیک نصب شده است. صفحات خورشیدی ترکیبی موازی و سری از سلول‌های خورشیدی هستند که توان و ولتاژ مورد نیاز سیستم را تأمین می‌کنند. توان تولیدی صفحات خورشیدی از طریق کنترل کننده ی شارژ (ریگولاتور) به سمت باتری ارسال می‌شود.

– کنترل کننده ی شارژ (Charge Controller): این عنصر از باتری در برابر خطرهای اضافه ولتاژ یا اضافه بار محافظت می‌کند. در واقع برنامه شارژ و دشارژ باتری و جریان گسیل شده از صفحات خورشیدی را مدیریت می‌کند.

– اینورتر (Inverter): سلولهای فتوولتائیک، همانند باتری‌ها، جریان مستقیم (DC) را تولید می‌کنند که به طور عمومی‌برای مدارهای الکترونیک استفاده می‌شوند، در حالی که برق جریان متناوب کاربردهای وسیع‌تری دارد. اینورترها ابزارهایی هستند که با قرار گرفتن بین بارهای جریان متناوب و صفحات خورشیدی یا باتری، جریان مستقیم را به جریان متناوب و بالعکس تبدیل می‌کنند. مبدل‌ها با توجه به ساختار سیستم فتوولتائیک به دو نوع متصل به شبکه و جدا از شبکه تقسیم می‌شوند.

یخچال خورشیدی

نحوه عملکرد یخچال خورشیدی

به طور کلی راه های زیادی وجود دارند که بتوان از انرژی خورشید برای تولید سرما استفاده کرد. سرمایش خورشیدی را می‌توان به دو طریق ایجاد کرد. اول از راه گرمایش خورشیدی به عنوان منبع گرمایی؛ و همچنین از راه فتوولتائیک به عنوان منبع الکتریکی و راه اندازی کمپرسور یخچال. به عبارت دیگر این کار را می توان با روش های جذبی گرمایش و یا به وسیله راه اندازی یک یخچال معمولی که برق آن از سیستم فتوولتائیک تأمین می شود انجام داد. امروزه یخچال‌های خورشیدی گه به طور عادی برای راه اندازی آن‌ها از فتوولتائیک استفاده می‌شود رایج تر است. کمپرسور این یخچال‌ها با جریان برق مستقیم  کار می‌کند و بازدهی بالایی دارند، از این رو برای استفاده در سیستم‌های برق خورشیدی بسیار مناسب می‌باشند. در ادامه توضیجاتی پیرامون نحوه عملکرد یخچال‌های جذبی برای علاقه مندان آورده شده است.

Frigo-solaire1

استفاده از انرژی خورشید در سال های اخیر بسیار مورد توجه قرار گرفته است. انرژی خورشید عموما به عنوان منبع اولیه انرژی مورد استفاده قرار می گیرد.

یکی از زمینه های کاربردی انرزی خورشیدی که مورد توجه قرار گرفته است، تولید سرما می باشد. شاید این زمینه کاری اندکی عجیب و دور از دسترس تصور گردد، چرا که انرژی خورشیدی همواره با گرما شناخته شده است. سرمایش خورشیدی را می توان هم از طریق گرمایش خورشیدی بعنوان منبع گرمایی و هم از طریق فتوولتاییک بعنوان منبع الکتریکی ایجاد کرد. این کار را میتوان با روش های جذبی و جذب سطحی از طریق گرمایش و یا با استفاده از یک یخچال معمولی که برق آن از فتوولتاییک تامین می شود انجام داد. سرمایش خورشیدی خصوصا برای سرد نگهداشتن مواد دارویی در مناطقی که الکتریسیته در دسترس نیست یا برای سرمایش مکان ها مورد استفاده قرار می گیرد.

انواع روش های سرمایش خورشیدی عبارتند از:

۱٫واحدهای جذب سطحی (Adsurbtion units):

واحدهای جذب سطحی از مواد جامد متخلخل تشکیل شده است که جاذب نامیده می شوند. این مواد جامد می توانند بصورت فیزیکی و بازگشت پذیر مقادیر زیادی بخار را که سیال جذبی (adsorbate) نامیده می شود در خود جذب (adsorb) کنند. ایده اصلی استفاده از این پدیده در قرن نوزدهم بوجود آمد. تراکم بخار جذبی درون جامد جاذب بستگی به دمای زوج یا به عبارت دیگر ترکیب جاذب و جذب شونده و نیز فشار بخار دارد. اگر فشار ثابت باشد می توان با تغییر دادن درجه حرارت موجب جذب یا بازپس دهی ماده جذبی توسط جاذب شد. این روش، مبنای کارکرد سیستم های خورشیدی استفاده کننده از سیکل جذب بخار می باشد.

یک زوج جاذب-جذبی برای کار کردن در یک مبرد خورشیدی باید ویژگی های زیر را داشته باشد:

۱٫یک مبرد با گرمای نهان بالا

۲٫یک زوج کاری با خواص ترمودینامیکی بالا

۳٫یک دمای بازگشتی (بازپس دهی سیال جذبی) کوچک در مواجهه با فشار و دمای کاری

۴٫ظرفیت گرمایی پایین

زوج آب-آمونیاک بیشترین استفاده را در بین سیستم های موجود دارد و استفاده از زوج های جذبی مناسب تر برای سیستم های خورشیدی در حال بررسی و مطالعه و تحقیق است. بازده این سیستم ها توسط دمای کندانس محدود می شود، و بدون استفاده از تکنولوژی های سطح بالا امکان کاهش آن وجود ندارد. برای مثال، برج های خنک کن و رطوبت زدا (desiccant bends) برای تولید آب سرد برای کنداس کردن آمونیاک در فشار پایین استفاده می شوند. از جمله معایب ذاتی زوج آب-آمونیاک این است که لوله ها و مخازنی با ضخامت بالا نیاز دارند، خوردگی ناشی از آمونیاک، مشکلات برودت و جدا کردن آب از آمونیاک نیز می باشد. چند زوج دیگر نظیر زیولیت-آب، زیولیت-متانول و متانول-کربن فعال در حال بررسی و مطالعه هستند که از میان آن ها نوع مناسب تری انتخاب گردد. تاکنون زوج متانول-کربن فعال بهترین نتیجه را داشته است.

۲٫واحدهای جذبی (Absorbtion units)

پروسه جذبی عبارتست از جذب و گرفتن رطوبت توسط ماده ای که رطوبت گیر نامیده می شود. رطوبت گیرها یا جاذب ها موادی هستند که قابلیت جذب و در برگیری گازها یا مایعات را در خود دارند و میل ترکیبی ویژه ای با آب دارند. در حین جذب، ماده جاذب با گرفتن رطوبت، یک تغییر شیمیایی پیدا می کند، برای مثال می توان به نمک طعام اشاره کرد که هنگام جذب رطوبت تغییر فرم داده و از جامد به سیال تبدیل میشود. ویژگی وابستگی رطوبت گیرها به رطوبت، این مواد را برای واکنش های شیمیایی جداساز بسیار سودمند ساخته است.

سیستم های جذبی مشابه سیستم های تهویه مطبوع بخار-compresstion هستند اما در مرحله فشار (compresstion stage) با هم تفاوت دارند. بطور کلی یک جاذب، قسمت کم فشار، یک سیار مبرد تبخیر شده را جذب می کند. پر استفاده ترین ترکیب مایعات شامل لیتیم برمید- آب که بخار آب نقش سرد کننده را ایفاد میکند و آمونیاک-آب که آمونیاک سرد کننده است، می باشند.

منبع:

http://www.energyenergy.ir/index.php