سیستم های فتوولتاییک

[spow 44197]

سیستم های فتوولتاییک :

 

انرژی خورشیدی عظیم ترین منبع انرژی در جهان است. این انرژی پاک، ارزان و بی پایان بوده و در بیشتر مناطق کره زمین قابل استحصال می باشد. محدودیت منابع فسیلی و پیامدهای حاصل از تغییرات زیست محیطی و آب و هوای جهانی، فرصتهای مناسبی را برای رقابت انرژی خورشیدی با انرژیهای فسیلی خصوصاً در کشورهایی با پتانسیل بالای تابش ایجاد نموده است. سیستم های انرژی خورشیدی، فنآوریهای جدیدی هستند که برای تامین گرما، آب گرم، الکتریسیته و حتی سرمایش منازل مسکونی، مراکز تجاری و صنعتی بکار می روند. نمودار شکل زیر ظرفیت نصب شده برق خورشیدی را در طول سال های ۲۰۰۷ تا ۲۰۱۲ نشان می دهد.

 

فتوولتاییک به سیستمی گفته می شود که انرژی خورشید را مستقیماً به انرژی الکتریکی تبدیل کرده و می تواند جوابگوی بخش وسیعی از نیاز جامعه به انرژی می باشد. در این سیستم بدون استفاده از فرایند ترمودینامیک یا سیال عامل، انرژی تشعشعی فوتونهای نور خورشید با راندمان ۵ تا ۲۵ درصد، مستقیماً به انرژی الکتریکی تبدیل می شود. نور خورشید از فوتون ها یا ذرات انرژی خورشیدی ساخته شده ‌است. این فوتون ها که مقادیر متغیر انرژی را شامل می‌شوند، درست مشابه با طول موج های متفاوت طیف های نوری هستند. وقتی فوتون ها به یک سلول فتوولتاتیک بر خورد می‌کنند، ممکن است منعکس شوند، مستقیم از میان آن عبور کنند و یا جذب شوند. فقط فوتون های جذب شده انرژی را برای تولید الکتریسیته فراهم می‌کنند .وقتی که نور خورشید کافی یا انرژی توسط جسم نیمه رسانا جذب شود، الکترون ها از اتم‌های جسم جدا می‌شوند. (به دلیل اینکه آخرین الکترون یک اتم با گرفتن انرزی فوتون به لایه بالاتر رفته و می تواند از میدان پروتون خلاص شده و آزادانه در نیمه رسانا حرکت کند.)

رفتار خاص سطح جسم در طول ساختن باعث می‌شود سطح جلویی سلول که برای الکترون‌های آزاد بیشتر پذیرش یابد. بنا براین الکترون‌ها بطور طبیعی به سطح مهاجرت می‌کنند.

زمانی که الکترون‌ها موقعیت n را ترک می‌کنند، سوراخ‌هایی شکل می‌گیرد. تعداد الکترون ها زیاد بوده و هر کدام یک بار منفی را حمل می‌کنند و به طرف جلوی سطح سلول پیش می‌روند، در نتیجه عدم توازون بار بین سلول های جلویی و سطوح عقبی یک پتانسیل ولتاژ شبیه قطب‌های مثبت ومنفی یک باطری ایجاد می‌شود.

وقتی که دو سطح از میان یک راه داخلی مرتبط می‌شود، الکتریسیته جریان می‌یابد.

سیستم فتوولتاییک به دلیل مزایایی مانند کوتاه بودن زمان طراحی و نصب سیستم، بی صدا بودن فرایند تبدیل انرژی، عمر زیاد و نیاز به نگهداری اندک به دلیل نداشتن اجزاء متحرک، حمل و نقل آسان به دلیل سبک بودن اجزاء و همچنین عدم تولید آلودگی های زیست محیطی، در حال گسترش و پیشرفت شتابان است. لیکن نسبت به سایر منابع تولید انرژی دارای قیمت نسبتاً بالایی می باشد. لذا استفاده بهینه و جذب وتبدیل حداکثر مقدار انرژی دریافتی خورشیدی ممکن بسیار ضروری است.

اجزای تشکیل دهندۀ سیستم های فتوولتاییک ( PV )

• مدول ها (پنل های خورشیدی)

یک مدول فتوولتاییک، اصلی ترین جزء از سیستم های فتوولتاییک می باشد که از اتصال موازی تعداد زیادی از سلول-های خورشیدی ایجاد شده است. سیستم های متداول فتوولتاییک دارای انواع مختلف سلول های خورشیدی از نوع مونوکریستالین سیلیکون، پلی کریستالین سیلیکون و فیلمهای نازک سیلیکون ( سیلیکون بدون شکل ) می باشند. یک نمونه سلول کریستالین ممکن است ابعادی در حدود mm ۱۰۰ * mm ۱۰۰ داشته باشد. معولاً انواع تجاری پنل ها ۳۶ و یا ۷۲ سلول دارد. در جدول زیر بازدهی انواع مختلف مدول ها آمده است:

[spow 44197]

• باطری

 

باطری ها به مثابه مخزن ذخیرۀ انرژی برای سیستم های خورشیدی می باشند. یعنی در زمان تابش خورشید انرژی آنرا جذب کرده و در موقع لزوم به نیاز مصرف کننده می رساند.

پارامتر بسیار مهم در انتخاب باطری، Cost/Amper-Hour می باشد. امروزه به طور گسترده از باطری های حاوی الکترولیت اسیدی سرب استفاده می شود. اما برای مصارف خاص می توان از انواع دیگر باطری مانند NiCad و Gel-Cell نیز بهره جست.

 

• کنترلر شارژ باطری

مهم ترین وظیفۀ کنترلر شارژ باطری، تنظیم میزان شارژ باطری و جلوگیری از تخلیۀ زیاد باطری است و نیز شارژ بیش از حد آن است. بواسطۀ شارژ بیش از حد باطری، محلول الکترولیت شروع به جوشیدن می کند و باعث آسیب رسیدن به باطری می شود. به طور کلی کارکرد ناصحیح کنترلر شارژ باطری، هزینۀ تعمیرات سیستم را بسیار افزایش می دهد.

پارامتر مهم در انتخاب مناسب کنترلر شارژ باطری، بازده آن می باشد. میزان آمپراژ و ولتاژ طرح برای آن ها برای سیستم های کوچک فتوولتاییک به ترتیب، در حدود ۵ تا ۳۰ آمپر و ۱۲ یا ۲۴ ولت می باشد.

• مبدل جریان DC به AC

وظیفۀ اصلی آن ها تبدیل جریان مستقیم مدول ها به جریان متناوب برای مصرف کننده هاست. با وجود انواع مختلف مبدل ها، هنوز هم مبدل های سینوسی گرانترین و در عین حال بهترین مبدل ها برای مصارف متداول هستند.

شکل زیر خلاصۀ مطالب بالاست:

پس از مقدمات فوق، لازم است معیار مناسبی برای مقایسۀ پنل های متفاوت از سازندگان مختلف، داشته باشیم. مواردی که در مورد سیستم های فتوولتاییک به عنوان ملاک هایی برای کارکرد مؤثر سیستم تلقی می شوند، شامل موارد زیر می باشند:

۱) میزان هزینۀ تولیدی به ازای هر وات تولیدی ($/W)

عدد فوق مهمترین عامل کارا بودن یک پنل خورشیدی است که البته میزان آن برای پنل های کوچکتر، بیشتر است.

۲) گارانتی

اهمیت مسألۀ فوق عمدتاً به سبب وجود عوامل خارجی آسیب رسان مانند رطوبت و گرد و خاک و غبار برای پنل ها می باشد که از عوامل اصلی عدم کارکرد مورد انتظار سیستم اند. گرچه تمامی سازندگان محصولات خود را مقاوم در برابر عوامل خارجی معرفی می کنند، ولی تجربه نشان داده است که مصرف کنندگان بالاخره پس از مدتی نیاز به خدمات پس از فروش قوی پیدا می کنند.

۳) حجم فضای اشغالی توسط سیستم

واضح است که حجم کمتر با راحتی نصب، حمل و نقل و بهره برداری همراه است؛ به خصوص برای مواردی که با محدودیت فضا مواجهیم.

[mese 677]

سلام

به نظرشما این رشته درآمد زا هست؟

[seyed mehdi hoseyni 27119]

سلام

به نظرشما این رشته درآمد زا هست؟

 

منظورتون رشته برق؟

[mese 677]

منظورتون رشته برق؟

 

سلاممنظورم انرژی خورشیدی بود!اگه اشتباه نکرده باشم!