نحوه اجرای پروژه سولار تولید انرژی برق پاک (پژوهش شخصی)برق_الکترونیک

^{نحوه اجرای پروژه سولار تولید انرژی برق پاک (پژوهش شخصی)برق_الکترونیک}

پژوهشگر و نویسنده: دکتر (  افشین رشید )

^{برای راه اندازی یک سیستم خورشیدی و تامین برق مورد نیاز از خورشید نیاز به قطعات زیر داریم:}

^{1-پنل خورشیدی}

^{2-شارژ کنترلر}

^3-باطری

^{4-اینورتر}

^{جزئیات هر یک از قطعات بالا را با هم مرور می کنیم}

^{پنل خورشیدی:پنل های خورشیدی یا صفحات خورشیدی از کنار هم قرار گرفتن سلول های خورشیدی به وجود می آیند که جنس آن ها از نیمه هادی ها بوده و برای تبدیل انرژی خورشیدی به الکتریسیته مورد استفاده می گیرند.}

^{که میزان انرژی تولیدی این صفحات به ابعاد آن ها و تکنولوژی ساخت آن ها بستگی دارد همچنین برای دست یافتن به انرژی بیشتر می توان از چند صفحه استفاده نمود.}

^{صفحات خورشیدی از نظر تکنولوژی ساخت به سه دسته تقسیم می شوند.}

^{صفحات فتوولتائیک پلی کریستال (Photovoltaic Polycrystalline Panels)}

^{صفحات فتوولتائیک مونوکریستال (Photovoltaic Monocrystalline Panels)}

^{صفحات فتوولتائیک نواری (Thin Film).}

^{نحوه عملکرد:اگر باطری مستقیما به پنل متصل شود عمر آن کاهش میابد مگر در حالتی که جریان تولیدی توسط پنلهای PV برابر ۱/۵% جریان مجاز باتری یا کمتر از آن باشد.شارژ کنترلر دارای وظایف زیر است:}

^{1-ولتاژ باتری را بررسی می نمایند و هرگاه که ولتاژ باتری زیادتر از حد شود، جریان شارژ را متوقف می‌کند.}

^{2-بیشتر کنترلرها وقتی ولتاژ به حد تعیین شده ای می‌رسد به‌ راحتی می‌توانند باز شوند و یا این‌ که جریان میان باتری و PV را محدود نمایند و هنگامی که ولتاژ باتری پائین بیاید دوباره به مدار برگردانده می‌شود.ولتاژ حد در بعضی از کنترلر‌ها قابل تنظیم است و در برخی دیگر توسط کارخانه سازنده از پیش تنظیم گردیده است.}

^{3-کنترلر همچنین از جریان معکوس در هنگام شب جلوگیری می نماید.جریان معکوس،مقدار جریانی است که هنگام شب در جهت معکوس از پانل می گذرد و باتری را تخلیه می کند.اما این توان تلف شده قابل صرف نظر کردن است.تنها در مورد سیستم های PV بزرگ این جزیان محسوس است.تقریبا تمامی کنترلرها به طور اتوماتیک این جریان را کنترل می نمایند.}

^{باتری:باتریها انرژی الکتریکی را به صورت شیمیایی در خود ذخیره می کنند. در سامانه های فتوولتاییک باتری ها وظیفه پشتیبانی در طول شب و در روزهای ابری را به عهده دارند. از آنجا که توان خروجی صفحات فتوولتاییک در طول روز متغییر میباشد، یک باتری ذخیره کننده می تواند یک منبع نسبتا ثابت برای تولید توان باشد. تا تغییرات نور تابیده شده به صفحات را جبران کند. مزیت دیگر استفاده از باتری در سیستم های خورشیدی تامین جریان راه اندازی موتور های الکتریکی است.}

^{انواع باتری مورد استفاده در سیستم فتوولتائیک:}

^{Lead-acid battery}

^{Lithium-ion battery}

^{Nickel-cadmium battery}

^{Nickel-iron battery}

^{Nickel metal hydride battery}

^{Nickel-zinc battery}

^{Sodium-ion battery}

^{در این سیستم برای افزایش ولتاز باطری ها را با یکدیگر سری و برای افزایش جریان آن ها را با هم موازی می کنند.}

^{اینورتر:در صورتی که بار ما DC باشد نیازی به اینورتر نمی باشد و می توان مستقیما از برق باتری استفاده نموده ولی در صورتی که نیاز باشد یک مصرف کننده AC را تغذیه کنیم باید ابتدا برق DC توسط اینورتر به AC تبدیل نماییم سپس استفاده نمایید.}

^{سازوکار تولید انرژی}

^{پنل‌های خورشیدی PV، برق جریان مستقیم (DC) را تولید می‌کنند. در برق DC الکترون‌ها از یک‌جهت دور مدار به جریان درمی‌آیند. به‌عنوان یک مثال از جریان DC می‌توان به تقویت لامپ با یک باتری اشاره کرد. الکترون‌ها از قطب منفی باطری حرکت کرده از لامپ عبور می‌کنند و مجددا به قطب مثبت بازمی‌گردند.}

^{نقشه سیستم سولار تا استفاده در لامپ}

^{در برق AC (جریان متناوب)، الکترون‌ها در یک مسیر متناوب دچار نوسان می‌شوند، این وضعیت مشابه سیلندر موتور ماشین است. وقتی یک حلقه‌ی سیمی حول یک آهنربا پیچیده شده باشد، ژنراتور برق AC تولید می‌کند. بسیاری از منابع متفاوت انرژی مثل گاز، سوخت دیزلی، انرژی برق‌آبی، انرژی هسته‌ای، زغال‌سنگی، باد و انرژی خورشیدی می‌توانند این نوع ژنراتور را کنترل کنند.}

^{کاربردهای انرژی خورشیدی}

^{فناوری خورشیدی ساختمان‌های صنعتی، تجاری و مسکونی مشابه است (فتوولتائیک، گرمایش passive، نور روز و گرمایش آبی). البته ساختمان‌های غیرمسکونی می‌توانند از انواعی استفاده کنند که کاربرد خانگی ندارند. این فناوری‌ها شامل تهویه‌ی هوا، گرمایش و سرمایش خورشیدی هستند. در ادامه به صورت مختصر به انواع کاربردهای انرژی خورشیدی در مقیاس خانگی و صنعتی اشاره شده است:}

^{گرمایش، سرمایش، تهویه: دودکشی خورشیدی (دودکش گرمایی) یک سیستم تهویه‌ی خورشیدی passive است که از یک محور عمودی تشکیل شده است. این محور بیرون و درون ساختمان را به یکدیگر وصل می‌کند. با گرم شدن دودکش هوای داخل ساختمان هم گرم می‌شود و هوا را به داخل ساختمان می‌کشد. از گیاهان و درختان فصلی می‌توان به‌عنوان واسطه‌ای برای کنترل گرمایش و سرمایش خورشیدی استفاده کرد. اگر گیاه در بخش جنوبی ساختمان قرار بگیرد، برگ‌های آن در طول تابستان سایه تولید می‌کنند و در زمستان شاخه‌های لخت و بدون امکان عبور نور را فراهم می‌کنند.}

^{سلول‌های خورشیدی از مواد نیمه‌رسانا ساخته‌ شده‌اند که متداول‌ترین نوع آن کریستالین سیلیکون است. دو نوع کریستالین سیلیکونوجود دارد، اما نوع مونو کریستالین سیلیکونکاربرد بیشتری دارد: این نوع سلول دارای یک ساختاری مربعی است و خاصیت سیلیکونی بالای آن قوی‌تر (و البته گران‌تر) از دیگر مصالح پنل خورشیدی است. نوع دیگر کریستالین سیلیکون، پلی کریستالین نمونه‌ی ارزان‌تر با کارایی و تأثیر کمتر است، از این نوع در فضاهای بزرگ (برای مثال مزرعه‌ی خورشیدی، مناطق غیرمسکونی) استفاده می‌شود.}

^{نسل دوم سلول‌های خورشیدی، سلول‌های نواری(Thin film) هستند که از سیلیکون آمورفوس یا مواد غیرسیلیکونی مثل کادمیوم تلورید تشکیل شده‌اند. سلول‌های خورشیدی thin film از لایه‌های مواد نیمه‌رسانا با ضخامت تنها چندمیلیمتر استفاده می‌کنند. این سلول‌ها به‌دلیل انعطاف‌پذیری بالا می‌توانند برای پوشش‌های سقفی، ساخت نما یا لعاب شیشه‌ای نورگیرها به کار بروند.}

^{نسل سوم سلول‌های خورشیدی علاوه بر سیلیکون از انواع مواد جدید ازجمله مرکب‌های خورشیدی و با استفاده از فناوری‌های معمولی پرینت، رنگ‌های خورشیدی و پلاستیک‌های رسانا ساخته می‌شوند. بعضی سلول‌های خورشیدی از لنزهای پلاستیکی یا آینه برای تمرکز نور خورشید بر یک بخش کوچک از مواد PV استفاده می‌کنند. مواد PV گران‌قیمت‌تر هستند اما به دلیل نیاز اندک به آن‌ها در صنعت و تأسیسات ازنظر هزینه مقرون‌به‌صرفه خواهند بود. بااین‌حال به این دلیل که لنزها باید به سمت نور خورشید قرار بگیرند، کاربرد کلکتورهای متمرکزکننده محدود به مناطق آفتابی است.}

پژوهشگر و نویسنده: دکتر (  افشین رشید )