آشنایی با سیستم های برق خورشیدی
سیستم تولید برق خورشیدی یکی از بهترین جایگزین های تولید انرژی با استفاده از سوخت فسیلی هستند و روز به روز میزان استفاده از آن ها در سرتاسر جهان افزایش می یابد. کشور ما ایران نیز با توجه به موقعیت جغرافیایی مناسب به یکی از بهترین بستر های تولید برق از نور خورشید تبدیل شده است. امروزه سیستم های برق خورشیدی نسبت به قبل مستقل شده اند و می توان با استفاده از آن ها برق یک واحد مسکونی، آپارتمان، واحد صنعتی، روستا و حتی یک شهر را تامین نمود. با توجه به هزینه بالای نیروگاه های برق با استفاده از سوخت فسیلی، اداره برق اعلام کرد که قصد خرید انرژی خورشیدی و بادی را از مشترکانش را دارد و بر همین اساس نیروگاه های خورشیدی بسیاری در جهت تزریق برق خورشیدی به شبکه برق احداث گردید. اکنون ما در تلاشیم تا با افزایش دانش عمومی در زمینه سیستم های خورشیدی، درصد استفاده از این انرژی ها را در کشور افزایش دهیم.
پنل خورشیدی یا صفحه خورشیدی وظیفه جذب انرژی موجود در نور خورشید و تبدیل آن به انرژی الکتریکی را دارد که از قسمت های کوچکتری به نام آرایه خورشیدی و سلول خورشیدی تشکیل شده است. خروجی یک پنل خورشیدی از لحاظ ولتاژ و جریان ثابت نبوده و در ساعات مختلف، با تغییر دما و با تغییر جها تابش نور خورشید تغییر می کند. بنابر این از خروجی پنل خورشیدی نمی توان به صورت مستقیم برای برق رسانی به تجهیزات الکتریکی استفاده نمود. برای این کار از تجهیزات دیگر مانند باتری، شارژ کنترلر و اینورتر استفاده می شود.
یک پنل خورشیدی از طول عمر مناسبی برخوردار است و در صورتی که صدمه ای به سطح آن وارد نشود می توان انتظار کارکرد 15 تا 25 ساله از آن ها داشت. به طور معمول این صفحات بر روی پایه های گالوانیزه یا آلمینیوم سوار می شوند و باید تحت زاویه خاص و جهت خاصی قرار گیرند تا با حداکثر راندمان انرژی الکتریکی تولید نمایند. به این سازه های فلزی به اصطلاح استراکچر گفته می شود.
پنل های خورشیدی را می توان به سه دسته پنل خورشیدی مونوکریستال، پنل خورشیدی پلی کریستال و پنل خورشیدی نانو تقسیم بندی نمود. نوع مونوکریستال و پلی کریستال بسیار کاربردی بوده و به راحتی در بازار یافت می شوند.از معروف ترین برند های سازنده پنل خورشیدی می توان به پنل خورشیدی ال جی ( LG), پنل خورشیدی یینگلی ( Yingli) اشاره کرد.
باتری یکی از مهم ترین قسمت های یک پکیج برق خورشیدی است. در طول روز باتری به واسط پنل خورشیدی شارژ می گردد و در ساعاتی از شبانه روز که نور خورشید در دسترس نبوده باتری وظیفه تامین انرژی تجهیزات الکتریکی موجود را بر عهده دارد. به باتری های موجود یک پکیج برق خورشیدی، باتری خورشیدی گفته می شود. باتری های خورشیدی را می توان در مدل ها، ظرفیت ها و ولتاژ های مختلف تهیه نمود.
طراحی باتری خورشیدی در پکیج برق خورشیدی از اهمیت بالایی برخوردار است به طوری که در صورت طراحی اشتباه عمر باتری می تواند به شدت کاهش پیدا کند. برای همین کارشناسان طراحی پکیج برق خورشیدی، ظرفیت باتری را به مقدار مشخصی بیشتر از حد مورد نیاز در نظر می گیرند تا باتری بتواند طول عمر مناسبی داشته باشد. همچنین در برخی از نقاط ایران به دلیل وجود روز های ابری مکرر، ممکن است ظرفیت باتری جوابگوی نیاز مصرف کننده نباشد که در این صورت با توجه به محاسبات، تعداد باتری ها افزایش می یابد که به باتری های اضافی باتری های پشتیبان ابری نیز گفته می شود.
گفتنی است پکیج برق خورشیدی را می توان بدون باتری نیز طراحی نمود که در این صورت فقط در ساعاتی که نور خورشید موجود است، انرژی الکتریکی تجهیزات تامین می گردد. از این نوع پکیج برق خورشیدی بیشتر برای ساخت نیروگاه خورشیدی یا کار های صنعتی استفاده می شود.
اینورتر یکی از مهم ترین قطعات هر پکیج برق خورشیدی است. با استفاده از اینورتر برق خروجی باتری به برق شهر تبدیل می شود که می توان با استفاده از آن تجهیزات الکتریکی معمول خانگی و صنعتی مانند یخچال، تلوزیون، پمپ و غیره را برق رسانی نمود. همچنین در پکیج برق خورشیدی متصل به شبکه که به آن نیروگاه خورشیدی نیز گفته می شود، از اینورتر برای تبدیل برق خروجی سیستم به برق قابل تزریق به شبکه استفاده می شود.بنابر این اینورتر خورشیدی را می توان به دو گروه کلی متصل به شبکه ( ON-GRID ) و مجزا از شبکه ( OFF-GRID ) تقسیم بندی نمود. از نوع اول یعنی اینورتر های متصل به شبکه در نیروگاه های خورشیدی استفاده می شود و خروجی آن را می توان به راحتی به شبکه برق شهر متصل نمود. اما اینورتر های نوع دوم مخصوص برق رسانی در سیستم های خورشیدی مجزا از شبکه هستند و خود به دو گروه تمام سینوسی و شبه سینوسی تقسیم بندی می شوند.
اینورتر تمام سینوسی خروجی فوق العاده صاف و کاملا شبیه به برق شهر دارد و به راحتی می توان با آن تمامی وسایل الکتریکی را تغذیه نمود اما نوع دوم یعنی شبه سینوسی، همانطور که از نام آن پیداست خروجی شبیه به برق شهر دارد و برای تغذیه تجهیزات الکتریکی خاص مانند کامپیوتر ها و تجهیزاتی الکتریکی مانند موتور ها استفاده نمی شود. از این اینورتر می توان برای مصارف روشنایی، گرمایشی و ... استفاده نمود.به طور کلی ساختار اینورتر های متصل به شبکه و مجزا شبکه با همدیگر تفاوت چندانی ندارد اما در اینورتر های متصل به شبکه یه واحد کنترلر نیز وجود دارد که وظیفه آن کنترل خروجی پنل و تطبیق آن با ورودی اینورتر است .
گفتنی است انتخاب درست اینورتر در هر پکیج برق خورشیدی از اهمیت بالایی برخوردار است، زیرا وسایل الکتریکی به صورت مستقیم به آن متصل می شوند و در نتیجه در صورتی که خروجی اینورتر به اندازه کافی قوی نباشد می تواند برای تجهیزات الکتریکی مشکل آفرین باشد. همچنین خروجی اینورتر های مجزا از شبکه را تا اندازه ای بالاتر در نظر می گیرند زیرا برخی از وسایل الکتریکی مانند یخچال دارای جریان استارت هستند که این خود موجب افزایش توان مصرفی و افزایش بار در خروجی اینورتر می شود.
شارژ کنترلر المان مهمی است که در پکیج برق خورشیدی مجزا از شبکه، بین پنل خورشیدی و باتری خورشیدی قرار می گیرد و در اصل پنل خورشیدی به واسطه این المان باتری را شارژ می کند. بدون شک باتری المان حساسی است و نحوه شارژ آن از اهمیت بالایی برخوردار است. لازم به ذکر است که در نیروگاه برق خورشیدی که به آن پکیج برق خورشیدی متصل به شبکه هم گفته می شود، علارقم عدم استفاده از باتری، از شارژ کنترلر استفاده می شود و در اصل این شارژ کنترلر است که خروجی پنل را در اختیار اینورتر قرار می دهد. اما این المان در داخل اینورتر قرار گرفته و هر کدام از اینورتر های متصل به شبکه دارای یک شارژ کنترلر نیز می باشد.
شارژ کنترلر ها را می توان به دو گروه شارژ کنترلر های PWM و شارژ کنترلر های MPPT تقسیم بندی نمود. تفاوت اصلی این دو نوع شارژ کنترلر میزان راندمان می باشد. خروجی هر پنل خورشیدی می تواند بر اثر تغییر دما، تغییر جهت تابش نور خورشیدی و سایر پارامتر های فیزیکی دست خوش تغییرات بسیاری شود. برای مثال ممکن ولتاژ خروجی یک پنل 12 ولت در طول روز بین 8 تا 18 ولت تغییر کند. در این صورت به دلیل ثبات نسبی توان پنل خورشیدی، جریان نیز با ولتاژ تغییر و در صورتی که خروجی پنل دارای کمترین ولتاژ باشد، جریان به بیشترین مقدار خود و در صورتی که خروجی دارای بیشتری مقدار ولتاژ باشد، جریان به کمترین مقدار خود می رسد. شارژ کنترلر های PWM با سوئیچ کردن ولتاژ خروجی پنل، باتری ها را شارژ می کنند و بدون شک با کاهش ولتاژ، آهنگ شارژ باتری ها نیز کند می شود که این امر موجب کاهش راندمان سیستم می شود. اما شارژ کنترلر های MPPT که به ردیاب نقطه حداکثر توان مشهورند، با استفاده از مبدل DC به DC داخلی آهنگ شارژ باتری را ثابت نگه می دارند و در نتیجه دارای راندمان بیشتری می باشند.
تمامی حقوق برای ویکی سولار محفوض است
