دانلود مقاله عملکرد انرژی خورشیدی در ساختمانهای سبز با مروری بر نیازها و چالشها

بخشی از مقاله

رشد عظیم تقاضای منابع محدود انرژی فسیلی (زغالسنگ، نفت یا گاز)، در سراسر جهان موجب بحرانهای زیسـتمحیطـی شـده اسـت. سهم بخش ساختمان در مصرف نهایی انرژی در این بخش بسیار زیاد است. از این رو، تجزیه و تحلیل سطح مصرف انـرژی سـاختمانهـا و ابداع راهکارهای جدیدی برایدستیابی به پایداری در محیطهای ایجاد شده ضروری و مدنظر است. با توجه به نقش مهم ساختمانهای سبز در مورد پایداری شهر های آینده، توجه کافی به عملکرد انرژی پایدار در این بخش اهمیت می یابد. معماری پایدار و طراحی سبز به یکی از وسیع ترین حوزه های تمرکز در مطالعات علمی مرتبط به محیط زیست و کیفیت زندگی ساکنان شهر تبدیل شده است. بر ایـن اسـاس، بـا نظر به ارزیابی محیطی و عملکرد انرژی ساختمان ها، ایجاد برنامه های کاربردی و رفع محدودیت ها نسبت به توسـعه سـاختمانهـای سـبز پایدار سازگار با محیط زیست حیاتی است. این مقاله یک بررسی از عملکرد انرژی خورشیدی ارائه میدهد و درمورد تـاثیر ایـن سـامانه بـر پایداری ساختمان های سبز بحث میکند، هدف این مطالعه توضیح بهکارگیری انرژی خورشیدی در اجرای طرح ساختمان سـبز اسـت. در این راستا این مطالعه توجه را به عملکردهای انرژی پایدار ساختمانهای سبز جهت تلخیص پارامترهای موثر مبتنی بر دسـتاورهای موفـق معاصر جلب میکند. علاوه براین، با توجه به چالشها و موانع فعلی در این بررسی، نتیجهگیری میکند که؛ تشخیص و گسترش راهکارهای انرژی خورشیدی مربوط به ساختمان های سبز برای رسیدگی به نیازهای انرژی در آینده همچنان ضروری است. در نتیجه، بررسـی دقیـق اینیافته های به منظور در نظر گرفته شدن توسط معماران، مهندسان و گسترش دهندگان برای توسعه شهرهای سازگار با محـیط زیسـت در آینده با یک نظر صریح نسبت به توسعه محیطهای سبزتر و هوشمندتر ایجاد شده توصیه میشوند.

واژه های کلیدی
انرژی پایدار، توسعه و معماری پایدار، ساختمانهای سبز، سامانههای خورشیدی، آسایش محیطی.

-1 مقدمه
انرژی برای توسعه اقتصادی و اجتماعی هر کشور یک ورودی حیاتی است و پایداری آن یک عامل مهم برای در نظر گرفته شدن است. در آینده، نگرانی درباره تغییر آب و هوا و امنیت انرژی فزونی میگیرد و تشویقها برای بهرهبرداری از انرژی خورشیدی افزایش مییابد، بهرهبرداری از این انرژی در تمام جنبها دائماً گسترش مییابد، چندان که هزینههای تولید این انرژی کاهش و هزینه استفاده از سوختهای فسیلی افزایش مییابد. خورشید به عنوان منبع انرژی و سرآغاز حیات و منشاء تمام انرژی های دیگر شناخته شده است. به گونهای که میتوان گفت، سایر انرژیها در واقع صورت تبدیلیافته صورت انرژی خورشیدی هستند. از جمله: سوختهای فسیلی که در اعماق زمین ذخیره شدهاند، انرژی آبشارها و باد، نمو گیاهان که حیوانات و انسان برای رشد خود از آن استفاده میکنند، خورشید به سیاره ما نیرو میبخشد و به ما امکان بقا میدهد . همچنین در کنار فناوری هوشمند، میتواند گرما و برق فراهم کند. از طرفی، بهعنوان محرک نیروی باد، میتواند نقش بسزایی در تولید انرژی داشته باشد. باد به نوبه خود امواج را ایجاد میکند، خورشیدبه چرخه تعریق و تبخیر آب امکان تولید نیرو در طرحهای آبی را میدهد. گیاهان با استفاده از نور خورشید، فتوسنتز میکنند و طیف گستردهای از محصولات با نام زیستتوده را ایجاد میکنند؛ فعل و انفعالات با ماه، بر اساس جاذبه و حرکت زمین به دور خورشید و ماه، جریانات جزر و مدی را تولید میکند. همه اینها تبدیل به انرژی حرارتی و مکانیکی میشوند، اینها همه نمادهایی از انرژی خورشیدی هستند. واقعیت تکان دهدهای که وجود دارد آن است که، آن مقدار از نور خورشید که ظرف فقط یک ساعت به زمین میرسد، برای تامین انرژی مورد نیازیک سال

جهان کافی است. انرژی خورشیدی منبعی تجدیدپذیر به شمار میآید، که تا روزی که حیات در کره خاکی وجود دارد، قابل استفاده و بهره برداری است . جهان طبیعی درمورد چگونگی دستیابی به پایداری چیزهای بسیار زیادی برای گفتن دارد. بهطور کلی میتوان از انرژیطبیعی بهطور بسیار کارآمدتر و مؤثرتر،در جهت ایجاد آسایش کالبدی انسان مورد استفاده قرار گیرد. ساختمان پایدار مستلزم توجه عملکرد انرژی ساختمان در یک چشمانداز بلند مدت و در نظر گرفتن کیفیت زیستمحیطی، کیفیت عملکردی و ارزش های آینده می باشد. بنابراین، طراحی ساختمان پایدار تلفیق مدبرانهی معماری با سایر رشتههای مرتبط میباشد.این مطالعه گرایشهای معاصر و برنامههای کاربردی طراحی ساختمان سبز و اثرات مربوطه بر توسعه پایدار ساختمانهای سبز به یک مصوبه معقول و عملی برای کاهش انتشار کربن دیاکسید و کاهش مصرف انرژی در بخش ساختمان تبدیل شده است. انتظار میرود که این بررسی هم برای پژوهشگران انرژی و هم برای سیاستگذاران و معماران جالب توجه باشد.

-2 بهرهبرداری از انرژی خورشیدی
تابش آفتاب پرتویی الکترومغناطیسی است که از خورشید ساطع میشود. این پرتو دارای طول موج های مختلفی بین 0/28 تا 3 میکرون است. طیف نور خورشید بهطور گسترده به سه قسمت: پرتو فرا بنفش با طول موج 0/28 تا 0/4 میکرون؛ پرتو قابل رویت 0/4 تا 0/7 میکرون؛ طول موج پرتو فرو قرمز بلندتر از 0/76 میکرون، تقسیم میشود.[49] پرتوهای خورشید در فضا پراکنده شده و بخشی از آن به زمین می رسد. تشعشعات الکترومغناطیسی که بهصورت اشعه واگرا از خورشید ساطح میگردند، با سرعت 300000 کیلومتر در فضا منتشر میشوند. زمین که در با فاصله متوسط 150 میلیون کیلومتری خورشید قرار دارد و 8 دقیقه و 18 ثانیه به طول میانجامد تا نور خورشید به زمین برسد.[51]فاصله زمین تا خورشید در موقعیت انقلاب تابستانی (نیمکره شمالی) حدود 5 میلیون کیلومتر دورتر از انقلاب زمستانی است. از کل تابش خورشید، زمین تنها یک قسمت از دو میلیارد قسمت انرژی خورشیدی را دریافت میکند.[34] پتانسیل انرژی خورشیدی در جهان آن اندازه عظیم است که از تامین احتیاجات فعلی و آتی کل تقاضای جهانی انرژی فراتر خواهد رفت.

میزان انرژی خورشیدی که زمین کسب میکند، در طول یک سال در حدود 3/1 میلیونEj می باشد. بر اساس گزارش سال 2008 چشمانداز انرژی بینالمللی، مصرف انرژی جهانی ما 262EJ/year (در سال (2005 میباشد و انتظار میرود که تا سال 2030 دو برابر شود. اختلاف زیادی آماری بین تولید و مصرف روشنی نشانگر آن است که، زمینحدوداً 6900 برابر بیش از آنچه در کل جهان انرژی به مصرف میرسد از خورشید انرژی دریافت میکند.[33]پتانسیل انرژی های تجدیدپذیر پیشرفته، به مراتب، بیشتر است. برای مثال، در علم نظری، زمین، برای تامین 15 هزار برابر نیاز سیاره ما، از خورشید، انرژی کافی دریافت میکند. کارشناسان میگویند که تا سال 2050 عملاً، حدود نیمی از نیاز جهان به انرژی، میتواند توسط منابع تجدیدپذیر، تامین شود.[2] واقعیت تکان دهدهای که وجود دارد آن است که آن مقدار از نور خورشید که طرف فقط یک ساعت به زمین میرسد. برای تامین انرژی مورد نیازیک سال جهان کافی است.[38]تمامی

انرژی نهفته در ذخایر زغال سنگ، گاز و نفت کره زمین، معادل انرژی 20 روز تابش خورشید است. بهطور متوسط هر متر مربع روزانه 2/4 کیلووات/ ساعت انرژی دریافت می کند. این نتیجه با توجه به نوع آب و هوا و منطقه متفاوت است.[51] تنها %48 از کل تشعشعات خورشیدی که به کره زمین میتابد به سطح زمین رسیده و جذب میگردد. از %48 جذب شده که باعث گرم شدن سطح زمین می شود، %89 آن مجدداً بهصورت تشعشعات با طول موج بلند بهخارج از جوّ زمین بازتاب میگردد.[34]تنهایک پنجم اشعه خورشیدکه وارد جوّ زمین می شود به سطح زمین برخورد میکند و یک کلکتور (گردآوردنده) خورشیدی، بخش کمی از انرژی خورشیدی را میتواند جذب کند. علم برای افزایش بهرهوری این انرژی راههای فراوانی پیشبینی میکند.

ساختمانهای سبز (شامل ساختمانهای کمانرژی، فوق کمانرژی و صفرانرژی) بهطرز چشمگیر با طرحهای کارآمد انرژی و فناوریهاییکپارچه پیشرفته بهمنظور کاهش نیاز و مصرف انرژی از نظر گرمایش، سرمایش، برق و غیره تنیده میشوند؛ از طریق کاربرد منابع انرژی تجدیدپذیر در محل با نظریه عملکرد انرژی پایدار ساختمانهای سبز، کاربرد مناسب منابع انرژی تجدیدپذیر در ساختمانها یک معیار اساسی است.[9] عامل محرک معاصر برای بهرهبرداری از منابع انرژی تجدیدپذیر به رشد سریع در مفهوم ساختمان صفر انرژی (ZEB)، بیانیک تعادل سالانه صفر بین انرژی مورد استفاده برای عملکرد ساختمان و انرژی بهدست آمده از منابع انرژی تجدیدپذیر، مانند انرژی موجود در گلخانههای شیشهای، انجامید.[8] پیامدهای بسیاری مربوط به اقدامات انجام شده برای حرکت به سمت پایداری در ایجاد ساختمانهای سالم وجود دارند.انرژیهای »مدرن« تجدیدپذیر، مبتنی بر فناوریهای پیشرو هستند. هنگام ارتباط با فناوریهای جدید صرفهجویی در مصرف انرژی، قادر خواهند بود تمامی نیازهای زیستمحیطی و حفاظت از آب و هوا را تامین کنند. مفهوم فنآوری بهطرز

قابل ملاحظه ای در زمینه پایداری سامانههای ساختمان سبز و بهرهوری انرژی سودمند مشخص میشوند، با بررسی تلاشهای علمی اخیر، تمرکز عمده بر بهبود بهره برداری از استفاده از انرژی خورشیدی با نظر به سامانههای فتوولتائیک خورشیدی و انرژی حرارتی خورشید میباشد. انرژی خورشیدی، سالهای زیادی بهعنوان یک جایگزن محتمل و نهایی برای نفت، گاز، زغال سنگ و اورانیوم در نظر گرفته شده است،این انرژی فراوانترین عناصر در جهان میباشد.

-1-2 سیستمهای فتوبیولوژیک
رشد بدن انسان و ایجاد شرایط بهینه برای ادامه حیات مطلوب از نظر فیزیکی مرهون تابش خورشید است که شامل اشعههای متفاوت از جمله اشعه ماوراء بنفش، اشعه نور مرئی و اشعه مادون قرمز میباشد.[34]خورشید عامل و منشأ انرژیهای گوناگونی است که در طبیعت موجود است،سیستمهای فتوبیولوژیک تغییراتی که در حیات و زیست گیاهان و جانداران بهوسیله نور خورشید و فتوسنتز ایجاد میگردد. عملکرد فتوسنتز گیاهان قدیمیترین وگستردهترین روش استفاده از انرژی خورشید است، گیاهان تشعشع خورشید را جذب کرده و باکمک آن گاز کربنیک و آب را به موادقندی تبدیل میکنند ونیز اکسیژن را آزاد و نیتروژن و مواد فسفری را برای ادامه حیات و رشد خود لازم دارند، جذب میکنند. نتیجه این فرآیند، ذخیره سازی بیولوژیکی انرژی خورشید است.

-2-2سیستمهای شیمی خورشیدی
تغییرات شیمیایی در اثر نور خورشید، الکترولیزرهای نوری، سلولهای فتوولتاژئیک الکتروشیمی، تاسیسات تهیه هیدروژن است. این سیستمها به دو دسته کلی تقسیم می شوند: -1 سیستمهای فتوشیمیایی که در آنها از نور خورشید در عملیات شیمیایی استفاده میشود عملیات فتوسنتز در گیاهان و تشکیل سوختهای فسیلی در زیر زمین، و ذخیره سازی بیولوژیکی انرژی خورشید در موارد و بالاخره تهیه سوختهایی از قبیل الکل و متان و هیدروژن، همگی تابع یک سری فعل و انفعالات شیمیایی بوده و میتوان آنها را بخشی از سیستمهای شیمی خورشیدی به حساب آورد؛ -2 سیستمهای هلیوترمیک در آنها از حرارت خورشیدی به عنوان یک منبع حرارتی بهرهگیری شده و عملیات شیمیایی انجام میگیرد. برای تهیه سوختی مثل هیدروژن از روش فتوشیمیایی و یا از روش حرارتی در الکترولیز استفاده میشود و هیدروژن ذخیره شده را برای تولید انرژی مکانیکی-حرارتی و الکتریکی و غیره بهکار برد.[51]

-3-2 سیستمهای حرارتی خورشیدی1

خورشید تنها منبع انرژی طبیعی بهشمار میرود که میتوان، از آن برای گرم کردن (غیر فعال) ساختمان استفاده کرد. کل انرژی خورشیدی که به سطح زمین میرسد حدود ژول در سال است.[34] سیستمهای حرارتی خورشیدی شامل: سیستمهای تهیه آب گرم، گرمایش و سرمایش ساختمان ها، تهیه آب شیرین، سیستمهای انتقال و پمپاژ، سیستمهای تولید فضای سبز (گلخانهها )، اجاقهای خورشیدی، سیستمهای سردسازی، برجهای نیرو، خشککن خورشیدی.[51] این روش ابتدا در قرن نوزدهم برای پمپ کردن آب استفاده شد. صفحات کلکتور خورشیدی را می توان بر بام ساختمانها نصب و از انرژی خورشید برای گرم کردن فضای داخلی، گرم کردن آب و خنک کردن هوا استفاده کرد. در کاربردهای حرارتی خورشیدی،بازیافت دهندههایی که نور خورشید را به یک محفظه بسته محتوییکمایع سیال مخلوطی از آب و الکل است تا از یخ زدگی آن در فصلهای سرد سال جلوگیری کند، از میان لولههایی که توسط خورشید، گرم میشوند، جریان مییابد. تاسیساتی که برای ارسال اشعههای متمرکز خورشید به ظروف گرمایش، از آئینهها استفاده میکنند، بهطور خاص کارآمد میباشند. حرارت انتقال یافته برای گرم کردن آب مخازن یا گردش در رادیاتورها بهکار میرود، اگر تکنولوژیهای گرمایی خورشید، نور خورشید را متمرکز نماید، گرما تولید میکند و با ایجاد بخار میتواند برای چرخاندن توربینهایی که تولید برق میکنند، استفاده شود.

سیستمهای متمرکز کنندههای خورشیدی به سه دسته تقسیم میشوند: -1 سهمیهای کانال مانند؛ -2 کاسههای سهمی شکل؛ -3 دریافت کنندههای تمرکز دهنده. معمولترین آنها سهمیهای کانال گونه اند. آینههای مقعری که نور خورشید را روی مایعی که درون یک تیوپ موازی با آینه قرار دارد، مایع حدود 300 درجه سانتیگراد حرارت خواهد داشت و بهسمت یک کلکتور مرکزی جریان خواهد یافت که در آنجا بخار خیلی داغ تولید خواهد شد و توربینهای الکتریکی را به گردش در خواهد آورد. کاسههای سهمی شکل متمرکز کننده شبیه به نوع پیشین هستند، اما نور خورشید را روی یک نقطه متمرکز میکنند. این کاسهها میتوانند درجه حرارتهای بالاتری ایجاد و در

1 Solar thermal

نتیجه بهره الکتریکی بالاتری تولید کنند، اما چون گران قیمت و پیچیده‎ترند، تنها در طرحهای تحقیقاتی از آنها استفاده میشود.[51]راههای کاهش تلفات حرارتی: تلفات مختلف، نقش متفاوتی در موازنه (تراز) انرژی حالت پایدار دارند و این نقش به دمای کاری کلکتور و بنابراین به دمای جاذب بستگی دارد. این اقدامات که میتوانند به تنهایی و یا با هم انجام شوند، عبارتند از: حداقل رسانی تلفات انتقالی با استفاده از یک روکش ضد بازتابش در روی روکش شفاف؛ حداقل رسانی تلفات همرفتی با تخلیه شکاف میان جاذب و روکش شفاف؛ حداقل سازی تلفات هدایت حرارتی؛ حداقل سازی تلفات تشعشعی با استفاده از روکش مناسب در جاذب امکانپذیر است و در نهایت، کاهش تمام تلفات حرارتی با تمرکز نور امکانپذیر است.[50]تکنولوژی گرمایی خورشیدی همان اصول تکنیک گلخانه را مورد استفاده قرار میدهد (بهعنوان مثال استفاده از نور خورشید برای تولید گرما) ولی پیشرفتهتر میباشد و برای عمل کردن به آب نیاز دارد.

-4-2 سیستمهای الکتریسیته خورشیدی2
از بین سیستمهای الکتریکی خورشیدی که در حال حاضر موجود میباشند، تکنولوژی فتوولتائیکپیشرفتهتر و سنجیدهتر است. تکنولوژیهای فتوولتائیک وسایل غیر مکانیکی هستند که نور خورشید را به الکتریسیته تبدیل مینمایند. تکنولوژیهای الکتریسیته خورشیدی ابتدا توسط فیزیکدان فرانسوی ادموند بکرل، در سال 1890 کشف شد و سپس توسط پژوهشگران آزمایشگاهیBell در سال 1954 توسعه ماشین حسابهای نوری جیبی تا سیستمهای بزرگی که به ساختمانها نیرو میدهند وسعت داده شد. یک سیستم الکتریسیته خورشیدی شامل: سلولهای فتوولتائیک، سختافزار نصب، اتصالات الکتریکی، تجهیزات شرطی کردن نیرو و یک وسیله ذخیره انرژی میباشد.[33]برای به حداکثر رساندن تعداد واحدهایPV نصب شده و در نتیجه تولید توان الکتریکی، نماهای دیگر پوشش ساختمان گاهی مورد استفاده قرار میگیرند. چنین سامانهایBIPV (فتوولتائیکیکپارچه ساختمان) نامیده میشود.[6]سامانههای پایداری خورشیدی همواره نسبت به توسعه ساختمانهای سبز یک عامل کلیدی بودهاند. در مقابل، سامانه انرژی خورشیدی، برق را در نزدیکی ساختمانها یا مستقماًی داخل آنها تولید میکند.بنابراین، اتلاف برق در شبکه انتقال و توزیع، میتواند به میزان زیادی کاهش یابد. بهطور کلی مدولهای فتوولتائیک از چندین سلول خورشیدی تشکیل می شوندو معمولاً دارای مساحت کمتر از یک متر مربع بوده و قادر به تامین توانی حدود 50 تا 150 وات الکتریسیته میباشند. راندمان سلولهای خورشیدی عبارت است از نسبت انرژی تابیده شده به انرژی الکتریکی تولید شده که بر حسب جنس سلول و طراحی آن متغیر میباشد.

Mou Sazdeh اثر بخشی اجتنابناپذیر سامانههای خورشیدی را بیان کرد با پوشیده شدن 0/16 درصد از خاک روی زمین با %10 سامانههای تبدیل خورشیدی کارآمد؛ 20TW از برق که تقرباًی دو برابر میزان بهرهبرداری از انرژیهای فسیلی در جهان است تولید خواهد شد.[9]مطالعهای جدید در زمینهیکپارچگی در مقیاس بزرگ سامانههای فتوولتائیک در شهرها برآورد کرده است که سامانههایPV قادرند %35 از کل مصرف برق را تأمین کنند. این از بار مسئولیت سوختهای فسیلی میکاهد و به کاهش انتشار مربوطه کربن دیاکسید کمک میکند. با این حال، گسترش وسیع تولیدPV ممکن است، در بین چیزهای دیگر، سبب ناپایداری برق میشود و از کیفیت ساختار موجود شبکه برق میکاهد. کار بیشتر در زمینه »شبکههای هوشمند« مورد نیاز است.[6]کاربرد صفحات فتوولتائیک روی بامها، دیوارها و پنجره ها و جزئیات مربوطه ساختار بهعنوان رویکردهای عمده و اساسی طراحی نشان داده میشود. یک سیستم فتوولتائیک از اجزای لازمی تشکیل شده است که برای تولید قدرت الکتریکی معینی، مورد نیاز میباشند. اجزای اصلی سیستم عبارتند از:

-1 مدولها: ساختار اولیه گردآورندهای (Collectors) پرتوهای خورشیدی در سیستمهای فتوولتائیک، مدولها میباشند. هر مدول فتوولتائیک از تعدادی سلول خورشیدی تشکیل گردیده که به طور الکتریکی به یکدیگر اتصال داشته و در داخل یک قاب نگدارنده جاسازی و محافظت میگردد. یک مدول معمولاً از 20 تا 40 سلول خورشیدی که به صورت سری و موازی به یکدیگر متصل شدهاند، ساخته میشوند.[51]یک سلول فتوولتائیکیا خورشیدیاصولاً مقدار بسیار اندکی انرژی تولید میکند. برای تولید انرژی بیشتر سلولها میتوانند به هم پیوند داده شوند تا مدولها را تشکیل دهند، به یک مجموعه از سلولهای سری و موازی شده، پنل فتوولتائیک گفته میشود، که امروزه عموماً از ماده سیلیسیم که خود از شن و ماسه تهیه میشود و در مناطق کویری کشور به فراوانییافت می شود، به دست میآید. کارشناسان برآورد میکنند که ظرف چند دهه، سلولهای خورشیدی، برای رقابت با همه انواع دیگر انرژی، به اندازه کافی کارآمد و مقرون به صرفه خواهد بود. به هر حال، قابل تصور است که در آینده، سلولهای خورشیدی از مواد آلی که ارزانتر خواهند بود، ساخته شوند.

2 Photovoltaic

-2 آرایههای (Arrays) فتوولتائیک عبارت از مجموعه مدولهای فتوولتائیک و اسکلت نگهدارنده خود ایستا که روی آن مدولها به طریقی مکانیکی و الکتریکی سوار میشوند دو نوع آرایههای ردیاب آفتاب یا آرایههای ثابت استفاده میشود. بر اساس مطالعات و آزمایشهایی که انجام گرفته، پیشبینی میگردد که آرایههای ردیاب بالغ بر %30 بیشتر از آرایههای ثابت الکتریکی تولید کنند. طراحی آرایهها به دو صورت زیر انجام میگردد: -1 آرایههای مسطح:3 که در آن ها سلولهای خورشیدی با استفاده از مواد مناسب و معمولاً غیر شکننده، به یکدیگر متصل میگردند. -2 آرایههای متمرکز کننده:4 که در آنها با استفاده از روشهای مناسبی از جمله عدسیها، آینههای سهموی و غیره، پرتوهای خورشیدی بر روی سلولهای فتوولتائیک متمرکز میگردد.[51]حداکثر بازدهی جمع کنندههای خورشیدی در حالتی است که صفحهها عمود بر جهت تابش باشند، بنابراین این جهت کارآیی بهتر میتوان از صفحههای متحرک ردیاب خورشید استفاده نمود.

-3 رگولاتور ولتاژ و کنترل کنندهها: توان خروجی و بهرهوری سامانه یک سامانه PV در زمانهای مختلف روز تغییر میکنند و فصول مختلف سال شرایط اقلیمی غالب را در کل و میزان تابش خورشیدی موجود را بهطور خاص تحت کنترل خود در میآورند. در صورت تغییر شدت تابش پرتوهای خورشیدی در دمای محیط، ولتاژ خروجی از آرایههای فتوولتائیک نیز تغییر میکند. بنابراین لازم است ولتاژ خروجی از آرایههای تنظیم گردیده تا از شارژ شدن بیش از حد باتری جلوگیری بهعمل آید. در این مورد از مبدل یا کنورتر استفاده میگردد. نظر به این که برق تولیدی آرایههای فتوولتائیک از نوع جریان مستقیم (DC) میباشد، بنابراین لازم است تا خروجی مزبور بهوسیله اینورتر، به برق با جریان غیر متناوب، تبدیل گردد.
-4 باطری ذخیره ساز انرژی الکتریکی به خاطر وجود تغییر در میزان شدت تابش پرتوهای خورشیدی در طول روز و در فصول مختلف، یک باطری به ذخیره کردن انرژی الکتریکی تولیدی توسط آرایههای فتوولتائیک و بهعنوان یک عامل واسط بین آرایههای خورشیدی و مصرف کننده انرژی الکتریکی برای بهره وری بیشتر مورد نیاز میباشد.[51]

-3 انواع سامانههای خورشیدی (ایستا - پویا)
سامانه فعال و غیر فعال خورشیدی با توجه به محدود بودن منابع فسیلی و آلودگیهای ناشی از استفاده از اینگونه منابع، معماران را بدان واداشته است که در طراحی بنا از انرژیهای تجدیدپذیر بهجای منابع فسیلی استفاده کنند.

بهطور کلی سامانههای خورشیدی به دو دسته سامانههای پویا و ایستا تقسیم میگردند.

-1-3 انواع سامانههای خورشیدی فعال5

سامانه خورشیدی پویا به سامانههایی اطلاق میگردد که، برای دریافت و انتقال انرژی در آنها از دیگر سامانههای انرژی چون سامانههای مکانیکی و الکتریکی استفاده میشود. سامانه فعال خورشیدی را به دو دسته گرد آورندههای خورشیدی و سامانههای فتوولتائیک و نیز گروه اصلی، کاربرد نیروگاهی و غیر نیروگاهی میتوان دسته بندی نمود.

نیروگاههای حرارت خورشیدی به سه دسته تقسیم میشوند: -1 نیروگاههای حرارتی خورشید از نوع سهموی خطی 6؛ -2 نیروگاههای حرارتی از نوع دریافت کنندهی مرکزی7؛ - 3 نیروگاه های حرارتی از نوع شلجمی بشقابی.[34]8 به منظور کاهش هزینه ساخت سلولهای خورشیدی که در سطوح مسطح قرار میگیرند، یک روش، توسعه و تعبیه سیستمهای موثر متمرکز کننده میباشد. متمرکز سازی پرتوهای خورشیدی، دانسیته قدرت نور خورشید بر روی سلولها را افزایش داده و بنابراین سطح مورد نیاز سلول های خورشیدی را برای تولید قدرت خروجی کاهش می دهد. یک نیروگاه خورشیدی شامل تاسیساتی است که انرژی تابشی خورشید را جمع کرده و با متمرکز کردن آن، درجه حرارت های بالا ایجاد میکند. انرژی جمعآوری شده از طریق مبدل های حرارتی، توربین ژنراتور ها و یا موتورهای بخار به انرژی الکتریکی تبدیل خواهد شد. کاربردهای غیر نیروگاهی خورشیدینیز، به این صورت دستهبندی می شود: تامین روشنایی از انرژی خورشیدی؛ تامین انرژی الکتریسیته (شامل تولید برق با استفاده از فتوولتائیکها و تولید برق با استفاده از گرمایش خورشیدی)؛ گرمایش

3 Flat arrays 4 In tenser arrays 5 Active heating

6 Solar Parabolic through power plant 7 Central receiver system 8 Point-Focus dish concentrators

و سرمایش فضای داخلی ساختمانها؛ اجاقها و خوراکپزهای خورشیدی؛آب شیرینکنهای خورشیدی؛ گرمایش آب مصرفی؛ دودکش خورشیدی؛ خشککنهای خورشیدی؛ یخچالهای خورشیدی.

)PV -1-1-3فتوولتائیک(9
هنگامی که مواد فتوولتائیک، نور UV را جذب میکنند، پرتونهای آنها الکترونها را از اتمهای سلول خورشیدی جدا میکنند و الکترونهای آزاد را به سمت سلول حرکت میدهند. این منجر به تولید انرژی جدید میشود، که میتواند تحت کنترل درآمده و در نتیجه برای انرژی الکتریکی استفاده شود. فرآیند فیزیکی این تبدیل »تاثیر فتوولتائیک« نامیده میشودPV.[33]یکی از امیدبخشترین فناوریهای انرژی تجدیدپذیر در دستیابی به توسعه پایدار است. در مناطق شهری و برون شهری، واحدها/ ردیفهایPVغالباً روی پشت بامها خانهها و همچنین ساختمانهای غیر مسکونی (برای مثال ادارات، هتلها، مدارس) نصب میشوند.[6] اولین وسیله و کوچکترین واحد مستقل تمامی سیستمهای فتوولتائیک سلول خورشیدی10 میباشد. یک سلول خورشیدی وسیلهای است که از یک نیمه هادی با اتصال الکتریکی تشکیل شده و انرژی پرتوهای خورشیدی را جذب مینماید و مستقماًی به انرژی الکتریکی تبدیل میکند. اندازه آن میتواند با توجه به کاربرد مورد نظر به نحو مطلوب انتخاب گردد، سلولهای خورشیدی از زمره دستگاههای بسیار نازک میباشند.