مقاله بررسی اثر ریزگردها برروی پارامترهای الکتریکی سلول های خورشیدی در استان خوزستان

word قابل ویرایش
15 صفحه
5700 تومان

بررسی اثر ریزگردها برروی پارامترهای الکتریکی سلول های خورشیدی در استان خوزستان
چکیده
ریزگردها از جمله عوامل طبیعی هستند که امروزه جزء لاینفک آب و هوای کشورمان شده بطوری که این وضعیت در استان های غربی و جنوبی بیشتر به چشم می خورد. این عامل طبیعی هرساله خسارت های مالی و جانی چشم گیری به کشورمان وارد می کند. از جمله با نشستن برروی سلول های خورشیدی و با مانع شدن برخورد نور مستقیم خورشید به سلول ، بازده آن را پائین می آورد. این مقاله ضمن بررسی و آنالیز ریزگردها و عوامل ایجاد آن در ایران و استان خوزستان ، طی یک دوره سی روزه میزان کاهش پارامترهای الکتریکی سلول های خورشیدی نظیر جریان اتصال کوتاه و ولتاز مدار را براثر این عامل طبیعی در پنج زاویه صفر، ٣٠، ۴۵، ۶٠ و ٩٠ درجه را بررسی می کند و در نهایت پیشنهاداتی در جهت کاهش اثرات این پدیده جوی ارائه می دهد. نتایج این تحقیق نشان داد که شتاب کاهش جریان اتصال کوتاه نسبت به ولتاژ مدار باز بر اثر ریزگرد در یک زاویه مشخص حدود ٣۴ درصد است . و هر چه بسمت زاویه ٩٠ درجه پیش برویم این شتاب بدلیل لغزنده تر شدن سطح سلول و کاهش تجمع ریزگرد تا حدود ۵ درصد کاهش می یابد. این در حالیست که ولتاژ مدار باز سلول خورشیدی در تمام زوایای نام برده تغییر آنچنانی نکرده و اندک تغییر ایجاد شده در آنها بدلیل تغییر در زاویه نصب بود.
کلید واژه
ریزگردها – استان خوزستان – سلول خورشیدی – ولتاز مدار باز – جریان اتصال کوتاه

١- مقدمه
ایران یکی از کشورهای درحال توسعه بوده که درمنطقه خاور میانه قرار دارد. این کشور بدلیل سرشار بودن از منابع غنی نفت و گاز از جمله کشورهائی است که عمده صادرات آنرا نفت و مشتقات نفت تشکیل می دهد، اما امروزه خطر پایان یافتن منابع نفتی دولت مردان این کشور را بر استفاده از منابع جایگزین بخصوص جهت تولید برق وادار کرده است . یکی از این منابع انرژی خورشید می باشدکه در حال حاضر ایران با ایجاد چندین سایت نیروگاهی در این زمینه گام بلندی برداشته است . اما یکی از مشکلات مهمی که در تولید الکتریسیته در این نیروگاه ها در ایران ایجاد اخلال می کند شرایط جوی می باشد. شرایط جوی می تواند تاثیر بسزائی بروی بازده خروجی سلول خورشیدی بگذارد. گرما، رطوبت ، ریزگرد و… ازجمله عوامل جوی هستند که می توانند اثرات منفی برای سلول ایجاد کنند. یکی از مهمترین عوامل محیطی که اثرات سوء برروی سلول های خورشیدی دارد ریزگردهاست . ریزگردها می تواند تا٩٠ درصد توان خروجی سلول خورشیدی را کاهش دهد [١]. اولین کسانی که در مورد تاثیر ریز گردها بروی سیستم های خورشیدی تحقیق کردند Hotel وwoertz بودند[٢]. آنان دریافتند که توان کلکتورهای خورشیدی صفحه تخت با زاویه نصب ٣٠ درجه در اثر تجمع گردوخاک ١درصد کاهش می یابد.
جالب است بدانید بیشترین تحقیقاتی که در این زمینه صورت گرفته در منطقه خاورمیانه است . این منطقه بعلت پتانسیل بالای خورشیدی (day.kWh.m۶٢)[١] و قرار گرفتن در صحرا همواره با طوفان های متداول ریزگردها وگرمای شدید رودرروست [۶-٣]. در کویت نیز آقای sayigh در یافتند تغییر زاویه نصب سلول های خورشیدی از صفر تا ۶٠ درجه بازده را از ۶۴ درصد به ١٧ درصد کاهش می دهد[٧]. بررسی اثرات نامطلوب ریزگردها در سال های بعد دقیق تر شد، بطوری که محققان با شبیه سازی خورشید توسط لامپ های هالوژنه بر اساس استاندارد ۳-IEC60904 در یک محیط آزمایشگاهی به نتایج قابل قبولی در مورد کاهش بازده کلکتورهای خورشیدی بر اثر ریزگردها و سایه دست یافتند[٨]. در همین سال بکمک دوربین های مادون قرمز اثرات نامطلوب این عامل محیطی را بر طول عمر سلول های خورشیدی اثبات گردید[٩]. در مالزی نیز آقای Mekhilef و همکارانش در دانشگاه کوآلالامپور تاثیر همزمان رطوبت و ریزگردها را مورد مطالعه قرار دادند
[١٠]. متاسفانه تاکنون تحقیقات جامعی در راستای تاثیر ریزگردها برروی عملکرد سلول های خورشیدی در استان خوزستان صورت داده نشده است و این در حالیست که این عامل جوی امروزه جزء لاینفک آب و هوائی استان بوده و حتی شهرستان اهواز نیز براساس گزارش سازمان بهداشت جهانی آلوده ترین شهر جهان معرفی شده است . با توجه به اینکه استفاده از انرژی های نو همانند سلول های خورشیدی همواره مورد تاکید و تشویق قرار گرفته ، لازم است مطالعه ای درباره اثرات آلودگی هوای استان برروی سلول های خورشیدی صورت یابد. این مقاله با بررسی دقیق میزان و نوع ریزگردهای موجود در هوای استان خوزستان ، با مطالعات میدانی تاثیر این پدیده را برروی پارامترهای الکتریکی سلول های خورشیدی مورد ارزیابی قرار می دهد.
٢- ریزگردها در ایران
ابتدا لازم است منشاء ایجاد ریزگردها در کشورمان را بررسی نمائیم . بیشترین ریزگردها در ایران از سمت غرب وارد کشور می شود. منابع اصلی این ریزگردها نواحی بیابانی نزدیک به غرب ایران مثل صحرای سوریه ، عراق و صحرای موجود در شمال شبه جزیره عربستان است [١١].
بررسی مربوط به فراوانی روزهای ریزگردها نشان می دهد که چاله های مرکزی ایران بیشترین روزهای آلوده به گردوخاک را دارند. بعنوان مثال بادهای ١٢٠ روزه در سیستان و بلوچستان به بیش از ١۵٠ روز در سال افزایش یافته است و این امر تعداد روزهای آلوده به ریزگرد را افزایش می دهد[١٢]. شکل شماره ١ مناطق اصلی تولید ریزگردها در کشور عراق را نشان می دهد که با نقاط قرمز رنگ نشان داده شده است [١٣]. و شکل شماره ٢ تصویر ماهواره ای از تولید طوفان گردوخاک در عراق را نشان می دهد که در حال حرکت بسمت کشورمان است [١۴].

شکل ١: مناطق اصلی تولید ریزگردها در کشور عراق

شکل ٢: تصویر ماهواره ای از ایجاد و حرکت طوفان گردوخاک در کشورعراق
٣- ریزگردها در استان خوزستان
شاید بتوان گفت استان خوزستان بدلیل شرایط خاص جغرافیائی و برخوردار بودن از چندین کیلومتر مرز زمینی با عراق دروازه ورود ریزگردها به داخل کشور است . با نگاهی به شکل شماره ٣ در خواهیم یافت که این پدیده در سال های اخیر نسبت به گذشته رشد قابل توجه ای داشته است [١۵].

شکل ٣: حداکثر غلظت ریزگردها در استان خوزستان از سال ٢٠٠١ تا ٢٠١٠
حداکثر وقوع این عامل طبیعی در استان خوزستان ٨۴ ساعت و حداقل آن ٣۶ ساعت بوده است . وقوع این پدیده در استان خوزستان نه تنها منجر به خسارت های مالی به اقتصاد استان شده بلکه آسیب های جدی به سلامت مردم وارد کرده است . براساس گزارشات رسیده در هنگام بروز ریزگرد، میدان دید گاهی به کمتراز ١٠٠ متر رسیده و میزان مراجعه بیماران ریوی به مراکز درمانی مرکز استان حدود ٧٠ درصد رشد خواهد داشت [١۴]. جدول شماره ١ تعداد روزهای آلوده به ریزگرد در شهرهای استان خوزستان در بین سال های ٢٠٠٠ تا ٢٠٠٩ را نشان می دهد[١۶].
۴- آنالیز ریزگردهای موجود در هوای استان خوزستان رفتار سلول های خورشیدی در برابر انواع مختلف خاک ها و آلودگی ها متفاوت بوده و دمای کار و بازده مختلفی را از خود نشان می دهد. بطور کلی می توان گفت ویژگی شیمیایی، بیولوژیکی، الکترواستاتیک ، اندازه ، شکل و وزن خاک تاثیر مهمی برروی اثراتش بر سلول های خورشیدی خواهد گذاشت ، بهمین منظور شناخت ویژگی های گفته شده از خاک ها بسیار مهم است . بعنوان مثال تحقیقات نشان می دهد که خاک های ریز در حدود ۵ میکرومتر اثرات مخرب تری نسبت به خاک های درشت تر دارند. یا اینکه خاک های کروی شکل ، رسوب دهی بالاتری برروی سطح سلول ازخود ایجاد می کنند[٣]. بدین منظور آزمایشات ریخت شناسی و کانی شناسی خاک استان خوزستان مورد بررسی XRD و SEM قرار گرفتند. نتایج نشان داد که فلزات موجود در خاک های پراکنده در هوا شامل جیوه ، سرب ، قلع ، سلنیوم ، نقره ، کادیوم ، کروم ، مس ، منگنز و توریم بود. همچنین آزمایش کانی شناسی نشان داد که در این خاک کانی هائی همچون کلسیت ، کوارتز، و ژیپس (رس ) قرار دارد، در ضمن شکل هندسی خاک ها معمولا کروی، نامنظم ، منشوری و لوزی با ابعادی بین ٢ تا ۴۴ میکرومتر هستند. شکل شماره ۴ تصاویر میکروسکوپی خاک های موجود در هوای استان را نشان می دهد .[۱۶][۱۴]

شکل ۴: تصاویر میکروسکوپی خاک های موجود در هوای استان خوزستان

جدول ١: تعداد روزهای آلوده به ریزگرد در شهرهای استان خوزستان از سال ٢٠٠٠ تا ٢٠٠٩

خورشیدی وابسته به دمای کار آن سلول است . براساس رابطه شماره (١) که توان یک سلول خورشیدی را بوسیله آن محاسبه نمود می توان مشاهده کرد توان متناسب با بازده سلول است و بازده سلول بر اساس رابطه شماره (٢) در نهایت به دمای کار سلول خورشیدی وابسته است . بر طبق این روابط هر عاملی همچون گردوخاک که باعث شود دمای کارسلول بالا رود بازده و توان خروجی سلول را نیز کاهش می دهد.

این فقط قسمتی از متن مقاله است . جهت دریافت کل متن مقاله ، لطفا آن را خریداری نمایید
wordقابل ویرایش - قیمت 5700 تومان در 15 صفحه
سایر مقالات موجود در این موضوع
دیدگاه خود را مطرح فرمایید . وظیفه ماست که به سوالات شما پاسخ دهیم

پاسخ دیدگاه شما ایمیل خواهد شد