بخشی از مقاله
چکیده-
انرژی خورشیدی یکی از مهمترین انواع انرژی های تجدید بذیردرایران است چرا که اکثر مناطق ایران ازتوانایی قابل توجهی دراستفاده از انرژی خورشیدی برخوردار است. به عنوان مثال استفاده از یک سیستم فتوولتائیک متصل از شبکه یا منفصل از شبکه به منظور تامین بار الکتریکی مورد نظر یک ساختمان مسکونی در شهر خمین به کمک نرم افزار pvsyst در این مقاله شبیه سازی شده است که نشان می دهد استفاده ازاین سیستم ها در مجتمع های مسکونی توجیه پذیر بوده به طوری که با میزان سرمایه گذاری اولیه 24 میلیون تومان برای سیستم متصل به شبکه و 50 میلیون تومان برای منفصل از شبکه دریک مجتمع مسکونی با متوسط مصرف 500 کیلووات درماه، - برای سیستم متصل به شبکه - دوره بازگشت سرمایه 4 سال و نیز سود خالص پروژه بعد از 20 سال به میزان 148میلیون تومان می باشد.
-1 مقدمه
با توجه به تقاضای رو به رشد مصرف کنندگان در سطح جهانی، نیاز به تولید برق افزایش یافته است در عین حال، افزایش بهای گاز طبیعی و تأکید مقررات بر محدود کردن انتشار گازهای گلخانهای، هزینه تولید برق با استفاده از سوخت های فسیلی را افزایش داده است. به همین دلیل، رویکرد به استفاده از سایر منابع انرژی برای تولید برق، از جمله تولید برق خورشیدی با استفاده از سیستم های فتوولتاییک، افزایش یافته است.
مهم ترین موضوعی که امروزه مانع اصلی استفاده از انرژی خورشدی شده است توجیه پذیری اقتصادی آن در مقایسه با دیگر گزینه های موجود دربرق رسانی می باشد .از طرفی مصرف قابل توجه انرژی و همچنین تعداد زیاد مشترکین بخش خانگی باعث شده که 23درصد مصرف انرژی الکتریکی را به خود اختصاص داده به گونه ای که همراه با بخش صنعت باﻻترین تقاضای برق را در کشور دارد.
شکل :1 توان خورشیدی در آفریقا و خاورمیانه
مقدار انرژی تابشی خورشید بر روی کره زمین 6000 برابر کل مصرف انرژیهای سالیانه بر روی زمین است که این مطلب نشان دهنده اهمیت توجه به این منبع در تامین نیازهای روزمره بشر است. اگر تا به حال انرژی خورشیدی رقیبی جدی برای سوخت های فسیلی محسوب نمیشده است، به دلیل پایین بودن تاریخی قیمت سوختهای فسیلی بوده است. اگر چه هنوز هم فناوری استفاده از انرژی خورشیدی به بلوغ خود نرسیده است، اما رسیدن به این تکامل نزدیک است. بسیاری از کشورهای جهان در تلاشند تا با جایگزینی انرژی خورشیدی در تولید حرارت و الکتریسیته حداکثر استفاده از این منبع انرژی را به دست آورده و زیانهای ناشی از مصرف سوختهای فسیلی را کاهش دهند.
عنصر اصلی فناوری فتوولتاییک، سلول خورشیدی است. سلولهای فتوولتاییک - PV - که عموم آن را با نام سلولهای خورشیدی میشناسند، از مواد نیمه رسانای حالت جامد تشکیل شدهاند. سیلیکون، عمومیترین ماده نیمه رسانا است که به واسطه فراوانی آن در سلولهای PV مورد استفاده قرار میگیرد. اگر چه سلیکون عنصر فراوانی است و درصد زیادی از پوسته زمین را تشکیل میدهد، ولی سلولهای سیلیکونی به خاطر فرایند ساخت و خالص سازی سیلیکون، قیمت بالایی دارند.
از مزایای این سیستم ها میتوان به موارد زیر اشاره کرد :
· نیاز به نگهداری کم
· به سوخت یا شبکه تأمین سوخت نیاز ندارد.
· به صورت ماژولی هستند و سیستمها میتوانند در هر سایزی وجود داشته باشند.
· سیستم فتوولتاییک مستقل میتواند توان را تقریباً در هر نقطه از سیاره زمین تأمین کند.
· سیستم فتوولتاییک تشعشعات گاز گلخانهای و دی اکسید کربن را کاهش میدهد.
· عمر مفید بالایی دارد - بیش از 20 سال -
همچنین از معایب این سیستم ها میتوان به موارد زیر اشاره کرد:
• هزینه تولید برق توسط سلولهای PV بیشتر از هزینه تولیدی برق ناشی از سوختهای فسیلی میباشد.
• برق تولیدی از انرژی خورشیدی غیرقابل اعتماد بوده و همواره در دسترس نمیباشد و میزان تولیدات به شرایطی نظیر حالت وضعی خورشید، شرایط اتمسفر، ابری بودن و … بستگی دارد.
به منظور استفاده از انرژی خورشیدی در شب باید از باتری برای ذخیرهسازی انرژی استفاده گردد.
-2 پیشینه پژوهش
پیرحق شناس و همکاران - 1390 - در پژوهش خود به اهمیت استفاده از انرژی های تجدیدپذیر در ساختمان ها اشاره کرده اند
. مطالعات این پژوهش گران نشان می دهد که در منابع موجود انرژی های تجدید پذیر انرژی بادی و خورشیدی به دلایل فراوانی دسترسی آسان و صهولت تبدیل شدن به انرژی الکتریکی از محبوبیت ویژه ای برخوردارند. ایشان با معرفی انرژی باد راه کارهایی جهت نحوه ی استفاده از توربین های بادی در ساختمان ها با توجه به جهت و میزان وزش باد ارائه کرده اند
.خواجه صالحانی و همکاران - 1390 - درمقالهای با عنوان تامین برق مبتنی برانرژی خورشیدی با استفاده از صفحات فتوولتائیک و کاربرد های جدید آن با اشاره به این که سلول های خورشیدی قادر اند معادل 5 تا 20 درصد انرژی خورشیدی را مستقیما به الکتریسیته تبدیل کنند به اهمیت نور خورشید در جایگزینی انرژی اشاره کرده اند.
بهادری نژاد و فرهمند پور - - 1384 به طراحی و بررسی اقتصادی سیستم برق خورشیدی برای یک ساختمان اداری درتهران پرداختند ساختمان اداری به مساحت 120متر مربع و دارای یک زیر زمین با همین مساحت در تهران طراحی شده و هزینهی اولیه وبهای برق تولیدی تعیین گردیده است. این مطالعه نشان میدهد که استفاده از برق خورشیدی در ساختمان های اداری با توجه به سیاست انرژی دولت در خرید برق از انرزی های تجدید پذیر درحال حاضر درتهران اقتصادی نیست. اما طراحی ساختمان هایی با بازده انرژی بالا را در سالهای آتی دور از انتظار نمی بیند به گونه که هر ساختمان می تواند هم انرژی مصرف کند وهم انرژی تولید کند همچنان که نسل جدیدی از ساختمان هایی با انرژی صفر داشته باشیم.
شنگ چانگ - 2011 - درمقاله خود پتانسیل انرژی خورشید در مصارف خانگی را برای کشور تایوان مورد ارزیابی قرار داده است دراین مقاله مزایا وموانع استفاده از انرژی تجدید پذیر مد نظر قرار گرفته واین نتیجه به دست آمد که بازار ومشوق های سرمایه گذاری از فاکتورهای تاثیر گذار بر نصب مولد های برقی خورشیدی در تایوان هستند.
چاندر اسکار و همکاران - 2010 - به بررسی و ارزیابی سیستمهای فتوولتائیک - پی وی - برای تامین برق مناطق روستایی هند پرداخته اند. آنها استفاده از فناوری های انرژی تجدیدپذیر از جمله سیستم های پی وی را از جنبه های مختلف با روش تحلیل هزینه چرخه عمر مورد بررسی قرار داده وبه این نتیجه رسیده اند که این سیستم ها ازجنبه های اقتصادی وپیامدهای زیست محیطی برای تامین برق مصارف برق خانگی روستاها بسیار مناسب هستند.
کلارک و همکاران - 2009 - درمطالعه خود به بررسی بازده انرژی ساختمان در دو نوع سیستمهای متعارف و تجدیدپذیر پرداختند انرژی مورد نیاز ساختمان دربخشهای گرمایش و سرمایشی با دو سیستم انرژی اندازگیری شد. نتایج تحقیق نشان داد که استفاده از انرژی خورشیدی و سیستمهای فتوولتائیک بازده انرژی ساختمان را به مراتب نسبت به حالتی که انرژی ساختمان بدون استفاده از انرژیهای تجدیدپذیر تامین می شد افزایش میدهد.
-3 اجزای سیستم فتوولتائیک
اجزا کلی یک سیستم فتوولتائیک عبارتند از: صفحهها - پانلهای - خورشیدی، باتریهای ذخیره، اینورتر ها ، شارژ کنترلر ها ، سازه فلزی یا ساختمانی، کابلهای ارتباطی.
-1-3 پانلهای خورشیدی
عبارتند از تعدادی ماجول که به هم متصل شدهاند و از اجتماع پانلها آرایهها به وجود میآیند. همچنین هر ماژول از کنارهم قرار گرفتن تعدادی سلول بوجود میاید.آرایههای فتوولتائیک به طور کلی به دو حالت سری یا موازی به هم متصل میشوند. این آرایهها به حالت ثابت و یا ردیاب متحرک که بنابر فصل با زاویه تابش خورشید خود را تطبیق میدهند، نصب می شوند. ردیابها بر دو نوع هستند، ردیابهایی که بر روی یک محور و یا بر روی دو محور دوران میکنند و ردیابها همواره پانلهای خورشیدی را در جهت تابش خورشید نگاه داشته بنابراین موجب افزایش راندمان خروجی پانلها تا 2 برابر میشوند.
شکل :2 پنل خورشیدی
شکل :3 سیستم های خورشیدی نصب شده در سال های جاری
