بخشی از مقاله
چکیده
با توجه به اینکه در اکثر کشورهاي جهان نظیر کشور ما که میزان تابش خورشیدي تقریبا 2000 در سال می باشد و در بیشتر مناطق و نقاط ان تعداد ساعات افتابی از 3000ساعت در سال تجاوز می کند و از طرفی با توجه به اینکه سوخت هاي فسیلی به شدت رو به کاهش و همچنین از لحاظ الودگی محیط زیست بیشترین تاثیر را دارا می باشند و در مقابل انرژي خورشید که یک انرژي تجدید پذیر و پاك می باشد لذا جوامع بشري را بر ان داشته که راه حل مناسبی را جهت جایگزینی انرژي خورشیدي بجاي سوخت هاي فسیلی یافته و محیطی سالم را براي نسلهاي بعدي به ارمغان داشته باشند در این مقاله نبز با توجه به اهمیت اب گرمکن هاي خورشیدي که شایع ترین مبدل انرژي خورشیدي به شمار می رود خصوصیات انتقال حرارت و عملکرد سیستم ان مورد تحلیل و بررسی قرار گرفته و تاثیر ان بر محیط زیست و اقتصادي بودن طرح هر چند که حفظ محیط زیستی سالم توجیه اقتصادي ندارد مورد بررسی قرار می گیرد امید ان می رود که این مطالعه بتواند تاثیر مثبتی در اهدافمان که حفظ محیطی عاري از الاینده هاي سوختی و فسیلی است باشد
کلمات کلیدي:انرزي خورشیدي،فتوولتائک،کنترل کننده،اینورتر،باتریها
مقدمه:
بکارگیري انرژي خورشیدي یکی از کاربردي ترین و مقرون به صرفه ترین روشهاي استفاده از انرژي هاي تجدید شونده در جهان امروزي است و به همین دلیل اکثر کشورهاي پیشرفته و در حال توسعه ،در حال سرمایه گذاري کلان در این راستا می باشند.با توجه به اینکه در ایران متوسط سالانه تابش نور خورشید حدود 5KWH/day بوده و تعداد روزهاي ابري پشت سرهم در سراسر کشور کمتر از 5 روز در سال می باشد وهمچنین شفافیت هوا در اکثر نقاط ایران بیش از 60 درصد در نظر گرفته می شود و علاوه براین با توجه به آنکه در نقاط مرتفع میزان تابش خورشید بیشتر بوده و سرزمین ما نیز کوهستانی است و اکثر نقاط آن ارتفاعی بیش از 1000 متر از سطح دریا دارد ؛ طبیعی است که اگر بکارگیري انرژي خورشیدي در کشورهایی که به مراتب کم بهره تر از امتیازات فوق هستند مقرون به صرفه باشد در کشور ما قطعا مقرون به صرفه خواهدبود.
با توجه به نیاز روز افزون به انرژي الکتریکی و توجه به هزینه بالاي انتقال ونگهداري خطوط نیرو وهمچنین هزینه هاي دوره اي مصرف برق ارائه انواع نیروگاههاي خورشیدي را با توجه به نیاز مشتري ضروري نموده است که از سالمترین و پاکترین شیوه هاي تامین برق می باشد .لازم به ذکر است هزینه هاي این روش در اغلب موارد کمتر از هزینه هاي انتقال و نگهداري برق بوده و هزینه دوره اي مصرف برق نیز ندارد.
ویژگی انرژي هاي نو:
ویژگی هاي اصلی انرژي هاي تجدید پذیر را می توان چنین بیان کرد:منابع خیلی زیادي دارند .در تمام یا مناطق وسیعی از جهان توزیع شده اند.معمولا خیلی تمیز هستند و تاثیرات منفی کمی در محیط زیست دارند و گاهی حتی تاثیر مثبت هم دارند. معمولا متغیر و وابسته به اب وهوا هستند شدت کمی دارند.شکل هاي بسیار متنوعی دارند .
مزایاي انرژي خورشیدي:
پاك و بدون آلودگی - حذف انتشار گازهاي گلخانه اي از جمله دي اکسید کربن - بی پایان بودن رایگان و در دسترس بودن ان کاهش مصرف سوخت هاي فسیلی امن و بی خطرانرژي خورشیدي و %50 صرفه جویی در قیمت برق به دلیل عدم وجود قسمتهاي متحرك، نگهداري و اتوماسیون آن آسان است. ظرفیت آن را متناسب با نیاز میتوان طراحی کردبه طور متوسط خورشید در هر ثانیه 1.1*1020 کیلووات ساعت انرژي ساطع میکند. از کل انرژي منتشر شده توسط خورشید، تنها در حدود %47 آن به سطح زمین میرسد. این بدان معنی است که زمین در هر ساعت تابشی در حدود 60 میلیون Btu دریافت میکند .یعنی انرژي ناشی از سه روز تابش خورشید به زمین برابر با تمام انرژي ناشی از احتراق کل سوختهاي فسیلی در دل زمین است و بنابراین میتوان نتیجه گرفت که در اثر تابش خورشید به مدت چهل روز، می توان انرژي مورد نیاز یک قرن را ذخیره نمود .
نیروگاههاي خورشیدي:
یک نیروگاه خورشیدي شامل تاسیساتی است که انرژي تابشی خورشید را جمع کرده و با متمرکز کردن آن، درجه حرارت هاي بالا ایجاد می کند. انرژي جمع آوري شده از طریق مبدل هاي حرارتی، توربین ژنراتورها و یا موتورهاي بخار به انرژي الکتریکی تبدیل خواهد شد. در نیروگاههاي فتوولتائیک، نور خورشید مستقیما به برق تبدیل شده و بدون نیاز به تجهیزات مکانیکی برق استحصال می گردد. ماهیت برق تولیدي در این نیروگاهها؛ برق مستقیم می باشد که این برق با استفاده از تجهیزات الکترونیکی به برق متناوب تبدیل می شود. یکی از مزایاي عمده نیروگاههاي برق خورشیدي فتوولتائیک عدم استفاده از تجهیزات مکانیکی در این نیروگاه ها می باشد عدم استفاده از این ادوات باعث از بین رفتن تعمیرات دوره اي و در نتیجه کاهش هزینه هاي بهره برداري در این نیروگاه ها است.
در نیروگاه هاي برق خورشیدي براي بالا بردن ضریب اطمینان، با توجه به میزان مصرف و توان نیروگاه، باتریخانه - - Battery Bankمناسبی طراحی می گردد وظیفه این مجموعه تضمین کارکرد سیستم در طول شب و در روزهاي ابري است. نیروگاه هاي برق خورشیدي قابلیت اتصال بصورت موازي با شبکه برق سراسري یا دیگر منابع تولید انرژي نظیر ژنراتورها را دارند. این مجموعه را اصطلاحا سیستم ترکیب شده یا Hybrid Systems می نامند . درحالت هیبرید شدن با ژنراتور با استفاده از کنترلرهاي خاص به محض اینکه جریان الکتریسیته یک منبع به هر علتی قطع گردد ، منبع دیگر بطور اتوماتیک در مدار قرار گرفته ومانع قطع جریان می گردد. بدین ترتیب ترکیب کاملا مطمئنی براي تامین انرژي الکتریکی دراختیار خواهد بود. درحالت اتصال به شبکه برق سراسري یا Grid Connected Systems ، نیروگاههاي برق خورشیدي می توانند در طول روز برق مازاد خود را به شبکه منتقل نموده و در شب از شبکه برق دریافت دارند .
مزایاي نیروگاههاي خورشیدي:
تولید برق بدون مصرف سوخت
عدم احتیاج به آب زیاد عدم آلودگی محیط زیست
امکان شبکه هاي کوچک و ناحیه اي؛ - نیروگاههاي خورشیدي می توانند با تولید برق به شبکه هاي سراسري برق نیرو برسانند و در عین امکان تامین شبکه هاي کوچک ناحیه اي، احتیاج به تاسیس خطوط فشار قوي طولانی جهت انتقال برق ندارند و نیاز به هزینه زیاد احداث شبکه هاي انتقال نمی باشد - .استهلاك کم و عمر زیاد عدم احتیاج به متخصص؛ - نیروگاههاي خورشیدي احتیاج به متخصص عالی ندارند و می توان آنها را بطور اتوماتیک بکار انداخت درصورتی که در نیروگاههاي اتمی وجود متخصصین در سطح عالی ضروري بوده و احتیاج به مراقبت هاي دائمی و ویژه دارند - .چگونه یک سلول خورشیدي انرژي نور را به برق تولید می کند ؟
قبل از همه بگویم که سلول های خورشیدی را با یک نام دیگر یعنی فتوولتاییک - - photovoltaic نیز میشناسند که فتو به معنی نور و ولتاییک به معنی الکتریسیته می باشد .همه این سلول ها در خود یک یا چند میدان الکتریکی دارند که باعث ایجاد ولتاژ می شوند. در یک کریستال ، پیوندها - بین اتم های سیلیکون - از الکترون تشکیل شده اند که بین تمام اتم های کریستال تقسیم شدند . وقتی نور به سطح کریستال می تابد جذب می شود . این نور باعث تحریک یکی از الکترونها در یکی از اتمها می شود و آن را به سطوح بالاتر انرژی هدایت می کند . این الکترون با این انرژی و با استفاده از میدان الکتریکی موجود ، در یک مسیر مشخص و با آزادی بیشتر نسبت به حالت قبلی که در بند بود حرکت می کند و حرکت آزادانه الکترون به معنی ایجاد جریان می باشد . با وصل کردن سیم مسی به بالا و پایین این سلول خورشیدی می توان جریان تولید شده را به تسخیر در آورد که در شکل پایین یک نمونه از سیستم فتو ولتائیک نشان داده شده است
چگونگی نحوه محاسبه و تبدیل
