بخشی از مقاله
خلاصه: سیستم هاي فتوولتائیک به دلیل مزایاي زیادي که دارند در حال گسترش و پیشرفت شتابان هستند، لیکن نسبت به سایر منابع تولید انرژي داراي قیمت نسبتاً بالایی می باشند، لذا استفاده بهینه از انرژي دریافتی خورشیدي امري بسیارضروري است، بدین منظور لازم است تا شرایط لازم براي استفاده بهینه از سیستم هاي فتوولتاییک مشخص گردد. هدف ازاین مقاله ارائه روشی براي محاسبات سیستم هاي فتوولتائیک از جمله محاسبه زاویه نصب پنل، مقدار انرژي دریافتی از پنل، مقدار انرژي لازم براي ذخیره توسط باطري، محاسبات بار و محاسبه ظرفیت شارژ کنترلر میباشد.
همچنین به بیان عوامل موثر بر دقت محاسبات از جمله میزان تلفات پنل، باطري و شارژ کنترلر میپردازیم در ادامه به منظور بررسی فنی این روش نحوه طراحی برق مورد نیاز روستاي گوکان بررسی گردیده است. در نتیجه علاوه بر ارائه روشی علمی، ساده و عملی براي محاسبات سیستم هاي فتوولتائیک به معرفی ابزارهایی می پردازیم که بتوانیم با صرف کمترین وقت و هزینه و بدون رفتن به محل پیاده سازي سیستم به کنترل آن بپردازیم.
-1 مقدمه
کشور ایران در بین مدارهاي 25 تا 40 درجه عرض شمالی قرار گرفته است و در منطقهاي واقع شده که به لحاظ دریافت انرژي خورشیدي در بین نقاط جهان در بالاترین ردهها قرار دارد. در ایران به طور متوسط سالیانه بیش از 280 روز آفتابی گزارش شده است که بسیار قابل توجه است. این انرژي فراوان و در دسترس، بدون نیاز به شبکههاي انتقال و توزیع عظیم و پرخرج، درسراسر کشور گسترده است.
لذا با عنایت به محدودیت منابع فسیلی و آلودگیهاي ناشی از آنها و همچنین افزایش روزافزون تقاضاي انرژي و نیز با توجه به عدم وجود یک روش دقیق، عملی و مشترك براي محاسبات سیستمهاي فتوولتاییک، به کارگیري تمهیداتی درراستاي این امر و به تبع آن استفاده بهینه از منبع سرشار انرژي خورشیدي در کشور امري ضروري به نظر میرسد. در نمونه مقالاتی که قبلا در زمینه محاسبات انرژي خورشیدي ارائه شده اند هرکدام روشهایی پیچیده و متفاوتی براي محاسبات مربوطه ارائه کرده اند به عنوان نمونه براي محاسبه شدت تابش خورشید در یک منطقه از مدل هاي مختلف تابش سنجی مانند: مدل انگستروم، مدل صباغ، مدل صمیمی و... ویا فرمول هاي پیچیده استفاده می شد.
دکتر اردهالی تحقیقاتی با عنوان "تحلیل و بررسی روشهاي تخمین انرژي خورشیدي"انجام داده است که در آن براي محاسبه شدت تابش خورشید در یک منطقه از مدل انگستروم وروش هاي پیشرفته میانگین و بسط سري فوریه استفاده کرده اند[4] و یا خانم صفایی و همکاران از داده هاي تابش سنجی 9 ایستگاه سیوپتیک براي محاسبه شدت تابش خورشید استفاده کرده اند[5] که هریک از این روش ها علاوه بر پیچیدگی، نیارمند صرف وقت و هزینه زیادي می باشند. از دیگر مشکلات موجود در محاسبات سیستم هاي خورشیدي تعیین زاویه نصب صفحات خورشیدي است.
در این مقاله در ابتدا با کمک ابزارهایی که معرفی می شوند زاویه نصب صفحات خورشیدي، تعداد روزهاي آفتابی یک منطقه، میزان متوسط انرژي خورشیدي دریافتی توسط صفحات خورشیدي و تابش خورشید در یک منطقه به روشی ساده ودقیق توسط سایت ١NASA محاسبه می شوند[10] سپس در گامهاي بعدي با توجه به اطلاعات به دست آمده و میزان توان مورد نیاز در هر روز ظرفیت، تعداد و نوع باطري، پنل وشارژکنترلر محاسبه می گردد.
-2 سیستم فتوولتائیک - PV - ٢
این سیستم وظیفه ي جذب نور و تبدیل آن را از فرم فوتونهاي تابیده شده به الکتریسیته بر عهده دارد بنابراین بخش گیرندهي سیستم به نام صفحات خورشیدي باید در مکانی نصب شوند که حداکثر نور تابیده شده از خورشید را جذب کنند به عبارتی زاویه نصب صفحات خورشیدي از اهمیت بالایی برخوردار است واین زاویه باید به روشی دقیق و با توجه به محل نصب تعیین شود. پس از تبدیل انرژي به فرم الکتریسیته، حال هم قادر به استفادهي مستقیم آن هستیم و هم میتوانیم آن را ذخیره کرده و در زمان نیاز مورد استفاده قرار دهیم که بدین منظور می توان از باطري هاي پشتیبان استفاده کنیم البته در نظرگرفتن مواردي از جمله تعداد روزهاي لازم براي پشتیبانی در مواقع بحرانی و نحوه صحیح شارژ و دشارژ در راندمان باطريها موثرند.
کنترولر هم به عنوان رابط میان بخشهاي سیستم قرار میگیرد تا انجام صحیح برخی کارها همچون شارژ صحیح وکامل باطري را کنترل کند، با توجه به اینکه شارژ کنترلر باید تحمل جریان هاي مدار را داشته باشد، حداکثر جریان مدار را اساس انتخاب شارژ کنترلر قرار میدهیم. حال با توجه به نکات فوق و از طریق تحلیل و بررسی عوامل موثر بر اجزاي سیستم هاي فتوولتائیک به محاسبه این سیستمها میپردازیم.
محاسبات سیستم هاي فتوولتائیک شامل موارد زیر می باشد:
- 1 محاسبات بار
- 2 محاسبه مقدار انرژي لازم براي ذخیره توسط باطري
- 3 محاسبه مقدار انرژي تولیدي پنل ها
- 4 محاسبه شارژ کنترلر و در صورت نیاز اینورتر
الف - محاسبات باطري:
در محاسبه مقدار انرژي لازم براي ذخیره توسط باطري ها به چند نکته باید توجه داشت:
- 1 راندمان باطري مورد استفاده
- 2 تلفات شارژکنترلر، که حدود %5 در نظر گرفته میشود.
- 3 تلفات انتقال - تلفات سیم پیچی - ، که حدود %2 در نظر گرفته میشود.
- 4 تعداد روزهاي پشتیبانی در مواقع بحرانی مثل افتادن سایه روي پنلها یا ابري شدن هوا. به عنوان مثال اگر یک پروژکتور 25 وات LED را در نظر بگیریم که 6 ساعت درروز روشن است.
