بخشی از مقاله
چکیده - در این مقاله با ارزیابی تاثیرات تغییرات پارامتر های بازتاب نور از محیط به همراه دمای محیط بر روی میزان تولید انرژی پنل های خورشیدی با مقایسه نتایج هزینه تولید انرژی، میزان تولید انرژی توسط پنل های خورشیدی و هزینه نهایی خالص سیستم صورت گرفته است. همچنین طراحی سیستم ترکیبی مستقل از شبکه با در نظر گرفتن پتانسیل خورشیدی و بادی روستای ترکلان واقع در استان آذربایجان شرقی با استفاده از نرم افزار Homer با اندازه بهینه و آنالیز حساسیت خورشیدی- ژنراتور- بادی و همراه با بانک باتری به منظور جوابگویی بار مصرفی 22 kWh/d و با حداکثر توان تقاضای بار 5/2 kW مورد نیاز روستای ترکلان صورت گرفته است. آنالیز حساسیت صورت گرفته با در نظر گرفتن انواع ضریب انعکاس نور از محیط، میزان تولید انرژی توسط پنل های خورشیدی با ثابت بودن ظرفیت نصب شده همراه بوده که با افزایش میزان تولید انرژی سبب کاهش هزینه تولید انرژی و هزینه نهایی خالص سیستم می شود.
-1 مقدمه
بر اساس یک مطالعه انجام شده توسط محیط زیست سازمان ملل متحد، حدود 3/2 میلیارد نفر در سراسر جهان دسترسی به خدمات برق مبتنی به شبکه سراسری برق را ندارند و اکثر آنها در مناطق روستایی کشور های توسعه نیافته و در حال توسعه زندگی می کنند.[1] نبود شبکه انتقال و توزیع سراسری برق در مناطق دور افتاده و صعب العبور به دلیل هزینه ی زیاد احداث خط انتقال در کنار نامناسب بودن شرایط جغرافیایی و اقلیمی، با در نظر گرفتن عوامل تاثیر گذار در تولید انرژی پایدار استفاده از سیستم ترکیبی مستقل از شبکه، گزینه مناسبی برای رفع نیاز استفاده از برق می باشد .>2@ انرژی تجدید پذیر از طریق انرژی های آبی، زیست توده، خورشیدی، بادی، زمین گرمایی در مناطق مختلف برای رفع نیاز به انرژیبه صورت ترکیبی استفاده می شوند.[3]
سیستم های هیبریدی، ترکیبی از دو یا چند انرژی نو می باشند. از مهمترین ترکیب می توان به ترکیب باد و خورشید همراه با ذخیره ساز ها به منظور بالا بردن قابلیت اطمینان سیستم اشاره کرد. در دهه های گذشته به دلیل انعطاف سیستم های هیبریدی در انتخاب اندازه سیستم و انتخاب منابع توجیه اقتصادی در مقابل تولید برق به روش های سنتی دارا می باشند .[4] یکی از قدرتمند ترین ابزار برای مدل سازی ترکیبی و اندازه بهینه سیستم، نرم افزار HOMER میباشد که توسط آزمایشگاه ملی انرژی تجدید پذیر ایالات متحده توسعه یافته است.[5]
در این مقالات بررسی کلی با استفاده از این نرم افزار برای برنامه ریزی بهینه سیستم های ترکیبی ارائه شده است. یافته های پژوهشی در کشور مراکش[6]، با طراحی برنامه کامپیوتری برای پیدا کردن اندازه بهینه سیستم مستقل از شبکه با هدف کاهش هزینه صورت گرفته است. همچنین [7] روستایی در آفریقا به دلیل دوری از شبکه و صعب العبور بودن منطقه، از سیستم هیبریدی مستقل از شبکه استفاده نموده است.
-2 انرژی خورشیدی
انرژی خورشیدی را می توان یکی از مهمترین انرژی های تجدید پذیر برای جایگزین کردن با سوخت های فسیلی مطرح کرد. به طوریکه این منبع نو ظهور در بسیاری از کشور ها مانند چین برای افزایش تولید انرژی و میزان دسترسی بیشتر اولویت خود قرار داده ا است.[8] انرژی خورشیدی توس سلول های خورشیدی، با نداشتن هیچ بخش متحرکی تبدیل به انرژی الکتریکی می شوند.[9] ایران با قرار گرفتن در شرایط مناسب جغرافیایی از لحاظ تابش نور خورشید یکی از کشور های دارای پتانسیل خوبی برای سرمایه گذاری در این زمینه می باشد . در این مطالعه منطقه روستایی ترکلان واقع در نزدیکی سیستم با اندازه های مختلف با در نظر گرفتن هزینه در شکل شهرستان اهر در استان آذربایجان شرقی مورد بررسی قرار گرفته - 3 - نشان داده شده است.
-3 انرژی باد
به دلیل تابش های متفاوت خورشید در عرض های جغرافیایی مختلف به سطح ناهموار زمین باعث تغییرات دما و فشار می شود باعث به وجود آمدن وزش باد می شود. انرژی باد هزینه کمتری برای تولید برق و تعمیر و نگه داری دارد. از معایب انرژی باد می توان به متغیر بودن میزان تولید در زمان های مختلف و قابلیت اطمینان پایین اشاره کرد.[10] برای بدست آوردن سرعت باد در منطقه مورد نظر با استفاده از نرم افزار meteonorm اطلاعات مربوط به سرعت باد منطقه طبق شکل - 2 - در ارتفاع 30 متری بدست آمده است.
-4 اجزای تشکیل دهنده نیروگاه ترکیبی
-1-4 پنل خورشیدی
با در نظر گرفتن زاویه نصب بهینه - 66/38 - درجه پنل های خورشیدی و طول عمر 25 سال قیمت هر کیلو وات پنل با عملیات نصب و اجرای 575 $ و هزینه جایگزینی و نگه داری به ترتیب 200 $ و 1 $/yr در سال در نظر گرفته شده است.
-2-4 توربین بادی
برای تولید توان الکتریکی مورد نظر بخاطر صرفه جویی کردن در هزینه ها از توربین های بادی کوچک و با توان کوچک استفاده شده است. این نوع توربین ها رتور هایی با قطر کم دارند که در اینجا در سمت مصرف کننده به منظور شارژ باتری ها در نظر گرفته شده است. هزینه هر توربین یک کیلو واتی 1200 $ و هزینه جایگزینی و تعمیرات و نگه داری سالیانه به ترتیب 770 $ و 10 $/yr در نظر گرفته شده است. منحنی مشخصه ی تولید در شکل - 4 - و منحنی اندازه های مختلف با در نظر گرفتن هزینه در شکل - 5 - نشان داده شده است.
-4-4 ژنراتور
برای استفاده محدود از دیزل ژنراتور با استفاده از بالا بردن قیمت هزینه سوخت و محدودیت فراهم کردن سوخت دیزل ژنراتور لذا تاکید بر آن میباشد که تا حدالامکان از انرژی تجدید پذیر استفاده شود. در شکل - 7 - قیمت ژنراتور در این تحلیل برابر با 164 $/kW و هزینه های تعویض و نگه داری به ترتیب 131 $ و 001/0 $/hr در نظر گرفته شده است.
-3-4 باتری
به منظور ذخیره انرژی و تحویل انرژی مورد نیاز در شاعات های مختلف روز بانک باتری در سیستم مورد نظر لحاظ شده است. با توجه به انواع مدل های موجود در نرم افزار از باتری مدل vision 6FM200D با مشخصه 200 Ah - ، - 917 kWh در Homer مورد بررسی قرار گرفته است. در شکل - 6 - هزینه باتری مورد استفاده شده 287 $ و هزینه تعویض و نگه داری به ترتیب $ 266 و 1 $/yr در سال می باشد.
-5-4 مبدل
برای برقراری ارتباط بین مصرف کننده و تولید کننده انرژی مبدل الکترونیک قدرت نیاز می باشد. برای سیستم 1 kW با راندمان 90 درصد و طول عمر 15 سال که در شکل - 8 - هزینه نصب و تعویض به ترتیب 300 $ و 249 $ در نظر گرفته شده است.
