بخشی از مقاله
چکیده:
انرژی خورشیدی یکی از منابع انرژیهای تجدیدپذیر و از مهمترین آنها می باشد. میزان تابش انری خورشیدی در نقاط مختلف جهان متغیر بوده و در کمربند خورشیدی زمین بیشترین مقدار را داراست. کشور ایران نیز در نواحی پرتابش واقع است و مطالعات نشان می دهد که استفاده از تجهیزات خورشیدی در ایران مناسب بوده و میتواند بخشی از انرژی مورد نیاز کشور را تأمین نماید.
طراحی سیستم های انرژی خورشیدی در حال حاضر همراه با محاسبات پیچیده وطولانی میباشد.در این مقاله نحوه محاسبات وطراحی این سیستم ها به ساده ترین شکل ممکن ودر مدت زمان کوتاهاراِیه میشود.تا طراحان این سیستم ها چه در بخش دولتی وچه در بخش خصوصی در ارایه خدمات به مشتریان کمترین زمان وانرزی را مصرف نمایند.
مقدمه:
1. سیستمهای فتوولتائیک
حدود 30 گیگاوات از ظرفیت فتوولتائیک جدید در سراسر جهان در سال 2011 عملیاتی شده است و با افزایش 74 درصدی در کل دنیا به میزان 70 گیگاوات رسیده است. نصب و راه اندازی واقعی در طول سال 2011 نزدیک به 25 گیگاوات بوده است چراکه بعضی از ظرفیتهای متصل شده به شبکه در سال 2010 نصب شده بوده اند. ظرفیت عملیاتی سیستمهای فتوولتائیک در آخر سال 2011 در حدود 10 برابر میزان کل نصب شده جهانی در 5 سال قبل بوده است و بدین وسیله به طور متوسط نرخ رشد سالانه 58 درصدی را در بازه زمانی 2006 تا 2011 به ارمغان آورده است.
سهم بازار تین فیلم از %16 در سال 2010 به %15 در سال 2011 افت داشته است.]1[ کشورهای پیشرو در بیشترین ظرفیت نصب شده تا انتهای سال 2011 آلمان، ایتالیا، ژاپن، اسپانیا و آمریکا بوده اند. بار دیگر اتحادیه اروپا به خاطر وجود کشورهای آلمان و ایتالیا بازار سیستمهای فتوولتائیک را در دست خود گرفت. این دو کشور با هم %57 از ظرفیت عملیاتی جدید را در سال 2011 به خود اختصاص دادند.
اتحادیه اروپا تقریبا 17 گیگاوات ظرفیت نصب شده داشته و نزدیک به 22 گیگاوات ظرفیت را متصل به شبکه نموده است. مجموع ظرفیت نصب شده سیستمهای فتوولتائیک تا انتهای سال 2011 در اتحادیه اروپا 51 گیگاوات بوده که این میزان در حدود سه چهارم از کل ظرفیت نصب شده جهانی می باشد. این میزان تقاضای برق بیش از 15 میلیون خانوار اروپائی را پاسخ گو خواهد بود.2[،>1 در کشور آلمان کل ظرفیت نصب شده به میزان 24.8 گیگاوات رسیده که میزان %3.1 از برق تولیدی کشور آلمان را به خود اختصاص می دهد - در سال 2010 این میزان %1.9 بوده است - . ایتالیا رکورد جدیدی را ثبت نموده است، 9.3 گیگاوات سیستم فتوولتائیک وارد شبکه نمود که تا آخر سال به میزان 12.8 گیگاوات رسید.
از دیگر بازارهای برتر در اروپا می توان به بلژیک - نزدیک 1 گیگاوات - ، انگلستان - 0.9 گیگاوات - ، یونان - بیشتر از 0.4 گیگاوات - ، اسپانیا - نزدیک به 0.4 گیگاوات که از مقام دوم جهانی به مقام چهارمی نزول کرد - ، اسلوواکی - 0.3 گیگاوات - اشاره نمود. 2[،>1 سیستمهای BIPV جذابیتها رو به افزایش می باشد. در حدود 1.2 گیگاوات در طول سال 2010 ظرفیت اضافه شده است به گونه ای که بازار جهانی در حال تجربه یک رشد متوسط سالانه 56 درصدی می باشد.
امروزه اکثریت قریب به اتفاق ظرفیت نصب شده سیستمهای فتوولتائیک، متصل به شبکه می باشند به طوری که بخش مستقل از شبکه در حدود %2 از ظرفیت جهانی را به خود اختصاص داده است. با این وجود جذابیتها در سیستمها مستقل از شبکه و سیستمهای مقیاس کوچک در کشورهای در حال توسعه به چشم می خورد - در بخش برقرسانی روستائی - . سیستمهای فتوولتائیک متمرکز هنوز بازار بسیار کوچکی را به خود اختصاص داده است.
بیشتر پروژه های CPV در مرحله پایلوت یا نمونه اولیه می باشند. اما اولین پروژه جهانی چند مگاواتی در سال 2011 نصب شده است و در حدود 33 مگاوات در اوایل سال 2012 تخمین زده شده که به بهره برداری برسد. اسپانیا و آمریکا - که در آنها 10 پروژه جدید به ظرفیت کل 12 مگاوات در سال 2011 وارد شبکه شده اند - بزرگترین بازارهای بروز شده را به خود اختصاص داده اند. هر چند پروژه های CPV در حداقل 20 کشور از استرالیا گرفته تا عربستان صعودی، عملیاتی شده اند .
-2 طراحی سیستم های انرژی خورشیدی:
بطور کلی برای طراحی سیستم های فتوولتاییک باید اصول اولیه زیر در نظر گرفته شود:
-1 سیستم فتوولتاییکی که طراحی میشود باید انتظارات مصرف کنندگان رابراورده نماید.این انتظارات معمولا شامل کاهش هزینه های ماهیانه برق،فواید زیست محیطی،ذخیره انرژی وغیره میشود.
-2 لازم است اطمینان حاصل شود که پشت بام ویادیگر مکان های نصب تجهیزات فتوولتاییک ،توانایی تحمل وزن پانل ها وتجهیزات مربوطه را دارد.
-3 برای تمام تجهیزات مورد استفاده در فضای باز ،باید مواد مقاوم در برابر نور خورشید و هوا مورد استفاده قرارگیرد.
-4 پانلها باید در مکانی نصب شوند که میزان سایه ایجادشده به وسیله تجهیزات مجاور،شاخ وبرگ ،لوله ها و غیره به کمترین میزان خود برسد.
– 5 سیستم باید به گونه ای طراحی شود که بامقرارت ساخنمان و تاسیسات الکتریکی ان مطابقت داشته باشند.7]،5،[1
-3 طراحی سیستم ها ی فتوولتاییک برای یک ویلا
در این قسمت مراحل طراحی سیستم فتوولتاییک بااجرا برروی یک سیستم نمونه تشریح میشود.فرض میشود سیستم فتوولتاییک برای تغذیه انرژی الکتریکی مورد نیاز در یک ساختمان مسکونی طراحی شود. به منظور براورد مصرف انرژی الکتریکی یک واحد مسکونی نمونه ، از جدول - 1-2 - که توان متوسط لوازم خانگی در ان ارایه شده استفاده گردیده شده است.اطلاعات مندرج در این جدول براساس میزان مصرف لوازم خانگی معمول متعلق به یک ویلا در مشهد به مساحت 60 مترمربع است.
