بخشی از مقاله
چکیده
یکی از منابع پاک و قابل اتکای انرژی که میتواند به تدریج جایگزین منابع انرژی فسیلی گردد، انرژی خورشیدی است. یکی از مسائل مهم در حوزه بهره برداری از انرژی خورشید، توجیه پذیری اقتصادی است کهمعمولاً در قیاس با استفاده از شبکههای سنتی انرژی نتیجه مطلوبی ندارد. اما در نقاط دورافتاده و دارای مسیر صعب العبور، مزیت های نسبی بهره برداری از انرژی خورشیدی پررنگ تر شده معمولاً با بازدهی اقتصادی مناسبی همراه است. یکی از مصداق های بارز این گونه نقاط جزایر کوچک غیرمسکونی مستقر در دریاهاست که معمولا نیروهای مسلح در آن ها دارای پایگاه بوده ومتعاقباً نیازمند تأمین انرژی آن ها هستند. در این پژوهش پس از طراحی یک سیستم تأمین برق فتوولتاییک ویژه جزایر کوچک و غیرمسکونی خلیج فارس نظیر جزایر تنب های کوچک و بزرگ با ظرفیت اسمی 3 کیلووات، توجیهپذیری مالی و اقتصادی بهره برداری از سیستم مذکور مورد ارزیابی قرارگرفته و مشخص شد که علاوه بر مزیت های انسانی و پشتیبانی، نصب و بهره برداری از سیستم مذکور در قیاس با برق تولیدی موتورهای بنزینی میتواند حداقل نرخ جذبکننده %15 را به همراه داشته باشد.
واژههای کلیدی:سیستم فتوولتاییک، جزایر نظامی، حداقل نرخ جذبکننده
-1مقدمه
سالهاست موضوع یافتن جایگزینی مناسب برای منابع انرژی فسیلی، به دلیل عمرمحدود این منابع و همچنین نوسانات شدید قیمتی محصولات و فراوردههای حاصل از این منابع طی سالهای گذشته مطرح گردیده است. انرژی خورشید یکی از مهمترین منابعی است که ضمن برقراری حیات بر روی کره زمین میتواند سایر مایحتاج انسانها را از منظر تأمین انرژی مرتفع نماید. طبق برآوردهای علمی از زمان شروع به هیدروژن گدازی خورشید در هر ثانیه 2.4 میلیون تن از جرم خورشید تبدیل به انرژی میشود. شاید نگران تحلیل رفتن سریع سوخت این کوره هستهای عظیم باشیم ولی اگر از میزان جرم خورشید که معادل تن است، آگاه شویم متوجه خواهیم شد که نگرانی ما حداقل برای میلیونها سال آینده بیمورد است - سازمانانرژیهاینوایران، . - 2008
در ایران میزان انرژی خورشیدی دریافتی بهطور متوسط حدود 18 مگا ژول بر مترمربع در روز و یا 1026 مگا ژول در سال است که کسب این انرژی تابش شده به ایران و
تبدیل آن به انرژی الکتریکی میتواند %33 انرژی جهان و 4000 برابر کل انرژی مصرفی کشور را تأمین نماید - شرکتبهینهسازیمصرفسوخت، . - 1390اما یکی از مهمترین چالشهای استفاده از انرژی خورشیدی، هزینهای نسبتاً بالای تجهیزات بهرهبرداری آن است که بعضاً میتواند در قیاس با بهرهبرداری از منابع فسیلی توجیه مالی و اقتصادی لازم را نداشته باشد.در همین راستا مهدوی و همکارانش، استفاده از برق خورشیدی - فتوولتاییک - و برق فسیلی در مصارف خانگی را بهصورت مطالعه موردی یک مجتمع سه واحدی در شهر مشهد مورد ارزیابی اقتصادی قرار دادهاند که نتیجه آن در خصوص توجیهپذیری اقتصادی مثبت بوده است - مهدوی عادلی و همکاران، . - 1393
همچنین بهادری نژاد و فرهمند پور به طراحی و بررسی اقتصادی سیستم برق خورشیدی برای یک ساختمان اداری در تهران پرداختهاند. این مطالعه نشان میدهد که استفاده از برق خورشیدی در ساختمانهای اداری با توجه به سیاست انرژی دولت در خرید برق از انرژیهای تجدید پذیر، در حال حاضر در تهران اقتصادی نیست - بهادرینژاد و فرهمندپور، . - 1384 کوچک زاده نیز در مطالعهای اقتصادی بودن نیروگاه خورشیدی - فتوولتاییک - را در مقایسه با نیروگاه دیزلی و اتصال به شبکه سراسری برق بهمنظور تأمین برق روستاهای مرکزی ایران بررسی کرده و نتیجه گرفت که سامانههای فتوولتایی در مقایسه با دیگر سامانهها هزینه واحد کمتری دارند - کوچک زاده، . - 1384 همچنین نتایج حاصله در پژوهش طالبیزاده و همکارانش نشان میدهد که نواحی جنوبی ایران به دلیل باران کم و آبوهوای گرم با عرض جغرافیایی پایین بیشترین توان تابشی جذبشده را نسبت به نواحی کشور ایران را داراست . - Talebizadeh et al, 2012 -
از میان گزینههای موجود برای سرمایهگذاری و نصب و بهرهبرداری از تجهیزات انرژی خورشیدی، نقاط صعبالعبور و دور از دسترس شبکه سراسری برق بهصورت کاملاً منطقی میتواند از توجیهپذیری اقتصادی بالاتری برخوردار باشد. یکی از مصداقهای بارز اینگونه نقاط پایگاههای مستقر در جزایر غیرمسکونی نیروهای مسلح است که به دلیل بعد مسافت و عدم دسترسی به شبکههای انرژی، تأمین انرژی آنها بهسختی و با هزینه زیادی صورت میپذیرد.در این پژوهش، پس از طراحی یک سیستم فتوولتاییک مناسب برای جزایر غیرمسکونی و نظامی خلیجفارس، توجیهپذیری مالی و اقتصادی سیستم مذکور مورد ارزیابی قرارگرفته است.
-2 سیستم خورشیدی طراحیشده
طراحی سیستم خورشیدی موردنظر حول محورهای اصلی زیر صورت پذیرفته است: • موقعیت مکانی نصب سیستم که جزایر غیرمسکونی نظامی خلیجفارس است.
· ظرفیت اسمی سیستم برای شرایط کاری مناسب برابر 3 کیلووات بوده و قابلیت توسعه سیستم بهصورت موازی وجود دارد.
· طراحی صورت گرفته برای مصارف محدود - کمتر از 20 کیلووات - است که تأمین برق آنها توسط موتورهای بنزینی صورت میگیرد.
· طول عمر سیستم طراحیشده طبق دستورالعمل پنل های خورشیدی در نظر گرفتهشده 25 سال است.
همچنین در طراحی سازه به نکات زیادی توجه شده است که اهم آنها عبارتاند از:
· در محاسبات طراحی سازه سرعت نسبتاً بالای باد منطقه بر اساس دادههای ثبتشده سازمان هواشناسی لحاظ شده است.
· جنس سازه و نوع بتن مورداستفاده بر اساس میزان رطوبت و یونهای خورنده موجود در اتمسفر خلیجفارس تعیینشده است.
· بهمنظور سهولت نصب سازه، تمامی اتصالات بهصورت پیچ و مهرهای در نظر گرفتهشده است.
· قابلیت تغییر زاویه سازه بهصورت دستی برای احصاء حداکثر تابش در فصول مختلف مطابق شکل 1، در سیستم گنجاندهشده است.
در خصوص تجهیزات بخش برق و الکترونیک نیز تمامی اجزا با نهایت دقت و بر اساس استانداردها و شرایط آب و هوایی منطقه انتخابشده است و با توجه به دمای بالای محل نصب، تجهیزات دارای ضریب دمایی پایین جهت کاهش اتلاف توان انتخابشدهاند. در ضمن سیستم طراحیشده مجهز به ذخیره کننده - باتری - بوده و قابلیت بهرهبرداری بهصورت منفصل از شبکه را داراست. در خصوص انتخاب مبدل - اینورتر - جریا
