بخشی از مقاله
مدیریت اقتصادی تولید و مصرف در بهره برداری از سیستم های فتوولتاییک
چکیده : فتوولتایی صورتی جدید برای تولید انرژی الکتریکی است که از نظر زیست محیطی تمیز و در عین حال ماژولار می باشد. الکتریسیته PW در سراسر دنیا با ارزش است. فتوولتایی گزینه ای بسیار مناسب برای فراهم نمودن انرژی الکتریکی لازم در سیستمهای مخابراتی دور از شبکه بوده و همچنین استفاده از آن برای تولید برق در منازل و ادارات متصل به شبکه در اغلب کشورهای دنیا شدیداً رو به افزایش است. حمایت دولتها و بخش های خصوصی از این تکنولوژی حتی بصورت سرمایهگذاریهای جزئی در این زمینه لازم به نظر می رسد. با توجه به هزینه های بالای فعلی جهت سرمایه گذاری کلان روی سیستم های PV در این مقاله سعی شده راهکارهایی جهت اقتصادی تر شدن استفاده از این سیستمها، بخصوص برای کشورهای روی کمربند افتاب (مثل ایران با ۳۰۰ روز آفتابی در سال در بیش از ۶۰ درصد کشور و متوسط تابش ۵/۵ کیلو وات ساعت بر متر مربع در روز) ارائه گردد.
واژه های کلیدی: فتوولتاییک، NPV، مدیریت بار، سیستم های هیبرید
۱- مقدمه
تأمین انرژی از دیرباز برای بشر اهمیت حیاتی داشته است. سوخت های فسیلی رشد تکنولوژی را تسریع کردند، اما ابداع و اختراع تکنولوژیهای انرژی خوار عنصر صنعتی، استخراج هر چه بیشتر و سریع تر از منابع محدود سوختهای فسیلی را تشدید کرده اند. ذخایر موجود در سوختهای فسیلی با اهنگی پر شتاب در حال کاهش است و مطمئناً توانایی نسل آینده را در برآوردن نیازهایشان به انرژی، به مخاطره خواهند انداخت. از سوی دیگر استفاده نامحدود از سوختهای فسیلی، آلودگی بیش از حد محیط زیست و به هم خوردن اکولوژی طبیعی کره زمین را به دنبال خواهد داشت. بنابر پیش بینی های کارشناسان انرژی، کل تولید سوخت مایع که ۸۰ درصد انرژی را تأمین می کند، در سال ۲۰۱۰ به حداکثر رسیده و پس از آن سیر نزولی را طی خواهد نمود و اگر سایر سوخت های فسیلی مانند گاز و ذغال سنگ را نیز در نظر بگیریم، این حداکثر تا ۲۰۳۰ طول خواهد کشید [۱ و ۴]. به تازگی نیز جهان شاهد یک شوک نفتی بود و قیمت جهانی نفت به صورت ناگهانی افزایش یافت. شوک علامت خوبی بود برای کشورها، تا به آن بعنوان تهدیدی جدی نگاه کنند، لذا موضوع دستیابی به انرژی های پایدار و تجدیدپذیر، مطرح گردید. مهمترین منبع انرژی که تا پایان عمر کره زمین زوال ناپذیر است ، انرژی خورشید می باشد. در شکل (۱) روند نسبی رو به رشد استفاده از برق خورشیدی در دنیا تا سال ۲۰۲۰ دیده می شود. این انرژی را می توان بصورت مستقیم یا غیرمستقیم مهار کرد.
در حالی که کشور ایران با میانگین تابش ۵/۵ کیلو وات ساعت بر متر مربع در روز، یکی از کشورهای دارای پتانسیل در زمینه استفاده از انرژی خورشیدی معرفی شده است، لیکن بنا به عوامل اقتصادی، استفاده بن انرژی در مقایسه با سیستم های سنتی انرژی تقریباً ناچیز می باشد. در ادامه سعی می کنیم ضمن نگاهی گذرا بر سیستم های فتوولتاییک، راهکارهایی برای اقتصادی تر شدن سرمایه گذاری روی این سیستمها و تعدادی از زمینه های مناسب سرمایه گذاری PV معرفی گردند.
۲- سیستم های فتوولتاییک
به پدیدهای که در اثر تابش نور ، بدون استفاده از مکانیزمهای محرک، الکتریسیته تولید کند فتوولتاییک و به هر سیستمی که از این پدیدهها استفاده نماید، سیستم فتوولتاییک می گویند. مصارف این سیستمها در زمینه های فضانوردی، روشنایی خورشیدی مانند تأمین برق جادهها و تونل ها، سیستم پمپاژ خورشیدی، سیستم تغذیه گر ایستگامهای مخابرانی، ماشینحساب ها، ساعت، ضبط صوت، یخچالهای خورشیدی، نیروگاههای فتوولتاییک و ... می باشد. کاهش آلودگی هوا و ذخیره انرژی فسیلی برای آیندگان، از جمله مهمترین دلایل استفاده از این سیستمها می باشد. لیکن هزینه فعلی فتوولتایی برای اینکه با الکتریسیته مرسوم رقابت کند بالاست.[ ۶-۱]
۳- راهکارهای پیشنهادی برای کاهش هزینه
تمام شده سیستم فتوولتاییک از آنجا که هزینه اولیه سیستمهای فتوولتاییک بالاست ، در ادامه راهکارهایی برای کاهش هرینه های مختلف این سیستم ها ذکر می گردد.
۳-۱ کاهش هزینه های اندازه بندی سیستم PV با توجه به پروفیل های بار شکل (۲) سه پروفیل بار متفاوت را نشان می شکل (۳) نتایج سایزینگ سه پروفیل بار شکل (۲) را در مقایسه می کند [۱]. با توجه به شکل دیده می شود که PVC (اندازه آرایه) و BTYS (ظرفیت باتری) مورد نیاز برای مشخصه باری که با مشخصه تابش خورشیدی هماهنگ است، کمتر می باشد. برای مثال مشخصه بار سینوسی که زمان پیک آن ساعت ۱۲:۰۰ می باشد شکل (۲، (۳)) با مشخصه تابش به خوبی سازگار است. لذا ظرفیت ذخیره و اندازه آرایه مورد نیاز برای در این موارد کمتر از بقیه است .
۳-۲ کاهش هزینه ها برای سرمایه گذاری
آرایه و باتری به کمک مدیریت بار زمانی که پیک تقاضا روی می دهد (tp) هم، سایز سیستم را تحت تأثیر قرار می دهد. اگر پیک تقاضا در هنگام ظهر رخ دهد. PVS و BTYS لازم، کمتر می باشد.
شکل ۲- سه پروفیل بار متفاوت شکل (۴) تغییرات LOLH را نسبت به زمان پیک بار برای دو سیستم Pv نشان می دهد. یکی از آنها همان پروفیل بار شکل (۲، (۲)) و دیگری مشخصه مربوط به شکل ( ۲، (۳)) را دارد. هر دو سیستم به گونه ای طراحی شده اند که در ساعت ۱۲:۰۰ ، 0=LOLH باشد. واضح است که با فاصله گرفتن زمان پیک بار از ساعت ۱۲:۰۰، LOLH افزایش می یابد [۴ و ۱] . تأثیر الگوی بار بر این مطلب دلالت می کند که مدیریت بار در سیستم های Pv منفرد بسیار مهم است زیرا اگر بتوان برخی بارها را از شیب روز (نزدیک به ظهر) شیفت داد سرمایه لازم برای آرایه و باتری به طور قابل ملاحظه ای کاهش می یابد
