نیروگاه انرژی خورشیدی

انرژی خورشید به عنوان یک منبع انرژی پاک و تجدیدپذیر، نقشی کلیدی در تأمین انرژی پایدار در آینده خواهد داشت. استفاده از انرژی خورشید در مقیاس صنعتی و تجاری از طریق پنل های خورشیدی بزرگ مقیاس، فرصت بی نظیری را برای کاهش هزینه های انرژی و کاهش آلودگی محیط زیست فراهم میکند. پنل های خورشیدی صنعتی با تولید مقادیر قابل توجهی انرژی الکتریکی از نور خورشید، می توانند جایگزین مناسبی برای سوخت های فسیلی باشند.

پنل خورشیدی با تبدیل نور خورشید فوتون ها را به الکتریسیته تبدیل میکند و با استفاده از این الکتریسیته می توان مدارهای الکتریکی را شارژ کرد. پنل خورشیدی شامل تعدادی سلول خورشیدی می باشند که هر کدام از آنها از لایه‌های سیلیکونی ساخته شده اند. لایه‌های فسفری برای تولید بار منفی و لایه‌های بور برای تولید بار مثبت تشکیل شده اند. به عبارت ساده تر می توان گفت، یک صفحه خورشیدی با اجازه دادن به فوتون ها یا ذرات نور، می تواند الکترون‌های فاقد از اتم ها را به جریان الکتریسیته ایجاد کند. پنل‌های خورشیدی در حقیقت تعداد واحدهای کوچکتر به نام سلولهای فتوولتائیک را تشکیل می دهند.

احداث نیروگاه ‌های خورشیدی جهت تولید برق و فروش به وزارت نیرو (ساتبا) نیز در سالهای اخیر طرفداران خود را داشته است. تمایل دولت به خرید انرژی از نیروگاه‌های تجدیدپذیر و افزایش تعرفه خرید آنها باعث شده است این معامله به یک تجارت پر سود برای طرفین تبدیل شود.

نیروگاه خورشیدی

از کاربرد های انرژی خورشیدی نیروگاه انرژی خورشیدی است. تأسیساتی که با استفاده از آن ها انرژی حرارتی جذب شدۀ خورشید به الکتریسیته تبدیل می شود نیروگاه حرارتی خورشیدی می نامند. در نیروگاه های حرارتی خورشیدی وظیفه ی اصلی بخش های خورشیدی، تولید بخار برای تغذیه ی توربین ها است و انرژی این توربین ها هم به ژنراتورهای الکتریکی منتقل می شود و ژنراتورها انرژی جنبشی را به انرژی الکتریکی تبدیل می کنند. به عبارتی می توان گفت این نوع نیروگاه ها شامل دو قسمت هستند:

الف) سیستم خورشیدی که پرتوها را جذب و با استفاده از حرارت جذب شده تولید بخار می کند.

ب) سیستمی موسوم به سیستم سنتی که همانند دیگر نیروگاه های حرارتی، بخار تولید شده را توسط توربین و ژنراتور به الکتریسیته تبدیل می کند. این تأسیسات بر اساس انواع متمرکز کننده های موجود بر حسب اشکال هندسی متمرکز کننده ها به چهار دسته تقسیم می شوند:

• نیروگاه هایی که گیرندۀ آن ها آیینه های سهموی ناودانی (شلجمی باز) هستند.
• نیروگاه هایی که گیرنده آن ها در یک برج قرار دارد و نور خورشید توسط آیینه های بزرگی به نام هلیوستات به آن منعکس می شود. نیروگاه هایی که گیرندۀ آن ها بشقابی سهموی (دیش) است.
• دودکش های خورشیدی

پنل خورشیدی صنعتی

پنل خورشیدی صنعتی اشاره دارد به سیستم‌های فتوولتائیک بزرگ مقیاس که به منظور تولید مقادیر قابل توجهی برق برای استفاده ‌های صنعتی یا تجاری نصب و به کار گرفته می‌شوند. این پنل‌ها از همان اصل پنل‌های خورشیدی کوچکتر بهره می‌برند، یعنی تبدیل نور خورشید به انرژی الکتریکی، اما در مقیاسی بزرگتر که می‌تواند از چند کیلووات ساعت تا چندین مگاوات ساعت انرژی تولید کند.

این نوع پنل‌های خورشیدی معمولاً در مزرعه‌های خورشیدی بزرگ و گسترده، سقف‌های وسیع کارخانه‌ها یا دیگر فضاهای باز صنعتی مورد استفاده قرار می‌گیرند، جایی که فضای کافی برای نصب تعداد زیادی پنل وجود دارد. به دلیل حجم بالای تولید برق، پنل‌های خورشیدی صنعتی می‌توانند نقش مهمی در کاهش هزینه‌های انرژی برای مشاغل و صنایع ایفا کنند. به مقدار قابل توجهی کمک به محیط‌ زیست می‌کنند با کاهش وابستگی به سوخت‌های فسیلی و کمک به کاهش اثرات تغییرات آب و هوایی از طریق کاهش انتشار گازهای گلخانه‌ای.

اکثر پنل‌ها از سیلیکون کریستالی ساخته شده‌اند که یکی از رایج‌ترین مواد برای ساخت پنل‌های خورشیدی است به دلیل طول عمر زیاد و کارآیی بالا در تبدیل فوتون‌های نوری به الکترون‌هایی که برق تولید می‌کنند. با این حال، پنل‌های خورشیدی صنعتی ممکن است از سایر تکنولوژی‌ها نیز استفاده کنند، از جمله پنل‌های فیلم نازک که ممکن است کمی کارآیی کمتر داشته باشند اما اغلب ارزان‌تر هستند و در شرایط نوری کم عملکرد بهتری دارند. همچنین، این سیستم‌ها اغلب با اینورترهایی همراه هستند که برق DC تولید شده توسط پنل‌ها را به برق AC  تبدیل می‌کنند.

مزایای سیستم های خورشیدی

۱- تجدید پذیر بودن

ما می توانیم از انرژی خورشیدی تا زمانی که خورشید وجود دارد استفاده کنیم .پتانسیل انرژی خورشیدی مافوق تصور ماست. بر روی سطح زمین در حدود ۱۲۰٫۰۰۰ تراوات انرژی از پرتوهای خورشید تابیده می شود یعنی ۲۰٫۰۰۰ هزار بار بیشتر از انرژی مورد نیاز برای زمین. این انرژی را نمی توان محدود به کشور خاصی کرد و تمام کشورهای دنیا می توانند از این انرژی استفاده کنند.

۲-پایداری
انرژی که هم تجدیدپذیر باشد و هم به وفور بر روی زمین موجود باشد پس پایدار نیز هست .

۳- فراوان‌ترین منبع انرژی

انرژی خورشیدی که هر ساعت به زمین می‌رسد به حدی است که برای تامین نیاز‌های نیروی کل سال انسان کافی است. اگر ما بتوانیم به اندازه یک ساعت از انرژی خورشیدی که هر سال به زمین می‌رسد را کنترل کنیم، هر اونس نفت، هر تکه زغال سنگ و هر فوت مکعب گاز طبیعی را می‌توانیم بگذاریم در زمین بماند. به عنوان نمونه اگر صحرای موجاوی با پنل‌های خورشیدی پوشانده شود، بیش از دو برابر برقی که آمریکا سالانه استفاده می‌کند را تولید خواهد کرد.

۴- دوستدار محیط زیست
با توجه به اینکه انرژی تولید شده توسط خورشید (هر دو نوع حرارتی و الکتریسته) فاقد آلودگی می باشد این انرژی در زمره انرژی های پاک قرار می گیرد .

می دانیم که هر چقدر که از انرژی خورشیدی یا سایر منابع تجدیدپذیر فاقد آلودگی استفاده کنیم میزان استفاده از منابع انرژی غیر تجدیدپذیر کاهش می یابد که این خود یک گام موثر در کاهش گازهای گلخانه ای و کاهش تغییرات اب و هوایی است .

۵- دسترسی آسان
انرژی خورشیدی در تمام دنیا قابل دسترس است و مانند بعضی از انرژی ها (انرژی هسته ای) که فقط در دسترس تعدادی کشور است نمی باشد . می توان گفت که این انرژی به سبب نصب آسان و قابلیت نصب در همه ی شرایط آب و هوایی یکی از بهترین منابع قابل دسترس در همه جا می باشد .انرژی خورشیدی را می توان انرژی مردمی نیز نام برد زیرا در دسترس عموم مردم هست و نیاز به گرفتن مجوز از دولتها برای نصب ان نیست .

۶-کاهش هزینه ها
یکی از مهمترین مزایای این سیستم کاهش هزینه ها و حتی فروش برق اضافه تولیدی به شبکه برق می باشد.

۷- بی سر و صدا بودن
با توجه به اینکه در سیستم های خورشیدی هیچ گونه قطعه متحرکی وجود ندارد این سیستم ها هیچ گونه سر و صدایی ندارند که این خود یک مزیت خوب برای این سیستم هاست که می توان آنها را در هر مکانی نصب کرد حتی بر روی بیمارستان ها برای تامین برق اضطراری آنها.

 

حمایت از انرژی خورشیدی توسط دولت ها

دولت ها به دلایل زیر از انرژی خورشیدی حمایت می کنند:

 ۱- با توجه به اینکه انرژی خورشیدی یک انرژی پاک محسوب می شود و امروزه همه ی دولت ها درگیر مسایل زیست محیطی هستند این انرژی یکی از گزینه ها برای کم کردن آلودگی زیست محیطی است .

۲- یکی از دلایل دیگر را می توان رغبت دولت ها به خصوصی سازی عنوان کرد که در بحث انرژی یکی از گزینه ها برای خصوصی سازی را می توان انرژی خورشیدی عنوان کرد .

۳- دلیل دیگری که می توان عنوان کرد صرفه جویی در هزینه هاست مثلاً اگر دولت بخواهد یک روستا که در وسط کوهستان قرار دارد برق رسانی کند هزینه آن خیلی بیشتر از نصب سلول خورشیدی برای آن مکان است .

 

تجهیزات اصلی سیستم برق خورشیدی

به طور کلی، هر سیستم برق خورشیدی از چهار تجهیز اصلی تشکیل شده است که عبارتند از:

۱- پنل خورشیدی: این تجهیز به عنوان عنصر مولد از کلیدی‌ترین تجهیزات هر سیستم برق خورشیدی می‌باشد. بدون وجود آنها عملا تولید انرژی الکتریکی میسر نخواهد بود. پنل‌های خورشیدی از سلول‌های خورشیدی با اتصالات سری و موازی تشکیل شده و نهایتا ولتاژ DC متناسب با تعداد سلول‌ها در پایانه‌های پنل ظاهر می‌شود. انرژی تولیدی این تجهیزات انرژی الکتریکی با ولتاژ DC می باشد.

۲- باتری: ولتاژ تولیدی پنل‌ها در طول روز متناسب با نور و تابش خورشید متغیر می‌باشد و امکان استفاده از این ولتاژ متغیر برای تجهیزات الکتریکی وجود ندارد. ضمن اینکه میزان انرژی تولیدی و مصرفی عمدتا دارای تفاوتهایی بوده که مورد نیاز است میزان تولید مازاد در باتری‌ها ذخیره شده و در زمان‌های کمبود تولید مصرف شود. این فرآیند در سیستم برق خورشیدی آفگرید بر عهده باتری می باشد.

۳- کنترلر شارژ: برای افزایش عمر مفید باتری و بهبود فرآیند شارژینگ و استحصال حداکثر توان تولیدی پنل برای ذخیره در باتری، از کنترلر شارژ استفاده می‌شود. کنترلر شارژ با دریافت ولتاژ متغیر ورودی آنرا به ولتاژ متناسب برای باتری‌ها تبدیل کرده و در باتری ذخیره می‌کند.

۴- اینورتر: در مواقعی که انرژی الکتریکی تولیدی باید در ولتاژ متناوب (AC ) به مصرف برسد، باید انرژی DC در باتری به انرژی AC تبدیل شود. اینورتر برای این منظور در سیستم برق خورشیدی برای تبدیل ولتاژ DC به ولتاژ AC برق شهر متناسب با نیاز مصرف کننده استفاده می‌شود.

 

برخی مصارف و کاربردهای سیستم فتوولتائیک

۱- مصارف فضانوردی و تأمین انرژی مورد نیاز ماهواره جهت ارسال پیام

۲- روشنایی خورشیدی

۳- سیستم تغذیه کنندۀ یک واحد مسکونی

۴- سسیستم پمپاژ خورشیدی

۵- سیستم تغذیه کنندۀ ایستگاه های مخابراتی و زلزله نگاری

۶- ماشین حساب، ساعت، رادیو، ضبط صوت

۷- یخچال های خورشیدی

۸- سیستم تغذیه کنندۀ پرتابل یا قابل حمل

انواع پنل خورشیدی و میزان برق تولیدی پنل های خورشیدی

پنل‌های خورشیدی تک کریستال و پلی کریستال هر دو از سیلیکون ساخته شده اند. با این حال، فرآیند ساخت این دو متفاوت است که این تفاوت، منجر به متفاوت بودن کارایی این دو نوع پنل خورشیدی می‌شود. بیائید تفاوت‌ها و شباهت‌های این دو نوع پنل را بررسی کنیم. آفتاب فراوان و برق گران قیمت در سرار دنیا سبب شده است که انرژی خورشیدی یک سرمایه‌گذاری عالی را برای منازل، ادارات یا مشاغل مختلف ایجاد کند. با این حال، فضای مورد نیاز پنل های خورشیدی نیز باید قبل از نصب در نظر گرفته شود. به عنوان مثال، در سقف‌های مکان‌های صنعتی مشکل بزرگی جهت نصب پنل وجود ندارد، اما ساختمان‌های بلند فضای مناسب جهت نصب پنل محدودیت دارند. بیشتر پنل‌های خورشیدی موجود در بازار، دارای ظرفیتی بین 250 تا 400 وات هستند. این بدان معنی است که برای تولید 1 کیلو وات ظرفیت به 3 یا 4 پنل خورشیدی و برای 1 مگاوات، بین 2500 تا 4000 پنل نیاز است. یک پنل خورشیدی پلی کریستالی 60 سلولی دارای ظرفیتی حدود 250 تا 300 وات و یک پنل خورشیدی تک کریستالی، ظرفیتی بین 310 تا 350 وات خواهد داشت. هم‌چنین یک پنل خورشیدی پلی کریستالی 72 سلولی دارای ظرفیتی حدود 300 تا 350 وات و نوع تک کریستالی آن، تا 400 وات ظرفیت دارد.

 

خرید پنل‌های خورشیدی صنعتی

هنگام خرید پنل‌های خورشیدی صنعتی، توجه به چند نکته مهم می‌تواند به شما کمک کند تا انتخاب مناسبی داشته باشید.

1. نیاز انرژی:ابتدا باید نیاز انرژی مصرفی خود را محاسبه کنید تا بتوانید تعداد و نوع پنل‌های مورد نیاز را تعیین کنید.
2. مکان‌یابی: شرایط محیطی از جمله زاویه نور خورشید، موقعیت جغرافیایی و میزان سایه پذیری را بررسی کنید تا بتوانید بهترین مکان برای نصب پنل‌ها را انتخاب کنید.
3. کیفیت و بازده:به بازدهی و کیفیت پنل‌ها توجه کنید. پنل‌های با بازدهی بالا، مواد با کیفیت و ضمانت نامه قابل اعتماد دارند.
4. هزینه و بازگشت سرمایه:محاسبه کل هزینه نصب، نگهداری و تعمیرات از آنجا که این پنل‌ها باید مدت طولانی‌تری کار کنند تا سرمایه‌گذاری در آن‌ها سودده باشد.
5. پشتیبانی و خدمات پس از فروش:از اطلاعاتی در مورد شرکت سازنده و خدمات پس از فروش آن‌ها دریافت کنید تا در صورت نیاز از پشتیبانی مناسب برخوردار باشید.
6. استانداردها و مجوزها:اطمینان حاصل کنید که پنل‌ها مطابق با استانداردهای محلی و بین‌المللی هستند و دریافت مجوزهای لازم را از مراجع مربوطه انجام داده‌اند.

قیمت پنل‌های خورشیدی صنعتی معمولاً به عوامل مختلفی مرتبط است که شامل کیفیت، بازدهی، ابعاد، تکنولوژی و نوع مواد استفاده شده می‌شود. همچنین عوامل دیگری مانند تقاضا و عرضه در بازار و شرایط اقتصادی نیز بر قیمت تأثیرگذار هستند. برای مثال، پنل‌های خورشیدی با کیفیت بالا، تکنولوژی پیشرفته و تضمین‌های بلندمدت بیشترین هزینه را دارند، در حالی که پنل‌های با کیفیت متوسط معمولاً با هزینه کمتر مواجه هستند. همچنین تغییرات در بازار به دلیل تکنولوژی‌های جدید، مقیاس تولید و سیاست‌های دولتی نیز می‌تواند اثرگذار باشد. پنل‌های خورشیدی صنعتی به عنوان یک فناوری پایدار و پرقدرت، امکانات بسیاری را برای کسب و کارها و صنایع فراهم می‌کنند. نصب و بهره برداری از سیستم‌های خورشیدی صنعتی ممکن است به شرکت‌ها و کسب و کارها اجازه دهد محیط‌های پاک‌تر، پایدارتر و کارآمدتری را ایجاد کنند و در عین حال به کاهش وابستگی به منابع انرژی فسیلی بپردازند.

با این حال، موفقیت در بهره‌برداری از پنل‌های خورشیدی صنعتی نیازمند برنامه‌ریزی دقیق، انتخاب تکنولوژی مناسب، رعایت استانداردها و مقررات، مدیریت صحیح و نصب و نگهداری موثر است. همچنین، باید توجه داشت که شرایط محلی، تحقیق و توسعه فناوری و میزان حمایت دولتی نیز تأثیرگذار بر پتانسیل درآمدزایی از پنل‌های خورشیدی صنعتی می‌باشد.