آشنایی با انواع نیروگاه خورشیدی و ساخت ماکت آن _ جلسه سوم

اهداف :آشنایی با انواع استفاده از سیستم های خورشیدی (حرارتی و فتوولتاییک)
پیش نیاز : آشنایی با سلول های خورشیدی
وسایل مورد نیاز : ....................
 4-1) انواع سیستم خورشیدی :
4-1-1) سیستم های حرارتی خورشیدی :
سیستم‌های حرارتی-برقی خورشیدی به سیستم‌هایی گفته می‌شوند که از گردآورندهای حرارتی برای استفاده از منبع خورشیدی عمدتاً یا انحصار برای تولید برق از طریق یک چرخه ترمودینامیکی استفاده می‌کنند این عمل بااستفاده از گردآورنده‌های کم دما میسر است اما عمدتاً بوسیله گردآورنده‌های خطی یا دایره‌ای با دمای بالاتر انجام می‌شود.اگر قرار باشد که سیکل ترمودینامیکی بوسیلهٔ یک گردآورنده خورشیدی کم دما تغذیه می‌شود. به یک مایع آلی (سیال) با نقطهٔ جوش پایین نیاز داریم اما راندمان پایینی که ناشی از طبیعت سیکل‌های ترمودینامیکی کم دما است. مانع بهره‌برداری تجاری از گردآورنده‌های با تمرکز کم یا تخت است.
برای تولید برق از انرژی خورشیدی کم دما تنها در مورد برکه‌های خورشیدی که بصورت گرداورنده غیر متمرکز کننده و مخزن ذخیره انرژی مرکب عمل می‌نمایند.
این سیستم‌ها ممکن است در نواحی ای که از انرژی دریافتی خورشیدی زیادی برخوردار هستند و در آن نواحی که یک برکه طبیعی وجود دارد یا زمین و آب و نمک به‌وفور وجود داشته و ارزان هستند کاربرد داشته باشند.
انواع سیستم‌های حرارتی-برقی خورشیدی عبارت اند از :
1.نیروگاه‌های خورشیدی با استفاده از متمرکز خطی سهموی.
2.نیروگاه‌های خورشیدی با استفاده از بشقاب سهموی.
3. نیروگاه‌های خورشیدی با استفاده از کلکتور مرکزی.
4.نیروگاه‌های خورشیدی با استفاده از دودکش خورشیدی.
5.نیروگاه‌های خورشیدی با استفاده ازکلکتور فرنل.
نیروگاه خورشیدی خطی سهموی :
در حال حاضر نیروگاه‌های خورشیدی با استفاده از متمرکز کنندهٔ خطی سهموی قابل‌توجه‌ترین روش در بین روش‌های حرارتی-برقی برای انرژی تجدیدپذیر می‌باشد.
این تکنولوژی برای اولین بار در صحرای مجاور کالیفرنیای آمریکا بکارگرفته شد ولی بعدها هم بصورت خورشیدی و هم بصورت هیبرید در کشورهای مانند اسپانیا و مصر و مراکش و عمارات بکارگرفته شد.
این نیروگاه بر اساس ویژگی‌های آب وهوای روزانه کار می‌کنند و حدود ۱۴-۸۰ مگاوات برق تولید می‌کنند. یک کلکتور خطی سهموی یک آینهٔ سادهٔ سهمی شکل است که اشعهٔ خورشید را از محور طبیعی‌اش به محور خودش منحرف می‌کند. علت نامگذاری به دلیل مقطع سهمی شکل ان می‌باشد. شعاع انحنای این آینه‌ها حدود ۱ تا ۴ برابر فاصله کانونی استو نسبت تمرکز متداول چیزی حدود ۸۰ می‌باشد. ولی با استفاده از مقیاس‌های بزرگتر این مقدار نیز می‌تواند بیشتر باشد.
این آینهٔ سهمی شکل در امتداد محوری کشیده شده است که در واقع خط کانون سهمی است.
در محل مذکور یک کلکتور نصب می‌گردد که لولهٔ جاذب نام دارد. ایینه‌ها و لوله‌ها روی یک سازه فولادی نصب می‌گردد تا محکم در جای خود قرار گیرند.
                                                                4-1 نیروگاه حرارتی خورشیدی از نوع سهموی خطی
                                                                4-2 نیروگاه حرارتی خورشیدی از نوع متمرکز کننده
اما از سیستم های حرارتی خورشیدی در ساختمان ها نیز به طور معمول برای گرمایش و سرمایش ساختمان ها استفاده میشود که می توان به آبگرمکن خورشیدی و یا سیستم گرمایش از کف خورشیدی اشاره کرد .
                                                  4-3 استفاده از آبگرمکن خورشیدی برای تهیه آب گرم یک ساختمان
4-1-2) انواع سیستم های فتوولتاییک :
تبدیل مستقیم انرژی خورشید به الکتریسیته معمولاً به وسیله سلول های فتوولتاییک صورت می گیرد که از اثر فتوولتاییک استفاده میکنند. اثر فتوولتاییک بر اساس اثر متقابل فوتون هایی با انرژی برابر یا بیش از انرژی باند ممنوعه مواد فتوولتاییک است. ماژول های فتوولتاییک انرژی خورشید را بدون آلودگی و سر و صدا و نوسانات به الکتریسیته تبدیل میکنند. انرژی خورشید چگالی انرژی کمی دارد و بنابراین ، ماژول های فتوولتاییک باید سطح زیادی داشته باشند تا بتوانند انرژی کمی تولید کنند. سیستم های فتوولتاییک در شبکه های قدرت به هم پیوسته از مبدل استفاده می کنند تا جریان DC تولید شده توسط آرایه های فتوولتاییک به جریان AC متناسب با فرکانس و ولتاژ مورد نیاز در شبکه برق شهر تبدیل شود. انرژی الکتریکی خورشیدی منبع اصلی انرژی برای سفینه های فضایی از زمان شروع برنامه های فضایی است. همچنین ، حدوداً از سه دهه پیش از آن برای تأمین انرژی در مصارف شهری و کشاورزی استفاده می شود. در یک دهه گذشته ، از انرژی خورشیدی برای تأمین انرژی خانه ها و ساختمان های شهری به طور گسترده استفاده شده که نتیجه پیشرفت در تکنولوژی خورشیدی به همراه تغییرات در ساختار صنعت الکترونیک است. البته در صورتی می توان از انرژی خورشید استفاده کرد که بتوانیم فوتون ها را جذب کنیم. گفتنی است که همه فوتون های ساطع شده از خورشید به زمین نمی رسند؛ خیلی از فوتون ها در مسیر خود منحرف شده و ممکن است جذب جسم دیگری شود.  اگرچه انواع مختلف سیستم های فتوولتاییک وجود دارد ، اما همه آن ها متشکل از سه جزء اصلی هستند :
·ماژول که انرژی خورشید را به الکتریسیته تبدیل میکند؛
· مبدل که الکتریسیته را به جریان متناوب تبدیل می کند تا از آن بتوان در مصارف مختلف خانگی استفاده کرد؛
 و احتمالاً باتری که انرژی الکتریسیته اضافی تولید شده در سیستم را ذخیره می کند.
دیگر اجزای جانبی سیستم عبارتند از : سیم ها ، سوئیچ برای قطع جریان ، سازه های پشتیبانی و غیره. برای استفاده مناسب از سیستم های فتوولتاییک باید ساختار و کاربرد این سیستم ها بطور دقیق شناسایی شود. در شکل زیر شماتیک کلی یک واحد خورشیدی را مشاهده می کنیم.
                                                                       4-4 صورت کلی یک سیستم فتوولتاییک
برای آشنایی بیشتر با مباحث این جلسه این ویدیو را ببینید
تکلیف : درمورد نیروگاه های فتوولتاییک و حرارتی خورشیدی نصب شده در ایران و ظرفیت آن ها تحقیق کنید .
پیشنهاد شما در مورد استفاده بهتر و بهینه از انرژی خورشیدی چیست ؟
کار عملی : ..........................
محل اردو : بازدید از یکی از سایت های تحقیقاتی یا نیروگاهی خورشیدی شهر خودتان
منابع مطالعه :
1)گزارش سازمان انرژی های نو ایران و بهره وری انرژی ساتبا در مورد انرژی خورشیدی
2)کتاب انرژی خورشیدی نوشته محمد وافی محمدی
تنظیم کننده: محبوبه همت

مطالب مرتبط: 
نیروگاه خورشیدی و ساخت ماکت جلسه اول
نیروگاه خورشیدی و ساخت ماکت جلسه دوم
نیروگاه خورشیدی و ساخت ماکت جلسه سوم
نیروگاه خورشیدی و ساخت ماکت جلسه چهارم
نیروگاه خورشیدی و ساخت ماکت جلسه پنجم
نیروگاه خورشیدی و ساخت ماکت جلسه ششم
نیروگاه خورشیدی و ساخت ماکت جلسه هفتم
نیروگاه خورشیدی و ساخت ماکت جلسه هشتم