انرژي خورشيدي وکاربردهايش(4)
انرژي خورشيدي وکاربردهايش (4)
از آنجائيكه انرژي خورشيدي جزء پيوسته اي از زندگي روزانه در روي كره زمين است، بشر از طلوع عصر تكنولوژي سعي كرده است كه توان اين انرژي را براي اهداف مفيد مهار نمايد. روش هاي فني گوناگوني بوجود آمده و تكميل شده اند و طرحهاي بسياري با درجات موفقيت متفاوت آزمايش گرديده اند و صنايع جديد و اقتصادي تاسيس گرديده اند.درقسمت هاي (1) ، (2) و (3) به معرفي انرژي خورشيدي وبيان کاربرد هاي نيروگاهي وغير نيروگاهي آن پرداختيم، دراين قسمت به بيان سيستم هاي فتوولتاييک ومصارف وکاربرد هاي آن مي پردازيم.
سيستمهاي فتوولتاييک
به پديده‌اي که در اثر تابش نور بدون استفاه از مکانيزم‌هاي مکانيکي محرک، الکتريسيته توليد کند پديده فتوولتاييک گويندو به هر سيستمي که از اين پديده‌ها استفاده کند سيستم فتوولتاييک گويند. درواقع دراين پديده انرژي تابشي به انرژي الکتريکي تبديل شود. اين پديده برمبناي فرضيه ي ذره اي بودن انرژي تابشي بنا نهاده شده است. سيستم فتوولتاييک انرژي موجود در نور خورشيد را توسط سلولهاي خورشيدي مستقيماً به برق از نوع DC تبديل مي کند. با استفاده از برق حاصله و بهره جويي از تجهيزات الکتريکي و الکترونيکي موجود، مي توان انرژي الکتريکي کليه بارهاي DC و AC را تأمين نمود.سيستمهاي فتوولتائيک يکي از پر مصرف ترين کاربردهاي انرژي‌هاي نو مي‌باشد و تاکنون سيستمهاي گوناگوني با ظرفيت‌هاي مختلف (0/5 وات تا چند مگاوات) در سراسر جهان نصب و راه اندازي شده‌است و با توجه به قابليت اطمينان و عملکرد اين سيستم‌ها هر روزه بر تعداد متقاضيان آنها افزوده مي‌شود. از سري و موازي کردن سلولهاي خورشيدي مي‌توان به جريان و ولتاژ قابل قبولي دست يافت. در نتيجه به يک مجموعه از سلولهاي سري و موازي شده پنل (Panel) فتوولتائيک مي‌گويند. امروزه اينگونه سلولها عموماً از ماده سيليسيم تهيه مي‌شود و سيليسيم مورد نياز از شن و ماسه تهيه مي‌شود که در مناطق کويري کشور، به فراواني يافت مي‌گردد. بنابراين از نظر تأمين ماده اوليه اين سلولها هيچگونه کمبودي در ايران وجود ندارد.سيستمهاي فتوولتائيک را مي‌توان بطور کلي به سه بخش اصلي تقسيم نمود که بطور خلاصه به توضيح آنها مي‌پردازيم.
1-پنلهاي (ماژول )خورشيدي
در واقع مبدل انرژي تابشي خورشيد به انرژي الکتريکي بدون واسطه مکانيکي مي‌باشد. اين بخش در واقع کليه مشخصات سيستم را کنترل کرده وتوان ورودي پنلها را طبق طراحي انجام شده و نياز مصرف کننده به بار يا باتري را تزريق و کنترل مي‌کند، يعني در اين بخش مشخصات و عناصر تشکيل دهنده با توجه به نيازهاي بار الکتريکي و مصرف کننده و نيز شرايط آب و هوايي محلي تغيير مي‌کند.2- قسمت واسطه يا بخش توان مطلوب
انرژي الکتريکي حاصل از سيستم هاي فتوولتاييک را بر اساس طراحي انجام شده، متناسب با نياز مصرف کننده، مديريت و القا مي نمايد . اين تجهيزات عمدتا ازشارژ کنترل، باطري، اينورتر و... بر اساس نيازمصرف کننده و طبق نظر طراح سيستم، طراحي و مشخصات آن تهيه و تدوين مي گردد.3-مصرف کننده يا بار الکتريکي
با توجه به خروجي DC پنلهاي فتوولتاييک، مصرف کننده مي‌تواند دو نوع DC يا AC باشد، همچنين با آرايشهاي مختلف پنلهاي فتوولتاييک مي‌توان نياز مصرف کنندگان مختلف را با توانهاي متفاوت تأمين نمود. با توجه به کاهش روز افزون ذخائر سوخت فسيلي و خطرات ناشي از بکارگيري نيروگاههاي اتمي، گمان قوي وجود دارد که در آينده‌اي نه چندان دور سلولهاي خورشيدي به انرژي برق به‌عنوان جايگزين مناسب و بي خطر براي سوختهاي فسيلي و نيروگاههاي اتمي توسط بشر بکار گرفته شود.سلول خورشيدي
سلول خورشيدي يا سلول فوتوولتاييک ابزاري است که انرژي خورشيدي را تحت اثرفوتوولتاييک به الکتريسيته مبدل مي‌کند. فن‌آوري فوتوولتاييک شاخه‌اي ازفن‌آوري است که به کاربرد سلولهاي خورشيدي مي‌پردازد. گاهي اصطلاح «سلول خورشيدي» تنها براي ابزارهايي به کار مي‌رود که مختص تبديل انرژي نورخورشيد هستند، در حالي که عبارت «سلول فوتوولتاييک» به صورتي عام‌تر بهکار مي‌رود. سازه‌اي که از کنار هم چيدن سلولهاي خورشيدي به دست مي‌آيدرا واحد خورشيدي گويند که خود اين سازه‌ها را مي‌توان به هم متصل ساخت تاآرايه ي فوتوولتاييک به دست آيد.سلولهاي خورشيدي کاربرد بسياري دارند. سلولهاي تکي براي فراهم کردن توان لازم دستگاه‌هاي کوچک‌تر مانندماشين حساب الکترونيکي به کار مي‌روند. آرايه‌هاي فوتوولتاييک الکتريسيته? بازيافت‌شدني‌اي را توليد مي‌کنند که عمدتاً در موارد عدم وجود سيستم انتقال و توزيع الکتريکي کاربرد دارد. براي مثال مي‌توان به محل‌هاي دوراز دسترس، ماهواره‌هاي مدارگرد، کاوش‌گرهاي فضايي و ساختمان‌هاي مخابراتي دور از دسترس اشاره کرد.
مراحل اصلي طرح
عمده دلايل توجه به صنعت فتوولتاييک در يک دهه اخير و رشد سالانه آن به شرح ذيل مي باشد:
*عدم نياز به سوخت فسيلي و مشکلات سوخت رساني بويژه در مناطق صعب العبور
*قابليت توليد در محل مصرف، کاهش و صرفه جويي در هزينه هاي انتقال و توزيع انرژي الکتريکي و عدم نياز به شبکه سراسري برق
*امکان نصب و راه اندازي در توان هاي مختلف، متناسب با نياز مصرف کننده
*طول عمر مناسب و سهولت در بهره برداري
*امکان نصب بر نما و يا روي سقف خانه ها و توانايي ذخيره سازي انرژي در باتري
انواع روشهاي استفاده از سيستمهاي فتوولتائيک عبارتند از
سيستمهاي متصل به شبکه سراسري برق (Grid Connected )
در اين روش، انرژي الکتريکي حاصل از سيستم فتوولتائيک (با استفاده از تجهيزات الکتريکي مبدل جريان مستقيم به جريان متناوب، همچون اينورترهاي متصل به شبکه و ...)مطابق ، با مشخصات سطح ولتاژ، اختلاف فاز، فرکانس و... شبکه سراسري به شبکه سراسري برق تزريق مي گردد.
سيستمهاي مستقل از شبکه (Stand Alone )
اين نوع کاربرد، بدون نياز به وجود شبکه سراسري برق قادر به تأمين انرژي الکتريکي مورد نياز مصرف کننده مي باشد. در اين روش انرژي الکتريکي مورد نياز با استفاده از پنلهاي فتوولتائيک، سيستمهاي ذخيره و کنترل، بعنوان يک واحد نيروگاهي با طول عمر مناسب 30 سال مي تواند با قابليت اطمينان بالا قابل نصب و راه اندازي مي باشد.* روشنايي خورشيدي
* سيستم تغذيه يک واحد مسکوني
* سيستم پمپاژ آب توسط پمپهاي خورشيدي
* سيستم تغذيه کننده پرتابل يا قابل حمل
* سيستم تغذيه ايستگاههاي مخابراتي وزلزله نگاري
* نيروگاه فتوولتائيک
* مصارف فضانوردي و تأمين انرژي مورد نياز ماهواره‌ها جهت ارسال پيام
روشنايي خورشيدي
در حال حاضر روشنايي خورشيدي بالاترين ميزان کاربرد سيستمهاي فتوولتائيک را در سراسر جهان دارد و سالانه دهها هزار نمونه از اين سيستم در سراسر جهان نصب و راه اندازي مي‌گردد، مانند برق جاده‌ها و تونلها بخصوص در مناطقي که به شبکه برق دسترسي ندارند، تأمين برق پاسگاههاي مرزي که دور از شبکه برق هستند، تأمين برق مناطقي شکارباني و مناطق حفاظت شده نظير جزيره‌هاي دور افتاده که جنبه نظامي دارند.سيستم تغذيه کننده يک واحد مسکوني
انرژي مورد نياز کليه لوازم برقي منازل (شهري و روستايي) و مراکز تجاري را مي‌توان با استفاده از پنلهاي فتوولتائيک و سيستمهاي ذخيره کننده و کنترل نسبتاً ساده، تأمين نمود.
سيستم پمپاژ آب توسط پمپهاي خورشيدي
سيستم پمپهاي فتوولتائيک قابليت استحصال آب از چاهها، قنوات، چشمه‌ها، رودخانه‌ها و ….. را جهت مصارف متنوعي دارا مي‌باشد.سيستم تغذيه کننده ايستگاههاي مخابراتي و زلزله نگاري
اغلب ايستگاههاي مخابراتي و يا زلزله نگاري در مکانهاي فاقد شبکه سراسري و صعب العبور و يا در محلي که احداث پست فشار قوي به فشار ضعيف و تأمين توان الکتريکي ايستگاه مذکور صرفه اقتصادي و حفاظت الکتريکي ندارد نصب شده‌اند.نيروگاههاي فتوولتائيک
هم‌زمان با استفاده از سيستمهاي فتوولتائيک در بخش انرژي الکتريکي مورد نياز ساختمانها اطلاعات و تجربيات کافي جهت احداث واحدهاي بزرگ‌تر حاصل گرديد و همه اکنون در بسياري از کشورهاي جهان نيروگاه فتوولتائيک در واحدهاي کوچک و بزرگ و به صورت اتصال به شبکه و يا مستقل از شبکه نصب و راه اندازي شده‌است ولي اين تأسيسات داراي هزينه ساخت، راه اندازي و نگهداري بالايي مي‌باشند که فعلاً مقرون به صرفه و اقتصادي نيست.
سيستم تغذيه کننده پرتابل يا قابل حمل
قابليت حمل و نقل و سهولت در نصب و راه اندازي از جمله مزاياي اين سيستم‌ها مي‌باشد بازده توان اين سيستم‌ها از 100 وات الي يک کيلو وات تعريف شده‌است. از جمله کاربردهاي آن مي‌توان به تأمين برق اضطراري در مواقع بروز حوادث غير مترقبه، سيستم تغذيه کننده يک چادر عشايري و کمپ‌هاي جنگلي اشاره نمود.
فرآوري : مريم نايب زاده
بخش دانش و زندگي تبيان
منبع:
Barikan.org , shakeran , suna.org.ir , sunep.blogfa.com