نیروگاه های خورشیدی
نیروگاه خورشیدی

نیروگاه خورشیدی

در دنیای رو به پیشرفت امروز تأمین انرژی برای صنایع مختلف و زندگی روزمره از اهمیت بسزایی برخوردار است و از آنجا که منابع انرژی های فسیلی محدودند، لذا بحث تأمین انرژی از منابع تجدید پذیر همچون انرژی آب، باد، زمین گرمایی و انرژی خورشیدی از دو جهت مورد توجه قرار گرفته است؛ اول اینکه منابع اینگونه انرژی ها، نامحدود و پایدار است و دیگر اینکه تأمین انرژی از این منابع گامی است مثبت در راستای کمک به حفظ و احیای محیط زیست.

در این بین، انرژی خورشیدی سهل الوصول تر و تأمین آن ارزانتر از سایر انرژی هاست، کما اینکه از دیرباز همگی ما با ماشین حساب ها و یا ساعت های کامپیوتری که با باتری خورشیدی کار میکردند آشنایی داریم و امروزه نیز در خصوص خودروهایی که با انرژی خورشیدی حرکت می کنند به وفور شنیده ایم.
در کشورهای پیشرفته و در حال توسعه اقبال روز افزونی به تأمین انرژی برق از طریق احداث نیروگاه‌های کوچک و بزرگ خورشیدی به وجود آمده است، آنچنانکه در بسیاری از آنها انرژی مورد نیاز هر بخش صنعتی و یا بخش مسکونی، از طریق احداث نیروگاه خورشیدی متناسب آن بهش، مستقلا تأمین شده و مازاد آن نیز به سایر مصرف کنندگان مجاور فروخته می شود.
اینگونه کشورها چنانچه دارای تابش آفتاب مناسب و فضای کافی جهت احداث ابر نیروگاه خورشیدی باشند، با احداث اینگونه نیروگاهها در راستای حذف واردات انرژی حرکت می کنند چنانچه کشور آلمان ادعا کرده به زودی خرید و واردات نفت خود را متوقف خواهد کرد.
در کشور ما ایران نیز در این خصوص پتانسیل های بسیاری بالایی وجود دارد به گونه ای که در صورت بهره گیری مناسب از تمامی ظرفیت های موجود، نه تنها نیازی به استخراج و فروش منابع نفت و گاز خود نخواهیم داشت، بلکه قادر به تأمین و انتقال انرژی به سایر کشورها خواهیم بود.
در همین راستا، در اقدامی به جا، از سوی دولت تسهیلات ویژه ای برای بخش خصوصی در نظر گرفته شده تا با احداث نیروگاه خورشیدی، علاوه بر تأمین انرژی مصرفی خود، مازاد آن را به دولت پیش فروش کرده و بدین طریق انرژی مصرفی در کشور به سمت برق خورشیدی سوق داده شود.
امروزه از منظر صرفه اقتصادی، نیروگاه‌های خورشیدی از نیروگاه ۵ کیلوواتی تا چندین مگاواتی قابل احداث و تو جیه است.وجه مشترک تمامی این نیروگاهها علاوه بر پنل های خورشیدی و تبدیل کننده های انرژی خورشیدی به برق قابل ذخیره و مصرف، سازه ای است که متناسب با نوع نیروگاه، قابلیت نصب این تجهیزات را داشته باشد.
این سازه ها فارغ از نوع نیروگاه که ممکن است روف تاپ و یا زمینی باشند، همگی بایستی دارای ویژگی های زیر باشند؛ اول اینکه متناسب با شکل بستر نیروگاه و تجهیزات قابل نصب طراحی شده باشند، دوم اینکه فلزی بوده و در حد امکان و استانداردهای طراحی با توجه به اقلیم مورد نظر در سبک ترین و اقتصادی ترین و مقاوم ترین شکل ممکن طراحی شده باشند، و در آخر با بهترین متریال تهیه شده باشند به گونه ای که حداقل طی حدود ۲۵ سال بهره برداری از نیروگاه بدون خوردگی و آسیب حفظ کردند.
در کشورهای پیشرو در زمینه احداث نیروگاههای خورشیدی، اولویت ساخت سازه های نگهدارنده پنل های خورشیدی، سازه های طراحی و ساخته شده با فولاد گالوانیزه است.
کالوانیزاسیون، در صورتی که مطابق با استانداردهای لازم انجام شده باشد، یکی از ارزانترین و موثرترین روش ها برای جلوگیری از خوردگی سازه های فولادی است و به همین دلیل از آنجا که سازه های فولادی نیروگاه های خورشیدی در معرض مستقیم تاثیرات جوی هستند، لذا بهترین گزینه برای ساخت این نوع از سازه، استفاده از فولاد گالوانیزه است.

نیروگاه خورشیدی
نیروگاه خورشیدی
نیروگاه خورشیدی
نیروگاه خورشیدی

سال سابقه

متر مربع سازه

گروه اجرایی متخصص

اینورتر در سیستم خورشیدی

اینورتر خورشیدی یا متصل به شبکه یکی از اجزای اساسی ژنراتور خورشیدی یا نیروگاه خورشیدی است. پنل خورشیدی نور را به جریان الکتریکی مستقیم (DC) و سپس اینورتر آن را به جریان الکتریکی متناوب (AC) تبدیل می کند. بازدهی اینورترها حدود 93-95% می باشد زیرا آنها مقداری از جریان ورودی را مصرف می کنند. با استفاده از تکنیک ردیابی نقطه حداکثر توان (MPPT) می توان بازدهی را بهبود بخشید. نقطه حداکثر توان به سطح نور، دما، سایه و مشخصات پنل خورشیدی بستگی دارد. با توجه به تعداد پنل خورشیدی، از دو نوع اینورتر متصل به شبکه می توان استفاده کرد. اینورتر مرکزی به چندین پنل خورشیدی متصل و میکرو اینورتر به تنها یک یا سه پنل متصل می شود.

اینورتر مرکزی در سیستم نیروگاه خورشیدی

اینورتر مرکزی

یک دستگاه مجزاست که الکتریسیته تولیدی از طریق تمام پنل ها را تبدیل می کند. اندازه این اینورترها مانند یک پنل خورشیدی است و معمولا روی دیوار نصب می شوند. حداکثر بازدهی آنها زمانی حاصل می شود که تمام پنل ها دارای یک مشخصات و تحت یک شرایط باشند. اگر جهت پنل ها متفاوت است و یا بعضی از آنها در سایه قرار می گیرند، بهتر است برای افزایش بازدهی از چند اینورتر استفاده کنید و یا اینورتری به کار بگیرید که با پنل هایی با شرایط متفاوت سازگار باشد.

معایب اینورتر مرکزی

  • در شرایطی که پنل ها در سایه قرار بگیرند کار نمی کنند. اگر حتی یک پنل خورشیدی برای مدتی در معرض سایه باشد، بهتر است از میکرواینورتر استفاده شود.
  • به علت ولتاژ بالا ممکن است خطرناک باشند.
  • بزرگ و سنگین هستند و باید بیرون از خانه نصب شوند.

مزایای اینورتر مرکزی

  • ارزان تر از میکرواینورترها هستند.
  • فناوری آنها برای مدت طولانی در بازار وجود دارد.
  • نصب آنها مقرون به صرفه است و در صورت نیاز راحت جایگزین می شوند.
  • در سیستم های کوچک عملکرد و نگهداری بهتری دارند.

میکرواینورتر

این اینورترها پشت هر کدام از پنل ها نصب می شوند. می توان از این اینورترها برای نیروگاه خورشیدی با انواع مختلف پنل خورشیدی استفاده کرد و یا زمانی که پنل های خورشیدی در طول روز شرایط یکسانی ندارند. اگر یکی از پنل ها آسیب ببیند و یا موانعی در عملکرد آنها تاثیر بگذارد، در کارکرد کل نیروگاه خورشیدی اختلالی به وجود نخواهد آمد. میکرواینورترها برای سیستم هایی که در سایه قرار می گیرند و یا اینورتر مرکزی با آنها سازگار نیست، کاملا مناسب هستند.

معایب میکرواینورتر

  • گران تر از اینورتر مرکزی هستند.
  • امکان معیوب شدن بیشتر و هزینه جایگزینی بالاتر است.
  • هزینه نصب آنها بیشتر است.
  • تقریبا فناوری جدیدی محسوب می شود و بعضی شرکت ها هنوز کاملا با آن آشنا نیستند.

مزایای میکرواینورتر

  • عملکرد پنل خورشیدی بهبود یافته و ممکن است 5-10% افزایش طول عمر داشته باشد.
  • اختلال در یک پنل خورشیدی بر عملکرد کل نیروگاه خورشیدی تاثیر نخواهد داشت.
  • وجود امکان کنترل هر پنل به صورت جداگانه
  • عمر طولانی تری نسبت به اینورتر مرکزی دارند. بعضی تولیدکنندگان تا 20 سال را تضمین می کنند.
  • افزایش تعداد پنل خورشیدی در نیروگاه خورشیدی راحت تر است.
میکرواینورتر در نیروگاه خورشیدی

هر کدام از اینورترهای مرکزی و میکرواینورترها ویژگی های خاص خود را دارند و یرای شرایط متفاوت مناسب هستند. برای مکان و هدف مورد نظر خود می توانید از متخصصان کمک بگیرید.

کلکتور در نیروگاه خورشیدی

کلکتور در نیروگاه خورشیدی سازه ای است که انرژی پرتوهای خورشیدی را دریافت و تبدیل به گرما می کند. از آنجا که از تمام طیف نور گرما تولید می شود، بازدهی این کلکتورها 60 تا 75 % می باشد. از دید عملی مهمترین مولفه جاذب خورشیدی عنصری است که پرتوهای خورشید را به انرژی گرمایی تبدیل می کند. سپس این انرژی متمرکز در کلکتور یا ذخیره می شود یا به طور مستقیم استفاده می شود.
به منظور کاهش هدر رفت اجتناب ناپذیر گرما در نیروگاه خورشیدی، نیاز به عایق گرماست تا پوشش جاذب را از محیط اطراف جدا کند. با توجه به تکنیک کار گرفته شده، اهداف استفاده از کلکتور متفاوت است:

  • کلکتورهایی که از مواد عایق معمولی استفاده می کنند.
  • کلکتورهایی که از خلا به عنوان عایق بهره می گیرند که فناوری تولید گرانی دارند.
  • کلکتورهایی با تکنیک های ساده که استخرهای آب را گرم می کنند.
کلکتور صفحه تخت

کلکتور صفحه تخت

در اصل کلکتور صفحه مستطیل فلزی است که اجزای دیگر روی آن نصب می شوند. پرتوهای خورشید از طریق یک پنجره شیشه ای به جاذب می تابند و تقریبا تمام طیف نور را جذب می کند. کلکتور عایق بندی شده اجازه نمی دهد گرمای تولید شده هدر برود. انتقال گرما به بیرون تنها محدود به یک یا دو پنجره می شود. در کلکتورهای خلا این مسئله کاملا حذف شده است. گرما درون یک خمینه یا منیفولد نگه داشته می شود که منجر به توازن حرارتی در دمایی بالاتر از شرایط بدون پنجره می گردد. این پدیده اثر گلخانه ای نامیده می شود.
به طور ویژه در منیفولد خلا ممکن است پوشش جاذب گزینش طول موج داشته باشد یعنی از طرفی می تواند طیف وسیعی از نور تابیده را جذب کند و از طرفی می تواند کمترین خروج در طیف مادون قرمز را داشته باشد تا هدر رفت گرما را کاهش دهد. پوشش جاذب از طریق لوله های مسی یا آلومینیومی متصل به آن، گرما را انتقال می دهد. این گرما یا مستقیم به دست مصرف کننده می رسد یا ذخیره می شود.

کلکتور لوله خلا

کلکتور لوله خلا

شامل لوله های موازی است که در پشت آنها بازتابنده ها قرار دارند و نور را متمرکز می کنند. لوله های خلا در واقع دو لوله متحد المرکز هستند که بین آنها فضای خالی وجود دارد. لوله داخلی با یک جاذب پوشانده شده است و درون آن لوله ای مسی حامل مایع جریان دارد. خلا بین لوله ها از هدر رفتن گرما از طریق همرفت و رسانش جلوگیری می کند.
در دماهای بسیار بالا ممکن است به منظور حذف خطر گرم شدن بیش از حد نیاز به اجزای خاصی باشد. چنین کلکتورهایی برای مناطق با دمای متوسط کارامدتر هستند مگر اینکه به منظور خاصی نیاز به دماهای بالا باشد. از مزایای دیگر این نوع کلکتور عمود بودن سطح جاذب بر مسیر پرتوهای خورشید است. فناوری استفاده شده برای تولید کلکتورهای لوله خلا مشابه نیروگاه خورشیدی با کلکتورهای سهموی خطی است.

انواع روش‌های نصب سازه‌های خورشیدی

ماژول­های خورشیدی باید به صورت امن و محکم روی ساختاری پایدار و مطمئن نصب شوند تا آرایه از برف، باد، تگرگ، باران و حتی زمین­لرزه­های کوچک در امان بمانند. می توان آنها را روی سقف، زمین یا ستون نصب کرد. در بازار 5 نوع سازه نصب وجود دارد که چهار نوع اول ثابت و آخرین نوع با زاویه متغیر می­باشد:

سازه ­های خورشیدی متصل به زمین

نیاز به حفاظت در برابر زمین ندارند ولی باید پایه­های دقیقی داشته باشند. این سازه­ها در معرض تخریب یا انباشت آلودگی­، برگ ها و برف در زیر آرایه خورشیدی هستند. بنابراین این روش مناسب زمین­هایی امن، تمیز و با وضعیت آب­وهوایی پایدار می باشد. معمولا سازه توسط فلز و بتن به زمین محکم می­شود.

سازه­ های خورشیدی متصل به بالای ستون

پنل خورشیدی در قسمت بالایی ستون­هایی که بسیار محکم به زمین متصل هستند، نصب می­شوند. در این روش امکان تخریب یا انباشت برگ و آلودگی ها وجود ندارد ولی تمیز کردن سیستم مشکل خواهد بود.

سازه­ های خورشیدی متصل به کناره ستون

معمولا شامل تعداد محدودی ماژول خورشیدی هستند. این سیستم عموما برای سیستم­های روشنایی استفاده می شود

سازه ­های خورشیدی متصل به سقف

در این روش سیم­کشی بین آرایه خورشیدی و باتری یا اینورتر را به حداقل می­رسانند اما باید در نظر گرفت به دلیل سیم­کشی سقف سوراخ می شود. پس باید ساختار سقف بسیار مستحکم باشد تا ریزش نکند. همچنین باید زاویه و جهت سقف در حالت بهینه باشد تا انرژی خورشید هدر نرود. باید اطمینان حاصل نمود تا درختان یا ساختمان­های اطراف روی سیستم سایه نیندازند و جلوی عبور هوا را نمی­گیرند.

جنس سازه ­های خورشیدی

سازه نصب سیستم خورشیدی می­تواند از مواد مختلفی باشد. آلومینیوم بیشترین ماده کاربردی است که نه تنها سبک است بلکه ضدزنگ، محکم و سازگار با بسیاری از ماژول­های موجود در بازار است. گزینه دیگر استیل ضد زنگ است که بسیار محکم و در برابر باران و برف مقاوم است و عمر طولانی دارد ولی هزینه آن بسیار بالاست.
سازه­های چوبی ارزان هستند و کار با آنها نیز راحت است اما ضعیف هستند و در محیط­های مرطوب دوام نمی­آورند. سازه­های پلاستیکی نیز هزینه پایینی دارند اما در مورد استاتیک و عمر اصلا بهینه نیستند.

مطالب مرتبط