مقدمه :نیروگاه خورشیدی به زبان سادهنیروگاه خورشیدی بر مبنای تبدیل نور خورشید به برق، یا به صورت مستقیم با استفاده از فتوولتائیک (PV) و یا به طور غیر مستقیم با استفاده از انرژی خورشید متمرکز (CSP) استوار است.نیروگاه خورشیدی میتواند تأثیر مثبت بر محیط زیست داشته باشد. سیستم های انرژی خورشیدی در مقایسه با منابع انرژی متعارف، مزایای زیست محیطی قابل توجهی را در بر می گیرند، به همین دلیل آنها به توسعه پایدار فعالیت های انسانی کمک می کنند.با نصب نیروگاه خورشیدی در خانه و کسب و کار خود، کاهش هزینه ها یکی از مزایای استفاده از انرژی خورشیدی است و همین طور می توانید سلامت خود را بهبود بخشید و از محیط زیست محافظت کنید.
نیروگاه خورشیدی چیست ؟
نیروگاه خورشیدی به انگلیسی (solar power plant ) به نیروگاهی گفته میشود که انرژی خود را به طور مستقیم از خورشید دریافت میکند. سلول های خورشیدی برای نیروگاه خورشیدی به طور مستقیم نور را به برق تبدیل می کنند. سلول های خورشیدی نیز سلول های فتوولتائیک یا فوتوالکتریک نامیده می شوند. در ابتدا سلول های خورشیدی به منظور تامین برق برای ماهواره ها توسعه یافتند. امروزه سلول های خورشیدی در برنامه های روزمره، در فضای باز استفاده می شود.
کشورها در سرتاسر جهان تصمیم به نصب نیروگاه خورشیدی کرده اند. مردم در سرتاسر جهان آگاهی بیشتری نسبت به صرفه جویی در محیط داشته اند و این باعث شده است تا آنها اهمیت و مفید بودن انرژی خورشیدی و امکان سنجی مالی آن را دریابند. انواع مختلفی از نیروگاه خورشیدی وجود دارد که می توانند نصب شوند. امکان استفاده از نیروگاه خورشیدی به شیوه ای فعال و غیر فعال وجود دارد.
انواع مختلفی از نیروگاه خورشیدی که در سرتاسر جهان ساخته می شوند وجود دارد. آنها عبارتند از نیروگاه خورشیدی فتوولتائیک، نیروگاه انرژی خورشیدی و نیروگاه متمرکز.
مزایای نیروگاه خورشیدی
از مزایای نیروگاه خورشیدی میتوان به موارد زیر اشاره کرد:1-نیروگاه خورشیدی تجدیدپذیر هستند :
مهمترین چیز این است که انرژی خورشیدی یک منبع انرژی واقعی است. این را می توان در تمام نقاط جهان استفاده کرد و هر روز در دسترس است.2- یکی دیگر از مزایای نیروگاه خورشیدی کاهش صورتحساب برق :
از آنجایی که شما انرژی های مورد نیاز خود را با انرژی که سیستم خورشیدی شما تولید می کند، هزینه های انرژی خود را کاهش می دهد. چقدر در لایحه شما صرفه جویی خواهد شد به اندازه منظومه شمسی و مصرف برق و گرما شما بستگی دارد. افزون بر این، نه تنها صرفه جویی در صورتحساب برق می شود، بلکه اگر شما از برق بیشتری تولید می کنید، مازاد دوباره به شبکه منتقل می شود و برای این مقدار مبلغ پاداش دریافت خواهید کرد.3-نیروگاه خورشیدی نیاز به سوخت ندارد .
4 – هزینه نگهداری نیروگاه خورشیدی
نیروگاه خورشیدی به طور کلی نیاز به تعمیر و نگهداری زیادی ندارند .هزینه نگهداری نیروگاه خورشیدی بسیار پایین است به طوری که هزینه مذکور تقریبا صفر در نظر گرفته می شود و این امر نیروگاه خورشیدی را به بنگاه اقتصادی با ارزش افزوده مطلقا مثبت تبدیل کرده است .5-توسعه فناوری:
فناوری در صنعت نیروگاه خورشیدی به طور مداوم پیش می رود و پیشرفت ها در آینده تشدید می شود.6-نیروگاه خورشیدی هیچ نوع آلاینده ای که باعث آلودگی هوا شود را ندارند.
احداث نیروگاه خورشیدی در بام
نیروگاه خورشیدی در پشت بام خانه ها ممکن است بیشترین شکل قابل توجه و شکل دهنده انرژی خورشیدی باشد. اما این نیروگاه خورشیدی است که مزارع پرتقال را در مناطق دورافتاده ای از ایالات متحده ساخته شده اند و انرژی را به آب و برق و شرکت های بزرگ که در سال جاری رونق صنعت نیروگاه خورشیدی را به خود جلب می کنند، تشکیل می دهند.
چگونه یک نیروگاه خورشیدی بسازیم
به عنوان تقاضای جهانی برق روز به روز در حال افزایش است، ضرورت ایجاد نیروگاه خورشیدی نیز افزایش می یابد. علاوه بر ایجاد منابع انرژی متعارف مانند نیروگاه های نفت، گاز و ذغال سنگ، منابع انرژی غیر متعارف مانند نیروگاه خورشیدی نیز به تدریج ایجاد می شوند. نیروگاه خورشیدی مستقر در زمین نیاز به امکان سنجی، ارزیابی محیط زیست، اتصال شبکه، محل سکونت و غیره دارند. پیاده سازی یک پروژه نیروگاه خورشیدی نیاز به زمان نسبتا بیشتری نسبت به نصب یک منظومه خورشیدی روی زمین دارد.
با توجه به در دسترس بودن پانل های خورشیدی، اینورترهای خورشیدی و تخصص نصب، ساخت یک نیروگاه خورشیدی در حال حاضر بسیار راحت است. از سوی دیگر، مجوزها و مقررات برای ساخت یک نیروگاه خورشیدی یا مزرعه خورشیدی از کشور به کشور و منطقه به منطقه بر اساس قوانین فدرال و ایالتی متفاوت است. قبل از ساخت یک نیروگاه خورشیدی در مقیاس بزرگ، باید تعداد زیادی از مراحل مجاز به تصویب رسید. این الزامات نسبتا کمتر برای ساخت یک نیروگاه خورشیدی کوچک تر در محدوده 5 مگاوات است.
انتخاب سایت: انتخاب یک سایت مناسب برای ساخت نیروگاه خورشیدی بسیار مهم است. سایت باید از سایه و درخت آزاد باشد. منطقه باید دسترسی آسان به جاده ها و شبکه برق داشته باشد.تجزیه و تحلیل اولیه مالی: امکان سنجی اولیه مالی با اطلاعاتی مانند انجماد خورشیدی، هزینه های زمین، امکان اتصال با اپراتور شبکه برق.مالکیت زمین: در این مرحله، مالکیت زمین از طریق انتقال مالکیت و اجاره از دولت آغاز می شود.طراحی مهندسی / انتخاب فناوری: طرح مهندسی همراه با انتخاب فناوری و فروشندگان تجهیزات خورشیدیاجازه: در این مرحله بایستی مراحل مختلف مجوز انجام شود. این خاص به یک منطقه است و می تواند بسیار دست و پا گیر باشد. مجوز هزینه های بسیار سنگین را تشکیل می دهد که تقریبا 15 تا 20 درصد از هزینه یک پروژه خورشیدی را شامل می شود.توافق نامه خرید برق: یک توافق نامه خرید برق (PPA) لازم است که با برق قدرت امضا شود که برق را خریداری کند.
روش های نگهداری نیروگاه خورشیدی
طول عمر نیروگاه خورشیدیعملیات در حال انجام و تعمیر و نگهداری: یک نیروگاه خورشیدی طول عمر 25-30 سال دارد و نیاز به نگهداری و نظارت کمتری دارد. بعد از 10 تا 15 سال، اینورترهای خورشیدی باید جایگزین شوند. در صورتی که یک ماژول خورشیدی نتواند، باید جایگزین شود و عملکرد دیگر پانل های خورشیدی را نیز کاهش دهد.ساخت یک نیروگاه خورشیدی نیاز به مدیریت پروژه و مهارت های فنی متمایز از یک پروژه صنعتی با برخی از ویژگی های منحصر به فرد دارد. مراحل فوق یک روش ساده برای ساخت یک نیروگاه خورشیدی است. این فرآیند در واقع نیاز به مهارت عمیق و اجرای بتن دارد. نیروگاه خورشیدی می تواند ظرف 3 ماه تا 2 سال بسته به اجازه و تخصص مورد نیاز ساخته شود. بازدهی نیروگاه خورشیدی
بازدهی نیروگاه خورشیدی وابستگی مستقیم به راندمان تجهیزات به کار رفته در نیروگاه را دارد از این جهت که کیفیت پنل خورشیدی و اینورتر خورشیدی و کابل های خورشیدی و حتی برنامه ریزی اجرای نیروگاه خورشیدی در مقیاس های مگاواتی می تواند در راندمان و بازدهی نیروگاه خورشیدی نقش موثری ایفا کند . بازگشت سرمایه نیروگاه خورشیدی
در طول دو دهه گذشته هزینه نیروگاه خورشیدی به بیش از هفت برابر کاهش یافته است. همان طور که تقاضا برای سیستم های انرژی خورشیدی همچنان افزایش می یابد و حجم تولید افزایش می یابد،هزینه ها بیشتر کاهش می یابد.هنگامی که قیمت نیروگاه خورشیدی را می دانید، هزینه های تامین مالی وارزش تولید برق، می توانید زمان بازپرداخت تقریبی سرمایه گذاری خود را تخمین بزنید. راندمان نیروگاه خورشیدی
راندمان نیروگاه خورشیدی به بخشی از انرژی در فرم نور خورشید اشاره دارد که می تواند از طریق فتوولتائیک به برق تبدیل شود.بهره وری از سلول های خورشیدی مورد استفاده در یک سیستم فتوولتائیک، همراه با عرض جغرافیایی و آب و هوا، تعیین خروجی انرژی سالانه سیستم است.
پوشه اطلاعات فتوولتائیک
1-1 . فتوولتائیک1-2 . اصل فتوولتائیک1-3 . عامل اصلی یک سلول خورشیدی برای نیروگاه خورشیدی1-4 . ساخت و بهره برداری از یک سیستم انرژی خورشیدی1-5 . انواع سلولها1-6 . کیفیت سیستم نظارت1-7 . الزامات و پیاده سازی1-8 . نتیجه1-9 . نیروگاه خورشیدی ماموریت ما است1-10 . آرانیرو به شما پیشنهاد می کند 1-2 اصل فتوولتائیک
فتوولتائیک تبدیل مستقیم نور به انرژی الکتریکی با استفاده از سلول های خورشیدی است. جهت ساخت این تکنولوژی مواد نیمه هادی مانند سیلیکون، آرسنید گالیم، تلورید کادمیوم یا مس-اندیوم-دیسلسین استفاده می شود. سلول خورشیدی سیلیکونی به طور گسترده ای مورد استفاده قرار می گیرد. در حال حاضر حدود 95٪ از سلولهای خورشیدی سیلیکونی در سراسر جهان تولید می شود. لذا سیلیکون برای استفاده در سلول های خورشیدی برای نیروگاه خورشیدی به عنوان ماده خلوص بالا لازم است.
نیروگاه خورشیدی فتوولتائیک – این جایگزین مناسب برای انرژی الکتریکی معمولی است که در خانه ها برای برق لوازم خانگی استفاده می شود. سلولهای فوتوولتائیک انرژی را که از خورشید تولید می شود جذب می کند و آن را به برق تبدیل می کند.
فرآیند تبدیل انرژی تمیز و ساده است و شامل تزریق هیچ نوع دود یا مواد شیمیایی مضر در جو نمی شود. بسیاری از شرکت ها تصمیم گرفته اند که شبکه های حاوی سلول های فتوولتائیک را در محل خود نصب کنند تا بتوانند حداکثر مقدار انرژی آنها را به دست آورند و همچنین وابستگی خود را به شکل های سنتی انرژی الکتریکی کاهش دهند. 1-3 اصل کار یک سلول خورشیدی برای نیروگاه خورشیدی
سلول خورشیدی سیلیکونی کلاسیک از دو لایه سیلیکونی دوطرفه متفاوت تشکیل شده است. طرف مقابل نور خورشید منفی با فسفر، ناخالص شده است، لایه زیرین در نقش صفحه مثبت با بور پوشیده شده است. در میدان الکتریکی ایجاد شده بین دو صفحه مثبت و منفی، شکار الکترون که با تابش نور خورشید منجر به جدایی و آزاد شدن از صفحه منفی گشته، صورت میگیرد .( اثر فتوولتائیک).
برای رسیدن به جریان الکتریکی مطلوب از سلول خورشیدی باید به خوبی رو به نور باشد. بنابراین جهت قرار گرفتن پنل ها و سطح بدون آلودگی آنها بسیار مهم میباشد. 1-4 ساخت و بهره برداری از یک سیستم انرژی خورشیدی
قلب هر سیستم انرژی خورشیدی ماژولهای خورشیدی است که از چندین سلول خورشیدی تشکیل شده است. با سیستم های ویژه نصب ماژول ها، حتی از بارش های سنگین برف و باد قوی، به راحتی گذر میکنیم.
ژنراتور خورشیدی در طول روز جریان مستقیم (DC) را از نورخورشید تولید می کند که از طریق یک اینورتر به جریان متناوب (AC) تبدیل می شود و به شبکه عمومی منتقل می شود. این نوع نصب به عنوان “سیستم های شبکه” نامیده می شود. 1-5 انواع سلولها
سلولهای سیلیکونی بلوریسلول های سیلیکونی بلورین، شامل سلول های سیلیکونی منو و پلی کریستالی. تفاوت بین این دو این است که با توجه به تولید، از سوی Czochralski سلولهای سیلیکون مونو معمولا با استفاده از فرایند با دمای بالا در حدود 1420 درجه سانتیگراد تولید می شوند. این در مقایسه با سلول های سیلیکونی پلی کریستالی باعث افزایش مدت بازپرداخت انرژی می شود. سلولهای سیلیکونی پلی کریستالی برای نیروگاه های زمینی و گسترش بازار تولید شده است.کارایی:19-20 ٪ سلولهای سیلیکون مونو کریستال17-18 ٪ سلول های سیلیکونی پلی کریستالی
سلولهای لایه نازکاز دهه 90 میلادی، روند لایه نازک برای تولید سلولهای خورشیدی توسعه یافت. در اینجا نیمه هادی های فتواکتیو( که قادر به تبدیل انرژی نور به الکتریسیته از طریق فوتوالکتریک است) به عنوان لایه های نازک روی یک بستر (در اکثر موارد شیشه ها) ذخیره می شود که با روش هایی تحت عنوان روش رسوب بخار، روش اسپری و یا حمام الکترولیتی تولید می شوند. به عنوان ماده نیمه هادی ، سیلیکون آمورف، دیسلسین دی متیل مس (CIS) و تلورید کادمیوم (CdTe) استفاده می شود. به لحاظ تئوری با توجه به جذب بالای نور این مواد، ضخامت فیلم کمتر از 0.0001 میلی متر برای تبدیل نور خورشید کافی است.کارایی: 5-10٪ کارایی ماژول (وضعیت تثبیت شده)علیرغم راندمان نسبتا پایین ، عملکرد تولید انرژی آن ها می تواند در شرایط خاص بسیار بالا باشد. با بهره گیری از پخش نور کم در سلول های فیلم نازک این تکنولوژی از لحاظ ضریب دمایی مطلوب تر است، به عنوان مثال، از دست دادن توان در دمای کار بالاتر مثل مناطق گرمسیر و یا اینکه سلول های فیلم نازک کمتر حساس به سایه هستند و در شرایط سابه اندازی توان کمتری از دست می دهند. 1-6 روش های عملیاتی و نظارت
به طور کلی، سیستم ها PV بسیار ساده و بدون پیچیدگی راه اندازی میشود. و در صورت بروز نقطه ضعفی در سیستمPV گاهی اوقات می توان آن را تنها پس از چند روز تشخیص داد و در نتیجه بدون ضرر ناشی از خرابی به شرایط نرمال تولید برگرداند. نظارت جامع عملیات داده ها، اطمینان حاصل می کند که خرابی ها به سرعت شناسایی و نشان داده می شود. بنابراین، صاحب نیروگاه می تواند خود خطا را بررسی و ناخالصی ها را شناسایی و احتمالا موجب پیدا شدن خطا توسط نصب کننده شود.
داده های نظارت عملیاتی نیازمند جمع آوری داده های عملیاتی است. این معقول از طریق اینورتر انجام می شود. داده ها به صورت فایل های داده ذخیره می شوند و سپس توسط یک رایانه ارزیابی می شوند. در شرایط خاص، یک ناحیه داده خارجی یا یک دستگاه جمع آوری داده مورد نیاز است. 1-7 الزامات و پیاده سازی
پانل های خورشیدی برای نیروگاه خورشیدی در ایران بیشترین درآمد را درجهت جنوب و یک سطح با شیب 30 درجه تولید می کنند. اگر شما از این شرایط ایده آل خارج شوید ، بنابراین میانگین درآمدی که سالانه انتظار می رود را کاهش خواهید داد.
برای جبران انحراف از شرایط ایده آل باید از امکان فن آوری های دیگر بهره برد.
عملکرد سیستم خورشیدی به شدت تابش خورشید در محل بستگی دارد.
در نصب پایه ماژول ها در ساختمان ها ، بسته به نوع ماژول و مواد مورد استفاده در سقف ساختمان مثل شیشه، آلومینیوم و فولاد ضد زنگ نیاز به محاسبه وزن بار مرده ساختمان است. برای سیستم های نصب شده روی سقف، باید توجه داشت که سقف بتواند وزن سیستم خورشیدی مورد نیاز را تحمل کند. در اینجا به طور خاص وزن ماژول ها و موارد پشتیبانی با توجه به وزن بارش های برف و نیروی کششی باد مورد اهمیت است.
به طور کلی موارد اضافی بار سقف جمع آوری می شود. فقط بار یک سیستم خورشیدی را در یک سقف شیبدار، وزن 12 کیلوگرم ماژول در هر متر مربع ایجاد می کند.
در هر صورت، اطمینان حاصل کنید که یک مکان در حالت آزاد بدون سایه باشد.
برای نصب اینورتر یک محل کم گرد و غبار مناسب است و اینورتر بالاترین عملکرد را در دماهای پایین ارائه می دهد. نصب در ساختمان کاملا ضروری نیست و محوطه های ویژه در فضای باز با اطمینان از عملکرد مناسب اینورتر نیز کارامد خواهد بود. 1-8 نتیجه گیری
با تضمین تعرفه ها طی سال های قرارداد، تولید کننده تضمین خواهد داشت که در برابر تاثیرات خارجی، سرمایه گذاری اش در سیستم فتوولتائیک بیمه شده است و در برابر هر گونه خطر محافظت می شود و درصورت تامین و اجرای استاندارد، انحراف از ارزش انتظاری محاسبه شده به دلایل ذکر شده حداقل است.
