انواع سیستم فتوولتاییک؟

انواع سیستم فتوولتاییک؟ این سیستم ساده سلول فتوولتاییک نیروی مورد نیاز ساعت مچی و ماشین حساب را تامین می کند. سیستم پیچیده تر با اتصال به شبکه مصرف، برق مورد نیاز منزل،کارخانه و فضا دیگر را تامین می کند.

درهمه این سیستم در شکل مختلف مصرف می شود.مثلا برخی سامانه خانگی مجهز به باتریهای ذخیره کننده انرژی جهت استفاده در شب هست. سیستم از تجهیزات DC  مصرف می شود و نیازی به مبدل نبوده و برخی از سیستم دیگر نیز دارای مبدل بوده و از هردو جریانAC, DC استفاده می کند. انواع مبدل فتوولتاییک به شرح زیر است:

 سیستم فتوولتاییک ساخته شده با باتری شارژی :

فانوسهای خورشیدی و شارژرهای فتوولتاییک مورد استفاده در باتریهای رادیو،ازاین نمونه بوده و بازار فروش مناسبی دارند.دراین سیستم همه اجزاء یکپارچه شده و بجای باتریهای یکبار مصرف، از باتری قابل شارژ مصرف می شود.

 سیستم مصرف در روز :

ساده تر و ارزانتر سیستم فتوولتاییک برای مصرف در روز طراحی شده  واین سیستم معمول شامل مدول می شود که ابزار ذخیره سازی ندارد و مستقیما با تابش خورشید، الکتریسیته تولید می کند.برخی فن ها،دمنده ها یا پره های توزیع انرژی حرارتی در سیستم گرمایش آب،و نیز وسیله مصرف کننده،از انرژی خورشیدی چون ماشین حساب و ساعت مچی از این دسته است.

 سیستم جریان مستقیم (DC) با باتری ذخیره کننده :

برای مصرف سیستم فتوولتاییک در شب یا مواقع ابری،از سیستم مجهز به باتری ذخیره مصرف می شود . اجزای اصلی این سیستم یک مدول فتوولتاییکPV))،کنترل کننده های شارژ،باتریهای ذخیره و سایر وسایل است. سیستم با باتری ذخیره می تواند شامل وسایل کوچک مثل چراغ قوه با یک باتری تا ابزار آلات بزرگ با تعداد زیادی باتری صنعتی باشد.

نکته مهم در مورد باتری شارژی آن است که باید به منظور دوام بیش تر، به طور کامل تخلیه شود و سپس کامل شارژ گردد. اندازه و شکل منبع باتری باید متناسب با عملکرد ولتاژ سیستم، مقدار مصرف در شب، شرایط آب و هوایی محل طراحی گردد. در برخی از این سیستم یک کنترل کننده شارژ، طراحی شده است که از شارژ بیش از حد باتری یا تخلیه غیرعادی آن با قطع اتصال مدول از منبع باتری، جلوگیری می کند و این موضوع در حفظ کیفیت و دوام باتری موثر می باشد.

 سیستم جریان مستقیم تغذیه کننده جریان متناوب :

مدول فتوولتاییک در اثر تابش آفتاب انرژی الکتریکی DC را تولید می کند. ولی بیشتر لوازم الکتریکی به انرژی AC نیازمندند. لذا سیستم فتوولتاییک باید مبدلی را برای تبدیل جریان DC به AC داشته باشد،این مبدل انعطافپذیری سیستم را افزایش داده و تسهیلات را ایجاد کند. اما افزایش هزینه را نیز در بر دارد.

 سیستم متصل به شبکه برق شهری:

این سیستمها به باتری ذخیره نیازی ندارند.چون خود شبکه برق عمل ذخیره سازی انرژی را انجام می دهد. انرژی اضافی تولید شده را مالک سیستم به شبکه شهری می فروشد و درصورت نیاز از شبکه شهری دریافت می کند.بر این اساس شرایطی باید فراهم شود تا خرید و فروش انرژی بین مالک و شبکه شهری ممکن باشد.به این منظور برعضی از کمپانی شبکه برق شهر کنتورهایی را به مشتریان خود می دهند که مقدار خرید و فروش الکتریسیته را معین می کند.

 سیستم هیبریدی :

اکثر مردم تمام انرژی الکتریکی مورد نیاز خود را فقط ببه وسیله سیستم فتوولتاییک تامین نمی کند و معمول راه دیگری از تامین انرژی را به کار می برد. معمول ترین راه در سیستم هیبریدی،یک موتور دیزل یا گازی تولید کننده انرژی که می تواند در کاهش هزینه ابتدایی موثر باشد.در سیستم فتوولتاییک باید تمهیدات را برای شرایط بد آب و هوایی در نظر گرفت.به این منظور باید از باتری های استفاده کرد که به اندازه کافی بزرگ بود و بتواند انرژی لازم را در موقع نیاز فراهم کند.

از فواید سیستم هیبریدی آن  که دارای حداقل دو سیستم شارژ مستقل هست. از نمونه این سیستم، مدول فتوولتاییک است که دارای توربین بادی می باشد. افزودن یک توربین بادی به این سیستم می تواند در مواقع که خورشید تابش نداشت لیکن باد وزش داشته باشد، انرژی لازم تهیه شود.حتی می توان یک تولید کننده الکتریسیته را درون سیستم فتوولتاییک باد قرار داد.این سیستم فتوولتاییک بادی تولید کننده، علاوه بر مزایا سیستم فتوولتاییک و تولید کننده، از منبع شارژ سوم باتری نیز برخوردار باشد.

بی شک از مهم ترین فعالیت کشوری پیشرفته در کاهش مصرف انرژی ناپاک،گسترش تکنولوژی  که از منابع تجدیدپذیر و نامحدود انرژی مصرف کند. این موضوع تاثیر فراوان را هم بر اقتصاد و هم بر محیط زیست در پی خواهد داشت.به این معنی که با مصرف از منابع تجدید پذیر انرژی از پایان منابع فسیل سوخت جلوگیری شده و مضرات زیست محیطی آن نیز ایجاد نخواهد شد.تا زمانی از منابع انرژی تجدیدپذیر استفاده شود،سیستمهای فتوولتاییک یکی از بهترین راه تولید انرژی از خورشید خواهند بود.ﺿﻤﻨﴼ بایست به سود و زیان این سیستم نیز به شرح زیر دقت کرد.

سیستم های برق فتوولتائیک معمولاً با توجه به نیازهای عملکردی و عملیاتی ، تنظیمات مؤلفه آنها و نحوه اتصال تجهیزات به سایر منبع تغذیه و بارهای الکتریکی طبقه بندی می شوند. دو طبقه بندی اصلی سیستم های متصل به شبکه یا ابزار تعاملی و سیستم های مستقل هستند. سیستم های فتوولتائیک می توانند به منظور ارائه خدمات برق DC و / یا AC طراحی شوند ، می توانند به صورت یکپارچه با شبکه مستقل و یا مستقل از شبکه کار کنند و با سایر منابع انرژی و سیستم های ذخیره انرژی نیز قابل اتصال هستند.

سیستم های PV متصل به شبکه یا ابزار متقابل شبکه به گونه ای طراحی شده اند که بصورت موازی با شبکه برق کاربردی دارند و بهم متصل می شوند. مؤلفه اصلی سیستم های PV متصل به شبکه ، اینورتر یا واحد تهویه برق (PCU) است. PCU قدرت DC تولید شده توسط PV PV را به برق AC متناسب با نیازهای ولتاژ و کیفیت برق شبکه ابزار تبدیل می کند و هنگامی که شبکه آب و برق نتواند به طور خودکار از منبع تغذیه به شبکه استفاده کند.

یک رابط دو جهته بین مدارهای خروجی AC سیستم PV و شبکه ابزار برقی ، به طور معمول در پانل توزیع محلی یا ورودی خدمات ایجاد می شود. این اجازه می دهد تا برق AC تولید شده توسط سیستم PV بتواند بارهای الکتریکی در محل را تأمین کند، یا هنگامی که خروجی سیستم PV بیشتر از تقاضای بار در محل باشد.

شبکه را مجدداً تغذیه کنید. در شب و در دوره های دیگر که بارهای الکتریکی بیشتر از خروجی سیستم PV است، تعادل توان مورد نیاز بارها از محل کار الکتریکی دریافت می شود این ویژگی ایمنی در کلیه سیستم های PV متصل به شبکه مورد نیاز است، و تضمین می کند که PV هنگامی که شبکه برای سرویس یا تعمیر کار می کند، سیستم به کار خود ادامه نمی دهد و به شبکه نرم افزار باز می گردد.

مزایای تکنولوژی فتوولتاییک

دوام

تکنولوژی به کار رفته در ساخت مدول فتوولتاییک از مصالح بادوام است.در گذشته دوام سیستم را حدود 10 سال در نظر می گرفتند.اما با پیشرفت انجام شده،متوسط عمر مفید این سیستم به 25 سال رسیده است.

هزینه پایین حفظ و نگهداری

در سیستم منابع تجدیدناپذیر،هزینه حمل و نقل مواد و نیروی کار بسیار بالا  و ولی درسیستم فتوولتاییک چنین هزینه های در چرخه تولید وجود ندارد. چون سیستم به بازرسی دوره ای و نگه داری های گهگاهی با هزینه کمی نیاز دارد.

عدم نیاز به مواد سوختی

در سیستم فتوولتاییک نیازی به منابع سوختی فسیلی و نمی باشد.بنابراین مضرات زیست محیطی ناشی از این منابع و هزینه های حمل و نقل و انبارداری آنه حذف شود.

کاهش آلودگی صوتی

سیستم فتوولتاییک بدون حرکت و کاملا بی صدا بوده و آلودگی صوتی ندارد.

قابل نصب و راه اندازی سیستم فتوولتاییک در ظرفیتهای گوناگون:

با دقت به مدول پیش ساخته در این سیستم می توان الکتریکی را در مقیاس مختلف تولید کرد.چنان چه با سیستم فتوولتاییک می توان از چند میلی وات تا چندین مگاوات انرژی به دست آورد.اگر این سیستم را به شکل مدول کوچک و منفرد مصرف کند،برای نیاز زیاد ناچیز و اگر در مزرعه مجموعه از آرایش گسترده فتوولتاییک را به کار برد، نیروگاه بزرگ را ایجاد کرده است.

عدم وابستگی به شبکه برق شهری

در مواقع که انتقال برق شهری امکانپذیر نباشد،می توان از این سیستم بهره گرفت.چون به شکل مستقل الکتریسیته تولید کرده و نیاز به نگه داری فراوان ندارد.پس در مناطق دورافتاده و صعب العبور،مصرف این سیستم گزینه مناسب خواهد بود.

معایب تکنولوژی فتوولتاییک

 هزینه های راه اندازی

مهمتر ایراد که به این سیستم ها وارد است،هزینه بالا وصل و راه اندازی آن است.در حالی که با نگاه  کردن کارشناسانه و دقیق،این سیستم در درازمدت به صرف خواهد بود.

 وابستگی به شدت تابش خورشید

با دقت به نیاز این سیستم ها به نور خورشید،تغییرات جوی بر مقدار انرژی تولید شده در این سیستم ها،موثر که بعد لازم است که این موضوع را در طراحی سیستم  مورد توجه قرار دهد.

 نیاز به ذخیره سازی انرژی

در بیش تر مواقع لازم که باتری به منظور ذخیره انرژی مصرف شود که این موضوع  علت افزایش هزینه می شود.

 نبود آشنای مردم با سیستم فتوولتاییک

با دقت به نو بودن کاربرد تکنولوژی فتوولتاییک در ساختمان، فقط بخشی از مردم با امکانات و ارزشهای آن آشنا هست و این موضوع در توسعه بازار آن تاثیر منفی دارد.

انواع سیستم فتوولتاییک؟ متصل به شبکه

اولین

اجزای اصلی یک سیستم تبدیل انرژی خورشیدی به انرژی الکتریکی نوع متصل به شبکه (On-Grid یا Grid-Tied) عبارتند از:

۱) پنل یا صفحه خورشیدی:

تبدیل کننده انرژی فوتون های نوری به انرژی الکتریکی می‌باشد. جهت افزایش جریان و ولتاژ تولیدی مجموعه صفحات متناسب با بار متصل، معمولاً مجموعه به صورت ماتریسی از اتصالات سری و موازی نصب می گردد.

۲) اینورتر:

برای تبدیل جریان DC تولیدی به AC جهت مصرف کننده های جریان AC  یا متناوب.

۳) کنتور دوطرفه:

مازاد یا کمبود انرژی الکتریکی تولیدی به ترتیب در طول روز و در طول شب یا روزهای ابری بر حسب کیلووات‌ساعت به شبکه تزریق یا از شبکه تأمین می گردد.مقادیر آن توسط این نوع کنتور محاسبه می گردد.هر چند که به صورت استاندارد کنتورهای دو طرفه باید در این سیستم ها استفاده شود اما در حال حاضر کنتور یک طرفه جداگانه و مخصوص این سیستم ها استفاده می شود.

لازم به ذکر است کنتور توسط شرکت توزیع برق نصب میگردد و هزینه بر عهده مشترک می باشد.
همچنین سیاست تشویقی شرکتهای برق منطقه‌ای جهت ترغیب مصرف‌کنندگان به نصب سیستم های خورشیدی و کمک به تولید برق شبکه سراسری، به صورت خریداری برق تولیدی توسط مصرف کننده با تعرفه بالاتری نسبت به برق مصرفی می باشد.مدت قرار داد خرید تضمینی برق ۲۰ ساله تنظیم میگردد.

مبلغ خرید انرژی بر مبنای نرخ های پایه سال ۹۵ تا سقف ۲۰ کیلووات ۸۰۰۰ ریال و بین ۲۰ تا ۱۰۰ کیلوولت ۷۰۰۰ ریال می باشد.البته این نرخ ها برای واحدهایی که با تجهیزات برخوردار از دانش فنی , طراحی و ساخت داخل احداث می شوند حداکثر تا ۳۰ درصد افزایش می یابد.

مبلغ کل خرید تضمینی به ازای برق تزریق شده به شبکه بر اساس قرائت دستگاه های اندازه گیری و صورت حساب صادره بصورت دوماهه از سوی شرکت توزیع تعیین و پس از تایید صورت وضعیت توسط ساتبا(سازمان انرژی های تجدیدپذیر و بهره وری انرژی برق)؛ از سوی شرکت توزیع به فروشنده پرداخت می گردد.حداکثر زمان برای اجرای این امر ۵۰ روز کاری خواهد بود.

ویژگی اصلی این نوع سیستم، عدم وجود باتری برای ذخیره انرژی در طول شب و روزهای ابری می باشد.بنابراین، فقط برای مناطقی قابل استفاده است که دسترسی به شبکه سراسری برق یا شبکه محلی یا ژنراتور پشتیبان امکان پذیر است.

در برخی موارد برای افـزایش قابلیـت اعتمـاد سیسـتم ، از سیسـتم هـای ذخیـره کننده انرژی که عمدتاً باتری هستند ، استفاده می شود . بنابراین سیستم های متصل به شبکه سراسری برق را میتوان به دو گروه دارای سیستم ذخیره و بدون سیستم ذخیره طبقه بندی کرد.

سیستم های برق خورشیدی متصل به شبکه برق مجهـز بـه سیسـتم ذخیـره بـه خصـوص بـرای خانـه هـای مسـکونی و محل های تجاری کوچک بسیار مناسب هستند ، زیرا در این سیستم ها از انرژی ذخیره شده برای بارهـای حسـاس ماننـد : یخچال ، روشنایی ، آسانسور ، پمپ های آب رسانی و غیره استفاده می شود.

انواع سیستم فتوولتاییک؟ منفصل از شبکه

یکی از بهترین راه های برق رسانی چه در مناطق روستایی دور از شبکه برق سراسری، چه در کشورهای توسعه یافته و چه در کشورهای در حال توسعه، استفاده از سیستم برق خورشیدی فتوولتائیک مستقل یا جدای از شبکه است.

اجزای اصلی یک سیستم تبدیل انرژی خورشیدی به انرژی الکتریکی نوع منفصل یا جدای از شبکه (Off-Grid) عبارتند از:

۱. پنل یا صفحه خورشیدی:

تبدیل کننده انرژی فوتون های نوری به انرژی الکتریکی می‌باشد. جهت افزایش جریان و ولتاژ تولیدی مجموعه صفحات متناسب با بار متصل، معمولاً مجموعه به صورت ماتریسی از اتصالات سری و موازی نصب می گردد.

۲. شارژ کنترلر:

کنترل کننده ولتاژ و میزان شارژ به منظور رسیدن به منحنی بهینه شارژ و همچنین افزایش عمر مفید باتری.

۳. باتری:

ذخیره کننده انرژی برای استفاده از سیستم در طول شب و روزهای ابری. ولتاژ و ظرفیت باتری ها می بایست متناسب با تعداد روزهای ابری و میزان بار انتخاب گردد.

۴. اینورتر:

برای تبدیل جریان DC تولیدی به AC جهت مصرف کننده های جریان AC یا متناوب.

ویژگی اصلی این نوع سیستم، وجود باتری برای ذخیره انرژی در طول شب و روزهای ابری می باشد و بنابراین، ضرورتی به دسترسی به منبع انرژی پشتیبان مانند شبکه سراسری، شبکه محلی یا ژنراتور پشتیبان نمی باشد.
اما به دلیل داشتن اجزای بیشتر، هزینه نصب و نگهداری سیستم Off-Grid بیشتر از نوع On-Grid می باشد.

انواع سیستم فتوولتاییک؟ مستقل از شبکه یا آفگرید

اولین کاربرد با توجیه اقتصادی برای سیستم های فتوولتائیک، سیستم مستقل بود. پتانسیل بسیار بالائی در کشورهای در حال توسعه وجود دارد تا از این سیستم استفاده کنند چرا که مناطق بسیاری در این کشورها وجود دارند که دارای سکنه بوده و یا به تجهیزات مرتبط نیاز بوده ولی فاقد شبکه برق می باشند.

انواع کاربرد این سیستم ها عبارت اند از :

• برق رسانی به ویلاها و منازل مسافرتی در کشورهای در حال توسعه
• تامین برق روستاهای دور از شبکه برق و بکار نبردن خطوط انتقال برق به مناطق صعب العبور و صرفه جوئی چشم گیر در هزینه ها
• کابین های کوهستانی
• سیستم های روشنائی خیابانی و پارک ها
• سیستم های پمپ خورشیدی برای مناطق فاقد برق
• سیستم های حفاظت کاتودیک خطوط لوله
• دورببن های مدار بسته
• ایستگاه های مخابراتی و سیستم های حساس نظامی

در سیستم های فتوولتائیک مستقل از شبکه آنجائی که الزاما در همان زمان تولید برق ، انرژی الکتریکی مصرف نمی شود ، بایستی از باتری ها جهت ذخیره انرژی تولیدی و مصرف در زمان مورد نیاز، استفاده کرد. از طرفی برای بهینه کردن شارژ و دشارژ و همچنین حفاظت از کل سیستم به دستگاهی بنام شارژ کنترلر نیاز است.

از آنجائی که انرژی برق تولیدی توسط پنل های خورشیدی DC می باشد، اگر بار مصرفی AC باشد جهت تبدیل برق DC به AC به یک اینورتر نیز نیاز به می باشد. بنابراین برای چنین سیستمی ادوات ذیل الزامی می باشند :

1. ماژول فتوولتائیک که معمولا بصورت سری و موازی متصل می شوند.
2. شارژ کنترلر
3. باتری یا بانک باتری
4. بار الکتریکی
5. اینورتر برای در سیستم هائی که به برق AC نیاز باشد

انواع سیستم فتوولتاییک؟ متصل به شبکه یا آنگرید

این نوع سیستم ها درسال های اخیر در ایران بعلت قانون خرید برق تضمینی گسترش یافته است و به یک حوزه بیزینس و درآمدزای قوی تبدیل شده است که موجب اشتغال چندین هزار نفر در کشورمان شده است.

یک سیستم فتوولتائیک متصل به شبکه الزاما از اجزای زیر تشکیل می شود :

1. ماژول های فتوولتائیک
2. جعبه تقسیم با تجهیزات حفاظتی
3. کابل کشی DC
4. کلید اصلی DC
5. اینورتر
6. کابل کشی AC
7. مجموعه اندازه گیری به همراه سیستم توزیع قدرت و اتصالات الکتریکی به شبکه