بارمان انرژی مهرنگار (پنل خورشیدی / اینورترخورشیدی / شارژ...

یک سیستم فتوولتائیک یا PV از قسمت‌های مختلفی تشکیل شده است. پنل‌های خورشیدی، زیرساخت نصب پنل‌ها روی پشت‌بام یا محل نصب، سیم‌کشی سیستم الکتریکی، و یک مبدل قسمت‌های اصلی این سیستم هستند. از هنگام طلوع خورشید تا غروب خورشید پنل‌های خورشیدی الکتریسیته مستقیم یا DC تولید می‌کنند و به مبدل می‌فرستند. این مبدل برق مستقیم را به برق متناوب یا AC تبدیل می‌کند که مورد نیاز مصرف خانگی است. برق متناوب به تجهیزات الکتریکی خانگی منتقل می‌شود و مصرف می‌شود.
در ادامه می‌توان یک سیستم ذخیره انرژی که همان ردیف‌های باتری است نیز تعبیه شود تا برای تعداد روزهای مشخصی الکتریسیته برای مصرف ذخیره شود.

سایه ممکن است یک مسئله جدی باشد زیرا پنل‌های خورشید با دریافت نور مستقیم خورشید بهینه عملکرد را دارا هستند. در نتیجه برای بهترین عملکرد و تولید بیشینه بهتر است از حداقل سایه نیز دوری شود.

پانلها بنا به تکنولوژی که در آنها بکار رفته دارای بازده های متفاوتی هستند. انرژی تابشی ماکزیمم بر روی سطح زمین در شرایط مطلوب 1000 وات برساعت در ابعاد یک متر مربع می باشد. حال اگر در همان شرایط از یک متر مربع پانل فتوولتایی انرژی الکتریکی معادل 130 وات برساعت را دریافت کنیم بدین معنا است که بازده این پانل در حدود 13% می باشد.

بسیاری از مردم به اشتباه به پانل خورشیدی ، سلول خورشیدی می گویند. سلول خورشیدی کوچکترین عضو یک پانل خورشیدی می باشد. به عبارتی یک پانل فتوولتایی ( ماژول ) میتواند از دهها سلول خورشیدی تشکیل شده باشد که به صورت سری و موازی بهم متصل شده اند. هر سلول فتوولتایی در حدود 5/0 ولت می تواند برق تولید کند با جریان بسیار کم .. با سری کردن تعدادی از این سلولها می توان به ولتاژ پیک پانل دست یافت .مثلا با سری کردن 30 تا 36 عدد سلول خورشیدی به ولتاژ خروجی 17 ولت در حالت پیک دست یافت. البته پانلها با ولتاژهای خروجی متفاوتی تولید می شوند. حال به مجموعه سلولهای سری و موازی شده که قادر خواهند بود یک توان معینی را تولید کنند را پانل خورشیدی گویند.

از سیستمهای فتوولتایی در هر منطقه ای که نور خورشید بتابد کاربرد دارد . یکی دیگر از کاربرد های سیستمهای فتوولتایی تامین برق خانه های مسکونی می باشد.

پانلها را می توان در نزدیکترین مکان به مصرف کننده یا حتی بر روی پشت بام خانه ها نصب نمود. بنابراین از مقدار قابل توجهی تلفات ناشی از سیم کشی و هزینه های مربوط به سیم کشی جلوگیری می شود. در ضمن با نصب این پانلها بر روی تیرهای چراغ برق و یا پشت بام می توان از اشغال فضا نیز جلوگیری کرد.

برای تبدیل برق دی-سی به برق متناوب یا ای-سی برای دستگاههایی که با برق ای-سی کار می کنند از دستگاهی به نام اینورتر ( تبدیل کننده دی-سی به ای-سی ) استفاده می گردد.

با بکار بردن لامپهای فلورسنت فشرده ( لامپهای کم مصرف ) می توان برای روشنایی محوطه پارکها و حتی روشنایی جاده ها از سیستم فتوولتایی استفاده نمود.

از پانلها به مدت حدالقل 20 تا 25 سال می توان بهره برداری نمود ولی بعد از 25 سال بازده آنها کم میشود ولی هیچگاه یک پانل بعد از این مدت بطور کلی خراب نمی شود. حال بعد از این مدت در صورتی دیده شد که انرژی تولیدی پانلها به دلیل کاهش راندمان پانلها کاهش یافته است می توان با اضافه کردن چند پانل جدید ، از کل سیستم دوباره استفاده نمود بدون آنکه بخواهیم تمامی پانلها را عوض کنیم.

نکته قابل توجه این است که می توان با نصب نوعی سلولهای خورشیدی قابل انعطاف بر روی کیف یا کاپشن میتوان در هنگام پیاده روی یا استقرار در مکانی که نور وجود دارد همزمان باتری موبایل یا رادیوی خود را شارژ نمود و این یکی از ویژگیهای منحصر به فرد سیستمهای فتوولتایی میباشد.

بله . می توان با خریداری یک شارژر خورشیدی در هنگام مسافرت یا گردشهای گروهی یا فردی برق مورد نیاز برای تامین انرژی برق چراغ قوه ، لپ تاپ ، شارژ انواع باتری ، موبایل را تامین نمود.

بله . می توان با نصب این سیستمها در کنار تونل روشنایی تونل را تامین نمود .

بله. بیشترین کاربرد این سیستمها در مناطقی است که دور از دسترس باشند و انتقال انرژی برق به آن مناطق بسیار هزینه بر یا غیر ممکن باشد.

بله . در مناطقی دور دست می توان با بکار بردن سیستم فتوولتایی برق مورد نیاز جهت پمپاژ آب و همچنین روشنایی و ... بکار برد و مشغول به کار شد بدون آنکه نگرانی از دور دست بودن آن منطقه از شبکه برق سراسری را داشته باشیم.

از سیستمهای فتوولتایی بیشتر در مناطقی استفاده می گردد که دسترسی به برق شهری امکان پذیر نمی باشد یا بسیار هزینه بر می باشد. این سیستم قابلیت آنرا دارد که بدون احتیاج به برق شهری به طور مستقل انرژی الکتریکی مورد نیاز یک خانه مسکونی در یک منطقه دور افتاده را تامین نماید.

به طور کلی واحد انرژی الکتریسیته تولیدی و مصرفی برحسب وات بر ساعت می باشد. مثلا وقتی می گویند که این لامپ 60 واتی است منظور این است که در یک ساعت 60 وات انرژی الکتریکی مصرف می کند. حال پانلهای خورشیدی هم با مقدار توانی که می توانند تولید کنند از هم متمایز می شوند. پانلها با توانهای مختلفی در بازار وجود دارند یا می توان سفارش داد. به طور کلی توان حاصلضرب جریان در ولتاژ می باشد. یعنی به هر دو عامل ولتاژ و جریان بستگی دارد. می توان دو پانل 12 ولتی را باهم سری یا موازی کرد. در این دو حالت توان هر دو حالت یکسان است و آن چیزی که در آن دو پانل سری شده و موازی شده باهم متفاوت است ، تفاوت در جریان و ولتاژ خروجی آنها است. در حالت سری کردن دو پانل 12 ولتی ، جریان ثابت است و ولتاژ افزایش می یابد ولی در حالت موازی کردن دو پانل 12 ولتی در این حالت ولتاژ ثابت است و جریان اضافه شده است. بنابراین چون توان از حاصلضرب این دو عامل می باشد ( جریان و ولتاژ ) بنابراین تغییری در مقدار توان در دو حالت نام برده رخ نمی دهد.



( وات ) توان = ولتاژ( ولت ) * جریان ( آمپر)



در سری و موازی کردن پانلها و باتریها همیشه توان ثابت می ماند و جریان و ولتاژ است که تغییر میکند.

خیر. با سری و موازی کردن پانلها و باتریها می توانید ولتاژهای متفاوتی بدست آورید. به عنوان مثال با سری کردن 2 عدد پانل و بکار بردن شارژ کنترل برای باتریهای 24 ولتی و همچنین سری کردن 2 عدد باتری 12 ولتی می توانید به ولتاژ 24 ولت دست یابید . و همچنین با موازی کردن آنها می توانید به جریان بیشتر با همان ولتاژ دست یابید. در ضمن با بکار بردن اینورتر در خروجی باتریها می توانید به برق جریان متناوب 220 یا 110 ولت ای-سی دست یابید. این هم یکی از ویژگیهای سیستمهای فتوولتایی می باشد.

سیستمهای فتوولتایی انرژی خود را از فوتونهای موجود در نور تامین می کنند نه حرارت خورشید. بنابراین درجه حرارت محیط اثر چندانی بر تولید انرژی الکتریسیته ندارد. ولی بهترین عملکرد پانلهای خورشیدی در دمای استاندارد یعنی 25 درجه سانتیگراد می باشد ولی بالاتر رفتن درجه حرارت یا پایین تر آمدن آن در حد متعارف اثر چشمگیری بر بازده این سیستمها ندارد.

جواب منفی است. یکی از ویژگیهای سیستمهای فتوولتایی این است که می توان با اضافه کردن چندین پانل فتوولتایی و اضافه کردن باتری و قطعات جانبی انرژی تولیدی را اضافه نمود بدون آنکه بخواهیم تغییرات اساسی در سیستم بوجود آوریم یا کل سیستم را تعویض نماییم. یا به عبارتی می توان گفت که انرژی تولیدی را به هر میزان می توان افزایش داد.

یکی از ویژگیهای پانلهای خورشیدی این است که با ابری شدن هوا یا تغییر جهت خورشید ولتاژ خروجی پانل نیز تغییر می کند. گفته شد که بیشترین انرژی یا به عبارتی بیشترین ولتاژ و جریان را در زمانی می توانیم دریافت کنیم که پرتوهای خورشید به صورت عمودی به سطح سلولها برخورد کند. حال برای آنکه ما بتوانیم یک ولتاژ ثابتی از پانلهای خورشیدی جهت شارژ باتریها یا تغذیه مصرف کننده های دی-سی استفاده کنیم ، در خروجی پانلها دستگاهی به نام شارژ کنترل جهت تنظیم یک ولتاژ ثابت استفاده می کنیم. البته شارژ کنترل نظارت بر شارژ و دشارژ باتری ( پر و خالی شدن باتری ) را نیزبرعهده دارد.

بله. ولی مقدار انرژی دریافت شده کمتر از حالتی است که هوا آفتابی است. در کشورهای اروپایی مانند آلمان که در اغلب مواقع هوا ابری است ، با این حال از سیستمهای فتوولتایی در مناطقی استفاده میشود.

همانطور که در قسمتهای اصلی این سیستم گفته شد ، یکی از قسمتهای اصلی این سیستم بانک باتری میباشد . بانک باتری شامل تعدادی باتری می باشد که بهم متصل شده اند و کار آنها ذخیره انرژی الکتریکی تولید شده توسط پانلهای خورشیدی می باشد. از برق تولیدی پانلهای خورشیدی به 2 صورت میتوان استفاده نمود . 1- اگر در روز باشد می توان به طور مستقیم از انرژی تولیدی سلولها برای مصرف کننده ها استفاده نمود. 2- در مواقعی که هوا ابری است یا در شب هنگام ، می توان از انرژی ذخیره شده در باتریها جهت تامین انرژی الکتریکی وسایل برقی استفاده کرد.

برای جلوگیری از آسیب سلولهای خورشیدی یک لایه پلاستیک یا شیشه ضخیم شفاف بر روی پانل گذاشته شده است که از برخورد اشیاء به سطح سلولها محافظت میکند.

در زمستان برف بر روی پانلها در هنگام روز جمع نمی شود . دلیل این امر هم این است که در هنگام برخورد فوتونها به سطح پانلها الکترونها بر روی سطح سلولها جاری شده که سبب گرم شدن سطح پانل شده و برفها را ذوب می کند. در ضمن قابل ذکر است که پانلهای فتوولتایی با شیب 30 تا 40 درجه نصب می شوند بنابراین برف از روی آنها لیز می خورد.

نور خورشید از ضخامتهای نازک برف و یخ به راحتی عبور می کند و تاثیر چندانی بر روی راندمان ندارد ولی تا حدی راندمان را کاهش می دهد.

پانلهای فتوولتایی زمانی می توانند بیشترین انرژی الکتریسیته را تولید کنند که دمای هوا 25 درجه سانتیگراد باشد، هوا آفتابی باشد ،پرتوهای خورشیدی به صورت عمودی به سطح پانلها برخورد کنند و تمامی سطح پانلها را پوشش دهند و جسم خارجی حتی گرد و خاک بر روی سطح پانلها نباشد. شرایط فوق را می توان شرایط مناسب برای تولید ماکزیمم انرژی الکتریسیته توسط پانلها دانست.

پانلهای فتوولتایی در حال حاضر قیمت نسبتا بالایی دارند ولی با پیشرفت تکنولوژی و تولید انبوه این پانلها در سطح دنیا هر روزه قیمت آنها کاهش می یابد. حال با توجه به بالابودن هزینه پانلهای خورشیدی باید تدابیری اندیشیده شود تا با کمترین تعداد پانل بتوان انرژی مورد نیاز را برآورده کرد. یکی از موثر ترین روشها این است که پانلها را در مکانی نصب کنیم که سایه جسمی روی آنها در طول روز نیفتد . روش دیگر که البته در بعضی مواقع می تواند صرفه اقتصادی داشته باشد استفاده از یک سیستم رد یاب خورشیدی است. بدین صورت که پانلها در طول روز همیشه رو به خورشید خواهند بود و با تغییر موقعیت خورشید در آسمان پانلها هم تغییر موقعیت دهند به گونه ای که همیشه رو به تابش نور خورشید قرار گیرند. یا به عبارتی تابش نور خورشید همیشه عمود بر سطح پانلها می باشد. در این حالت تاثیر بسیار زیادی در بازده پانلها دارد.

کشورهای جهان یا در نیمکره شمالی خط استوا قرار دارند ویا در نیمکره جنوبی یا بر روی خط استوا. برای کشورهایی که در نیمکره شمالی قرار دارند مانند ایران بایستی پانلها رو به جنوب با زاویه بین 30 تا 40 درجه تنظیم و نصب گردند. زیرا در طول روز خورشید در جنوب ایران قرار دارد. در ظهر هم بیشترین انرژی دریافتی از پانلها را خواهیم داشت زیرا تابش خورشید عمود بر سطح پانلها خواهد بود . در هنگام نصب پانلها بایستی دقت کنیم که پانلها در مکانی نصب گردند که سایه جسمی از قبیل ساختمان ، برگ درختان و... در طول روز بر روی پانلها نیفتد که در این صورت بازده پانلها بسیار کاهش می یابد.

بهترین شرایط برای دریافت بیشترین انرژی الکتریکی از یک سلول یا پانل فتوولتایی این است که هوا آفتابی باشد و پرتوهای خورشید به صورت عمودی به سطح سلولها بتابد.

سلولهای خورشیدی از نیمه هادی به نام سیلیکون یا ژرمانیوم ساخته شده اند که با تحریک الکترونهای این نیمه هادی توسط فوتونهای نوری الکتریسیته تولید می شود.

نور خورشید حاوی بسته های انرژی به نام فوتون می باشد که با برخورد این فوتونها به سطح سلول خورشیدی انرژی الکتریکی تولید می گردد.

قسمتی از سیستم فتوولتایی می باشد که انرژی خورشید را به الکتریسیته تبدیل می کند . پانل (module ) از تعدادی قطعات کوچکتری به نام سلول خورشیدی تشکیل شده است که به مجموعه بهم متصل شده آنها یک پانل خورشیدی میگویند. به پانل خورشیدی گاه ماژول خورشیدی یا پانل فتوولتایی نیز می گویند.



حال به مجموعه بهم متصل شده ماژولهای خورشیدی یک آرایه خورشیدی می گویند.

بطور کلی یک سیستم فتوولتایی از 4 عضو اصلی تشکیل یافته است. 1- پانلهای خورشیدی 2- بانک باتری 3- تبدیل کننده برق دی-سی به ای-سی ( اینورتر) 4- شارژکنترل .

بله . همانطور که گفته شد برق تولیدی سیستمهای فتوولتایی از نوع برق دی- سی می باشد ولی می توان به وسیله دستگاهی برق دی- سی را به برق شهر یا برق ای- سی تبدیل نمود تا اینگونه وسایل هم بتوانند از برق تولیدی سیستمهای فتوولتایی استفاده کنند.

خیر. بیشتر وسایل برقی مانند تلویزیون ، یخچال ، فریزر ، کامپیوتر ، با برق شهر کار میکنند. برق شهر از نوع برق دی- سی نمی باشد. نوع دیگر برق نوع برق متناوب یا ای-سی می باشد که امروزه برق ای-سی یا متناوب کاربرد بیشتری در زندگی بشر دارد به خاطر ویژگیهای منحصر به فرد خود. خیلی از دستگاههای الکتریکی هم فقط میتوانند با برق ای-سی کارکنند . ولی اکنون برخی از وسایل برقی به گونه ای طراحی و ساخته می شوند که بتوان در حالت معمول از برق شهر استفاده کرد ( برق متناوب ) و در شرایطی که برق شهر در دسترس نبود ( درهنگام مسافرت یا موارد دیگر ) بتوان با باتری ( برق دی-سی) این وسایل را بکار انداخت . به عنوان نمونه می توان به کامپیوترهای قابل حمل ( لپ تاپ ) ، رادیوهای کوچک ، دوربینهای فیلمبرداری ، وسایل جانبی اتومبیل مثل جاروبرقی اتومبیل و... نام برد که هم قابلیت استفاده با برق شهری را دارد و هم می توان باتری این وسایل را شارژ نمود و با برق باتری که همان نوع برق دی-سی است نیز کار کنند.

جواب این پرسش منفی است. در مناطق مختلف کره زمین تابش خورشید و طول مدت روز با منطقه دیگر فرق دارد. زمانی ما می توانیم بیشترین انرژی الکتریسیته را ازسیستمهای فتوولتایی دریافت کنیم که نور خورشید به صورت عمود به پانلها بتابد تا بیشترین انرژی جذب گردد. حال بدیهی است که اگرنور خورشید به صورت مایل به پانلهای فتوولتایی برخورد کند بازده این سیستمها پایین می آید. از طرفی هم ساعات روز در یک منطقه در تولید انرژی الکتریسیته بسیار موثر است . به عنوان مثال کشوری مانند سوئد و آلمان که طول مدت روز در آنجا کم است در نتیجه انرژی کمتری توسط سیستم فتوولتایی تولید می شود و برعکس کشوری مثل ایران به خصوص در مناطق جنوبی آن که طول مدت روز بیشتر است ، پانلها برق بیشتری می توانند تولید کنند. بهره برداری در این مناطق از سیستمهای فتوولتایی پر ثمر تر می باشد. همچنین وضعیت جغرافیایی یک منطقه میتواند بر روی بازده و عملکرد این سیستم تاثیر بسزایی داشته باشد. ابری شدن هوا باعث میشود که بازده سیستم فتوولتایی پایین آید یا به عبارتی می توان بدین گونه گفت که در هوای ابری نور کمتری به سیستم فتوولتایی برخورد می کند و در نتیجه برق کمتری تولید میشود. با این تفاسیر به این نتیجه می رسیم که در تمام مناطق می توان از این سیستم استفاده نمود ولی دریافت انرژی الکتریسیته در دو نقطه از کره زمین مانند ایران و سوئد توسط دو سیستم مشابه بکار رفته باهم فرق دارد.

به روشهای متعددی می توان از خورشید جهت دریافت انرژی برای مصارف مختلف استفاده کرد. یکی از روشها دریافت برق ( الکتریسیته ) از نور خورشید می باشد. به کلیه قطعات و تجهیزاتی که در جهت تولید و استفاده از برق تولید شده توسط نور خورشید بکار رفته را یک سیستم فتوولتایی می گویند.

برای پمپ های آب و موارد مشابه مثل پمپ های کفکش متناسب با ارتفاع و دبی آب از موتورها با توان مختلف و به صورت تک فاز یا سه فاز استفاده می شود برای برآورد برق خورشیدی باید اطلاعات زیر فراهم شود:

قدرت الکتروموتور مورد استفاده به اسب بخار یا کیلووات؟ در صورتی که قدرت اکتروموتور را نمی دانید دبی آب یا سایز لوله آبی که استفاده می شود، ارتفاع پمپاژ و همچنین نوع سیال آب یا لجن باید مشخص شود

تکفاز بودن یا سه فاز بودن موتور؟

ساعات کارکرد در شبانه روز؟

راندمان پنل های خورشیدی بر حسب نوع آنها از 8 تا 22 درصد در نمونه های تجاری و تا 44 درصد در نمونه های تحقیقاتی است. البته بحث راندمان در سیستم های خورشیدی کمی متفاوت با سایر سیتم هاست.