انواع سیستم های خورشیدی

[highlight=#ffffff]انرژی خورشیدی وسیع¬ترین منبع انرژی در جهان است. انرژی که از جانب خورشید در هر ساعت به زمین می تابد، بیش از کل انرژی است که ساکنان زمین در طول یک سال مصرف می کنند. برای بهره گیری از این منبع باید راهی جست تا انرژی پراکنده آن با راندمان بالا و هزینه کم به انرژی قابل مصرف الکتریکی تبدیل شود. با توجه به محدودیت منابع سوخت فسیلی و زیانبار بودن استفاده غیر اصولی اینگونه سوختها برای سلامت محیط زیست، تحقیقات و كاربردهای انرژیهای تجدیدپذیر در مجامع صنعتی و علمی از اهمیت ویژه ای برخوردار گشته است. دراین میان انرژی خورشید، با توجه به اینكه انرژی كاملا پاك و عاری از هرگونه آلودگی بوده و بعنوان منبع انرژی كاملا ارزان شناخته شده است، اهمیت بیشتری پیدا می كند.



موقعیت كشور ایران از نظر میزان دریافت انرژی خورشیدی:
كشور ایران در بین مدارهای 25 تا 40 درجه عرض شمالی قرار گرفته است و در منطقه‌ای واقع شده كه به لحاظ دریافت انرژی خورشیدی در بین نقاط جهان در بالاترین رده‌ها قرار دارد. میزان تابش خورشیدی در ایران بین 1800 تا 2200 كیلووات ساعت بر مترمربع در سال تخمین زده شده است كه البته بالاتر از میزان متوسط جهانی است. در ایران به طور متوسط سالیانه بیش از 280 روز آفتابی گزارش شده است كه بسیار قابل توجه است. [/highlight]

مشاهده ادامه مقاله در ادامه مطلب

[highlight=#ffffff]




روشهای استفاده از انرژی خورشیدی
1- استفاده از انرژی خورشید در تولید الکتریسیته:
در این روش با استفاده از تکنولوژی های خاص، انرژی حاصل از نور خورشید را به انرژی الکتریکی تبدیل می کنند. به پدیده‌ای که در اثر تابش نور بدون استفاه از مکانیزم‌های متحرک، الکتریسیته تولید کند پدیده فتوولتاییک، و به هر سیستمی که از این پدیده‌ها استفاده کند، سیستم فتوولتاییک (خورشیدی) گویند. سلول خورشیدی یک ابزار غیر مکانیکی است که معمولاً از آلیاژ سیلیکون ساخته شده ‌است. وقتی فوتون‌ها به یک سلول فتوولتاییک برخورد می‌کنند، فوتون های جذب شده، انرژی را برای تولید الکتریسیته فراهم می کنند. وقتی که نور خورشید توسط جسم نیمه رسانا جذب شود، الکترون اتم‌های جسم جابه جا می‌شوند. نحوه خاص ساخت سطح جسم باعث می‌شود، سطح جلویی سلول برای الکترون‌های آزاد بیشتر پذیرش یابد. بنابراین الکترون‌ها به طور طبیعی به سطح مهاجرت می‌کنند. زمانیکه الکترون‌ها موقعیت خود را ترک می‌کنند، سوراخ‌هایی شکل می‌گیرد. از آنجایی که تعداد الکترون ها زیاد است و هر کدام یک بار منفی را حمل می‌کنند و به سطح جلویی سلول می‌روند، توازن بار بین سطوح جلویی و عقبی به هم خورده و یک اختلاف پتانسیل الکتریکی، شبیه قطب‌های مثبت و منفی یک باتری ایجاد می‌شود. وقتی که دو سطح از میان یک راه میانی مرتبط می‌شوند، الکتریسیته جریان می‌یابد. استفاده از پنل های فتوولتاییک در کشورهای پیشرفته به سرعت روبه گسترش است. پنل های فتوولتاییک در صورت ابری بودن هوا نیز می توانند برق تولید کنند، هر چند خروجی آنها کاهش می یابد. در یک روز بسیار ابری کم نور ، یک سیستم فتوولتاییک ممکن است ۵ تا ۱۰ درصد نور خورشید در روزهای عادی را دریافت دارد، به طبع خروجی آن نیز به همان میزان کم خواهد شد. پنل های خورشیدی در دمای پایینتر، برق بیشتری تولید می کنند. البته سیستمهای PV در روزهای زمستانی کمتر از روزهای تابستانی انرژی تولید می کنند که علت آن نه برودت هوا، بلکه کاهش ساعات روز و پایین بودن زاویه تابش خورشید است.



سیستم‌های فتوولتاییک یکی از پرمصرف‌ترین کاربردهای انرژی‌های نو هستند. از سری و موازی کردن سلول های آفتابی می‌توان به جریان و ولتاژ قابل قبولی دست یافت. به یک مجموعه از سلول‌های سری و موازی شده پنل (Panel) فتوولتاییک می‌گویند.
به طور کلی یک سیستم فتوولتائیک از ۴ جزء اصلی تشکیل شده است :
۱ – پانل های خورشیدی ۲ – باتری ۳ – تبدیل کننده برق (اینورتر) ۴ – شارژ کنترلر




مزایای استفاده از پانل های خورشیدی :
• عدم آلودگی محیط زیست
• سهولت در نصب
• عدم نیاز به سوخت های فسیلی یا موارد دیگر
• عدم نیاز به سرویس و تعمیرات خاص
• تامین رایگان انرژی الکتریکی پس از نصب و حذف هزینه های جاری
• مناسب با شرایط آب و هوایی ایران و قابلیت کار در محدوده وسیعی از رطوبت درجه حرارت
• استهلاک کم و طول عمر بالا

موارد کاربرد :
برق رسانی به مناطق دور از شبکه برق سراسری
قابل استفاده در سیستم های روشنایی معابر، پارکها ومنازل و شرکتها
قابل استفاده در چادرهای عشایری
پمپ کردن آب چاهها
چراغهای ترافیکی
سیستم چراغ چشمک زن
سیستم های مخابراتی و دوربین های کنترل از راه دور

[/highlight]

[highlight=#ffffff][/highlight]

[highlight=#ffffff]
برای انتخاب سیستم فتوولتائیک خورشیدی، بر روی این گزینه کلیک کنید

2- استفاده از انرژی حرارتی خورشید
این بخش از کاربردهای انرژی خورشید شامل دو گروه نیروگاهی و غیر نیروگاهی است.

کاربردهای نیروگاهی
تأسیساتی که با استفاده از آنها انرژی حرارتی جذب شده خورشید به الکتریسیته تبدیل می‌شود نیروگاه حرارتی خورشیدی نامیده می‌شوند. در حقیقت انرژی حرارتی جذب شده از خورشید نقش انرژی حرارتی تامین شده توسط بویلر در نیروگاه‌های با سوخت فسیلی را دارد. این تأسیسات بر اساس انواع متمرکز کننده‌های موجود و بر حسب اشکال هندسی متمرکز کننده‌ها به سه دسته تقسیم می‌شوند:

• نیروگاه‌های حرارتی خورشیدی از نوع سهموی خطی
در این نیروگاه‌ها، از منعکس کننده‌هایی که به صورت سهموی خطی هستند، جهت تمرکز پرتوهای خورشید در خط کانونی آن‌ها استفاده می‌شود و گیرنده به صورت لوله‌ای در خط کانونی منعکس کننده‌ها قرار دارد. در داخل این لوله روغن مخصوصی در جریان است که بر اثر حرارت پرتوهای خورشید گرم و داغ می‌گردد. روغن داغ از مبدل حرارتی عبور کرده و آب را به بخار تبدیل و به مدارهای مرسوم در نیروگاه های حرارتی انتقال می دهد تا به کمک توربین بخار و ژنراتور به توان الکتریکی تبدیل گردد. در این نیروگاه‌ها یک سیستم ردیاب خورشید نیز وجود دارد که توسط آن آینه‌های شلجمی دائماً خورشید را دنبال نموده و پرتوهای آن را روی لوله دریافت کننده متمرکز می‌نماید. تغییرات تابش خورشید در این نیروگاه ها توسط منبع ذخیره و گرمکن سوخت فسیلی جبران می‌شود.




• نیروگاه‌های حرارتی از نوع دریافت کننده مرکزی
در این نیروگاه‌ها پرتوهای خورشیدی توسط مزرعه‌ای متشکل از تعداد زیادی آینه منعکس کننده به نام هلیوستات بر روی یک دریافت کننده که در بالای برج نسبتاً بلندی استقرار یافته‌است متمرکز می‌گردد. در نتیجه روی محل تمرکز پرتوها انرژی گرمایی زیادی بدست می‌آید که این انرژی بوسیله سیال عامل که داخل دریافت کننده در حرکت است، جذب می‌شود و بوسیله مبدل حرارتی به سیستم آب و بخار مرسوم در نیروگاه‌های سنتی منتقل شده و بخار فوق گرم در فشار و دمای طراحی شده برای استفاده در توربین ژنراتور تولید می گردد. در برخی از سیستم‌ها نیز، سیال عامل آب است و مستقیماً در داخل دریافت کننده به بخار تبدیل می‌شود.


[/highlight]

---

[highlight=#ffffff]


• نیروگاه‌های حرارتی از نوع بشقابی
در این نیروگاه‌ها از منعکس کننده‌هایی که به صورت شلجمی بشقابی هستند، جهت تمرکز نقطه‌ای پرتوهای خورشیدی استفاده می کنند و گیرنده‌هایی که در کانون شلجمی قرار می‌گیرند، به کمک سیال جاری در آن انرژی گرمایی را جذب نموده و به کمک یک ماشین حرارتی و ژنراتور آن را به نوع مکانیکی و الکتریکی تبدیل می‌کند.



کاربردهای غیر نیروگاهی
الف – آبگرمکن‌ خورشیدی
شاید بعنوان آسانترین و اقتصادی ترین روش استفاده از انرژی خورشیدی، گرم كردن آب با استفاده از آبگرمكنهای خورشیدی باشد. زیرا با داشتن دانش كافی در باره تابش خورشید، براحتی و بصورت بسیار موثرتر می توان انرژی خورشید را برای گرم كردن آب مصرفی منازل و حتی كاربرهای صنعتی بكار برد. پیشرفتهای علمی روی آبگرمكنهای خورشیدی در دهه های اخیر رشد چشمگیری داشته است. این نوع آبگرمكنها نه تنها برای كاربردهای خانگی بلكه برای هتلها، بیمارستانها، ساختمانهای اداری، صنایعی مانند نساجی، كاغذ سازی، صنایع غذایی و حتی گرم كردن آب استخرهای شنا در زمستان كاربرد فراوانی پیدا كرده اند.

اجزاء آبگرمكن خورشیدی
یك آبگرمكن خورشیدی از اجزاء زیر تشكیل شده است:
-1 گردآورنده 2- مخزن ذخیره 3- كنترل كننده های اتوماتیك 4- پمپ، لوله ها شیرآلات و اتصالات



مزایای استفاده از آبگرمکن های خورشیدی عبارتند از :
- عدم وجود ادوات متحرک در سیستم یعنی اینکه کاملا بدون صدا میباشد .
- بسیار قابل اطمینان بوده زیرا طول عمر پنل های آن پانزده الی بیست سال است .
- پس از طی چهار الی پنج سال سرمایۀ اولیۀ شما که جهت نصب و راه اندازی سیستم پرداخته اید به شما برگشت داده میشود و تاپایان عمر پنل ها از انرژی رایگان خورشید استفاده خواهید نمود .
- کاملا امن و بی خطربوده و همیشه در دسترس میباشد .
- پاک وبدون آلایندگی محیط زیست است .
- در نهایت صرفه جوئی بسیار قابل ملاحظه در هزینه های انرژی را به ارمغان خواهد داشت .

انواع سیستمهای آبگرمكن خورشیدی
1- سیستمهای چرخش طبیعی ( ترموسیفون )
با آنكه چندین دهه از ساخت نخستین آبگرمكن خورشیدی ترموسیفون می گذرد، اما با اینحال یكی از تكنولوژیهای برتر برای بكارگیری انرژی خورشید استفاده از این نوع آبگرمكنها می باشد. كارایی بالا، سهولت ساخت، عدم حضور قطعات متحرك و عدم نیاز به نگهداری، باعث برتری آبگرمكنهای ترموسیفون نسبت به نوع دیگر، یعنی آبگرمكنهای جابجایی اجباری شده است. در آبگرمكنهای خورشیدی چرخش طبیعی، مخزن ذخیره در ارتفاع مشخصی ( 30 تا 60 سانتیمتر) نسبت به بالاترین قسمت گردآورنده قرار داده می شود تا از چرخش معكوس سیال در ساعاتی كه تابش خورشید وجود ندارد، جلوگیری شود. در اوایل صبح، تابش خورشید باعث گرم شدن گردآورنده می شود. سیال گرم داخل آن با جابجایی طبیعی بالا رفته، به مخزن ذخیره می رسد و آب سرد مخزن از پایین آن به داخل گردآورنده جاری می گردد. به این ترتیب چرخش طبیعی در جایی كه تابش خورشید به اندازه كافی باشد، به خودی خود برقرار می شود. این سیستم بسیار ساده، كارا و قابل اطمینان بوده ولی در شرایط آب و هوایی سرد و دماهای زیر صفر درجه كارایی خوبی ندارد، و یخ زدن آب داخل لوله ها ممكن است منجر به شکستگی آنها شود. در سیستمهای مدار بسته (غیر مستقیم) معمولا سیالی غیر از آب كه نقطه انجماد پایین تری دارد (مانند مخلوط پروپیلن گلایكول و آب) بكار گرفته می شود. این سیستمها دو چرخه جداگانه دارند كه از طریق یك مبدل گرمایی به یكدیگر متصل شده اند، و این مبدل گرما را از سیال داخل گردآورنده به آب مصرفی منزل منتقل می كند.



2- آبگرمكنهای جابجایی اجباری
تفاوت اصلی این نوع سیستم با آبگرمكن ترموسیفون در اینست كه سیال عامل داخل گردآورنده در این حالت توسط پمپ به گردش در می آید. مزیت اصلی این سیستم اینست كه می توان مخزن ذخیره آنرا در موقعیت دلخواه و مناسب مثلا در فضای زیر شیروانی، داخل حمام و یا در اطراف سقف قرار گیرد. این نوع سیستمها نیز به دو دسته مدار باز و بسته تقسیم می شوند.


[/highlight]