پتانسیل تابش و نقشه تابش خورشید در ایران

پتانسیل تابش و نقشه تابش خورشید در ایران

انرژی خورشیدی یکی از منابع انرژیهای تجدیدپذیر و از مهمترین آنها می باشد. میزان تابش انری خورشیدی در نقاط مختلف جهان متغیر بوده و در کمربند خورشیدی زمین بیشترین مقدار را داراست. کشور ایران نیز در نواحی پرتابش واقع است و مطالعات نشان می دهد که استفاده از تجهیزات خورشیدی در ایران مناسب بوده و میتواند بخشی از انرژی مورد نیاز کشور را تأمین نماید.

ایران کشوری است که به گفته متخصصان این فن با وجود ۳۰۰ روز آفتابی در بیش از دو سوم آن و متوسط تابش ۵,۵ – ۴,۵ کیلووات ساعت بر متر مربع در روز یکی از کشورهای با پتانسیل بالا در زمینه انرژی خورشیدی معرفی شده است. برخی از کارشناسان انرژی خورشیدی گام را فراتر نهاده و در حالتی آرمانی ادعا می‌کنند که ایران در صورت تجهیز مساحت بیابانی خود به سامانه‌های دریافت انرژی تابشی می‌تواند انرژی مورد نیاز بخش‌های گسترده‌ای از منطقه را نیز تأمین و در زمینه‌ صدور انرژی برق فعال شود.

با مطالعات انجام شده توسط DLR آلمان، در مساحتی بیش از ۲۰۰۰ کیلومترمربع، امکان نصب بیش از MW ۶۰۰۰۰ نیروگاه حرارتی خورشیدی وجود دارد.

اگر مساحتی معادل ۱۰۰×۱۰۰ کیلومترمربع زمین را به ساخت نیروگاه خورشیدی فتوولتائیک اختصاص دهیم، برق تولیدی آن معادل کل تولید برق کشور در سال ۱۳۸۹ خواهد بود.

بر گرفته از سایت:

http://www.satba.gov.ir

انواع باتری ها و عملکرد آنها/ باتری های مناسب برای سیستم های خورشیدی

باتری ها انرژی الکتریکی را به صورت شیمیایی در خود ذخیره می کنند. در سامانه های فتوولتاییک باتری خورشیدی وظیفه پشتیبانی در طول شب و در روزهای ابری را به عهده دارند.

باتری ها انرژی الکتریکی را به صورت شیمیایی در خود ذخیره می کنند. در سامانه های فتوولتاییک باتری خورشیدی وظیفه پشتیبانی در طول شب و در روزهای ابری را به عهده دارند. از آنجا که توان خروجی صفحات فتوولتاییک در طول روز متغییر می باشد، یک باتری ذخیره کننده می تواند یک منبع نسبتا ثابت برای تولید توان باشد. تا تغییرات نور تابیده شده به صفحات را جبران کند. مزیت دیگر استفاده از باتری در سیستم های خورشیدی تامین جریان راه اندازی موتور های الکتریکی است.

از طرف دیگر باتری ها لوازمی با بهره دهی صد در صد نیستند و مقداری از انرژی را به صورت گرما در واکنش های شیمیایی، در طول شارژ و دشارژ از دست می دهند، برای جبران این انرژی تلف شده باید راندمان باتری را در طراحی سیستم خورشیدی لحاظ کرد.

انواع باتری از نظر ساختار

به طور کل می توان باتری ها را به دو دسته قابل شارژ و یک بار مصرف تقسیم کرد.

در زیر برخی از انواع باتری های یک بار مصرف آورده شده است:

•     Alkaline battery

•     Aluminium battery

•     Dry cell

•     Lithium battery

•     Mercury battery

در سیستم های فتوولتاییک باتری های یک بار مصرف جایگاهی نداشته و تنها از باتری های قابل شارژ در این سیستم ها استفاده می گردد.

در زیر برخی از انواع باتری های قابل شارژ ذکر گردیده:

•     Lead-acid battery

•     Lithium-ion battery

•     Nickel-cadmium battery

•     Nickel-iron battery

•     Nickel metal hydride battery

•     Nickel-zinc battery

•     Sodium-ion battery

در اغلب سیستم های خورشیدی به علت پر هزینه بودن دیگر انواع باتری های قابل شارژ، از باتری های سرب اسید استفاده می شود، تنها در معدود موارد از باتری های خورشیدی نیکل کادمیوم یا انواع دیگر آن برای ذخیره انرژی استفاده می شود که کاربرد های خاص دارند.


باتری های سرب اسید را می توان به دو دسته تقسیم کرد:

۱- باتری سرب اسید تر (floaded lead acid battery)

۲-  باتری سرب اسید خشک (Valve Regulated Lead Acid Battery(VRLA)) یا (Sealed Lead Acid Battery(SLA))


باتری های خشک نیز به دو دسته تقسیم می شوند:

۱-  AGM  Battery

۲-  GEL Battery


باتری های قدیمی که در خودرو ها مورد استفاده قرار می گرفت از نوع سرب اسید تر می باشند. در این  نوع باتری خورشیدی از محلول آب اسید استفاده می شود و مزیت آن قیمت مناسب این نوع باتری است. همچنین این نوع باتری معایبی هم دارد که می توان به تعمیر و نگهداری مداوم و خطرات احتمالی استفاده از اسید را اشاره کرد.

امروزه استفاده از باتری های خشک نسبت به باتری های تر به علت کاهش هزینه تعمیر و نگهداری افزایش یافته است.


انواع باتری از نظر کاربرد

شرکت های بزرگ باتری سازی، انواع گوناگون باتری را متناسب با کاربرد آن در اختیار مصرف کننده قرار می دهند. این باتری ها از نظر مواد سازنده تقریبا یکسان بوده و تنها از نظر ساختار و نحوه ی تولید با یکدیگر متفاوت می باشند.

در زیر برخی از کاربردهای رایج باتری های سرب اسید ذکر گردیده:

•     GENERAL PURPOSE

•     DEEP CYCLE

•     SOLAR POWER

•     LONG LIFE STANDBY

•     HIGH RATE / UPS

•     ELECTRIC MOTOR

ویژگی های باتری سیستم های خورشیدی

باتری مورد استفاده در سیستم های خورشیدی به علت استفاده مداوم هر روزی از آنها در درجه اول باید دارای طول عمر بالا باشند. به طور کل طول عمر یک باتری بر حسب تعداد سیکل شارژ و دشارژ و میزان سطح دشارژ باتری بیان می شود.

به عنوان مثال در نمودار زیر طول عمر یک باتری AGM در سطح دشارژ ۴۰ درصد در حدود ۱۵۰۰ سیکل بیان می شود. در سیستم های خورشیدی باتری خورشیدی در طول روز توسط پنل شارژ و در طول شب توسط مصرف کننده دشارژ می شوند. لذا هر شبانه روز یک سیکل شارژ و دشارژ برای باتری محسوب می شود. در نتیجه طول عمر باتری مذکور برابر ۱۵۰۰ روز که در حدود ۴ سال خواهد بود . در طراحی یک سیستم خورشیدی سطح دشارژ باتری توسط طراح باید به گونه ای در نظر گرفته شود که طول عمر باتری بسیار کوتاه نباشد. همان طور که در تصویر زیر مشاهده می شود در صورتی که باتری تا سطح ۸۰ درصد دشارژ شود تنها قادر به تامین ۵۰۰ سیکل خواهد بود و این به معنای تنها یکسال و نیم  طول عمر مفید برای باتری است.

ویژگی مهم دیگر باتری های خورشیدی قابلیت دشارژ تا ظرفیت نامی آنها می باشد. (Deep Cycle) باتری های خودرو در صورتی که تنها چند بار به طور کامل دشارژ شوند طول عمر آنها بسیار کاهش می یابد و مستهلک خواهند شد. در سیستم های خورشیدی پس از روزهای ابری باتری ممکن است تا عمق ۸۰ درصد دشارژ شود و باتری باید قابلیت تامین بار را در این شرایط داشته باشد.


ویژگی باتری های مختلف

انواع باتری قابل دسترس که بیشترین سهم را در بازار دارند، شامل باتری های خودرو و همچنین باتری های مخصوص استفاده در دستگاه های UPS می باشد که به باتری ups شناخته می شوند. ویژگی باتری خودرو تامین جریان لحظه ای بسیار بالا در مدت زمان کم است. این ویژگی در باتری خودرو به علت استفاده از باتری در زمان استارت موتور فراهم گردیده تا جریان مورد نیاز استارتر را تامین کند. مدت زمان استفاده از باتری بسیار کوتاه و مدت زمان شارژ نسبتا طولانی است. در نتیجه استفاده از باتری خودرو در سیستم های خورشیدی کاملا غیر عاقلانه است.

باتری های مورد استفاده در UPS به علت اینکه تنها در زمان های اضطراری و قطع برق مورد استفاده قرار می گیرند دارای تعداد سیکل شارژ و دشارژ کمتری نسبت به باتری های سیستم خورشیدی می باشند. در زیر نمودار طول عمر یک باتری از نوع AGM  مخصوص استفاده در UPS  نشان داده شده است.

مقایسه انواع باتری ها

همانطور که مشاهده شد در باتری مورد استفاده در دستگاه های UPS،  تعداد سیکل عمر باتری در سطح دشارژ ۴۰ درصد در حدود ۷۰۰ سیکل است که نسبت به باتری سیستم های خورشیدی این میزان نصف گردیده. در باتری مخصوص سیستم خورشیدی تعداد سیکل در سطح دشارژ ۴۰ درصد برابر ۱۵۰۰ سیکل است. متاسفانه در اکثر مواقع باتری های مورد استفاده در سیستم های خورشیدی از نوع UPS بوده و طول عمر آنها تنها یک تا دو سال خواهد بود . از آنجا که هزینه باتری سهم به سزایی در یک سیستم خورشیدی دارد (در حدود ۳۰ تا ۴۰ درصد هزینه کل سیستم) انتخاب باتری مناسب از اهمیت بالایی برخوردار است.


باتری مناسب برای سیستم های خورشیدی

از بین باتری های سرب اسید خشک دو نوع باتری برای سیستم های خورشیدی مناسب می باشند.

• باتری سرب اسید خشک AGM‌: باتری سرب اسید خشک از نوع AGM که مخصوص سیستم خورشیدی طراحی شده باشد. این نوع باتری تنها از روی کاتالوگ و مدل نوشته شده  بر روی بدنه آن قابل تفکیک است. از نظر ظاهری تفاوتی بین باتری مخصوص خورشیدی و UPS وجود ندارد و تنها از روی کاتالوگ آن قابل تفکیک می باشد. در صورتی که در کاتالوگ باتری هیچ نموداری در مورد طول عمر آن ذکر نشده باشد این باتری از نوع UPS  می باشد.

• باتری سرب اسید خشک GEL: باتری های GEL نسبت به AGM تحمل دمایی بالاتری دارند به این معنی که در شرایط محیطی گرم طول عمر بالاتری نسبت به باتری AGM دارند. همچنین باتری های GEL تعداد سیکل شارژ و دشارژ بیشتری نسبت به باتری های AGM در شرایط یکسان دارند. در زیر نمودار طول عمر یک باتری GEL آورده شده است.

همان طور که مشاهده می شود در سطح دشارژ ۴۰ درصد، عمر باتری برابر ۱۶۳۰ سیکل می باشد.

باتری های سرب اسید تر از نوع Deep Cycle را نیز می توان در سیستم خورشیدی استفاده کرد ولی بدلیل تعمیر و نگهداری بالا و آزاد کردن گازهای سمی در هنگام شارژ کامل این نوع باتری ها را توصیه نمی کنیم.

نکته 1: بیشتر کارخانجات در کاتالوگ ها ظرفیت باتری ها را در دمای 77 درجه فارنهایت (25 درجه سانتی گراد) بیان می کنند. هر چقدر دمای محل نصب باتری ها کمتر باشد افت ولتاژ آنها نیز بیشتر می شود با توجه به اینکه باتری های GEL تحمل دمایی بالاتری دارند ولی بیشتر باتری ها در زیر سایه نصب می شوند و در تابستان دمای انها زیر 30 درجه و در زمستان دماهای پایین تر از 10 درجه را باید تحمل کنند پس من باتری های GEL را برای مصارف عادی پیشنهاد نمی کنم و باتری های AGM دارای عملکرد بهتری در دماهای سرد است.

نحوه تعیین میزان شارژ باتری ها

با استفاده از ولتمتر می توان میزان شارژ باتری ها (Sate Of Charge (SOC)) را بدست آورد.

نحوه سیم بندی باتری ها

نحوه سیم بندی باتری ها در سیستم های خورشیدی با توجه به ولتاژ سیستم و همچنین ولتاژ باتری ها متفاوت است. مثلاً اگر ولتاژ سیستم برابر 24 ولت باشد و ما از باتری های 12 ولتی استفاده کنیم باید دو عدد باتری 12 ولت را با هم سری کنیم تا بتوانیم ولتاژ سیستم را 24 ولت در نظر بگیریم .

برگرفته از سایت:

http://barghnews.com

راهنمای طراحی سیستم های فتوولتاییک به منظور تامین انرژی الکتریکی به تفکیک اقلیم و کاربری

دانلود

تشریح سامانه های فتوولتائیک و نصب صفحات آنها

دانلود

تخمین هزینه تولید برق با خورشید برای خانه

تخمین هزینه تولید برق با خورشید برای خانه

هر وات پنل در حال حاضر حدود ۲۰۰۰ تومان پس از گمرک قیمت پیدا می کند که برای ۳۰۰۰ وات این مقدار حدود ۶ میلیون تومان خواهد بود. سیستم مورد نیاز برای ۵۰۰ وات مصرف متوسط ،حدود ۱۰ میلیون تومان است.

 مطلبی از بنده به عنوان "کولر ابی یا گازی،مساله این است" در سایت الف درج شد و در اون اشاره کردم که در آینده نه چندان دور بحران آب کشور را فرا خواهد گرفت و استفاده از گولرهای گازی راندمان بالا در کنار سیستم خورشیدی بهترین گزینه می تواند باشد.

از طرفی وزارت نیرو هم شروع به تصمیم گیری هایی در زمینه برق خورشیدی خانگی کرده که باید آن را به فال نیک گرفت.

متاسفانه انرژی ارزان و سود بانکی بالا هر دو باعث می شود که هزینه کردن در سیستم برق خورشیدی در کشور ما مقرون به صرفه به نظر نیاید در صورتی که در دراز مدت این سیستم ها بسیار مقرون به صرفه هستند و تاثیر بسزایی در کم کردن آلودگی هوا نیز خواهند داشت.

هر متر مربع از سطحی که خورشید - در یک روز بدون ابر و الودگی - بر اون می تابد حدودا ۱۰۰۰ وات توان تابشی دریافت می کند. (در جاهایی این مقدار کمی کمتر یا بیشتر است(

این انرژی تقریبا شامل تمام طیف های مرئی و نامرئی نور هست که تبدیل همه اون به الکتریسیته ممکن نیست.

پنل های خورشیدی موجود در بازار تجاری، راندمان حدود ۱۲ تا ۱۷ درصد دارند و با توجه با اینکه تمامی سطح یک پنل خورشیدی شامل سیلیکون های دریافت انرژی نیست، هر متر مربع از این پنل ها حدود ۱۰۰ تا ۱۵۰ وات دریافت انرژی می توانند داشته باشند.

البته باید توجه کرد که این مقدار انرژی در صورت تابش عمود نور خورشید به پنل است و زاویه پنل ها در فصول مختلف سال باید تنظیم بشود. ( برای مثال در مناطق مرکزی ایران در تابستان تقریبا عمود و در زمستان حدود ۴۰ درجه نسبت به خط عمود(

نکته دیگری که باید به اون توجه کرد این هست که نور خورشید در طول روز متغیر است و در ساعات زیادی -منجمله شب ها- به خصوص در زمستان این پنل ها انرژی تولید نمی کنند و حتی در روزهای ابری، پنل خورشیدی تقریبا یک دهم یا کمتر دریافت انرژی خواهد داشت. (بر خلاف تصور عمومی(

 مقدار متوسط انرژی در هر منطقه تابع روزهای ابری و طول روز و غیره است و محاسبه اون بسیار پیچیده، ولی خوشبختانه این مقادیر برای بیشتر مناطق دنیا محاسبه شده و در دسترس هستند.

در مناطقی مثل تهران و اصفهان ضریب یک پنل سولار حدود یک ششم است به این معنا که یک پنل ۶ وات به طور متوسط در طول سال یک وات توان تولید می کند.

نتیجتا برای خانه ای با مصرف متوسط ۵۰۰ وات نیاز به یک پنل ۳۰۰۰ واتی خواهد بود.

هر وات پنل در حال حاضر حدود ۲۰۰۰ تومان پس از گمرک قیمت پیدا می کند که برای ۳۰۰۰ وات این مقدار حدود ۶ میلیون تومان خواهد بود.

سیستم مبدل الکترونیکی که این انرژی را از پنل دریافت و اون را به شبکه تزریق می کند قیمتی حدود ۱ میلیون تومان دارد ( روی تعداد بالا با ۵۰۰ هزار تومان هم میشه در همین ایران اون را به راحتی تولید کرد) و اگر سیستم پایه و سازه های مربوطه حدود ۳ میلیون تومن قیمت داشته باشه، نهایتا حدود ۱۰ میلیون تومن هزینه کلی خواهیم داشت. البته هزینه ای نصب و غیره هم به اون اضافه می شود که باید با بسته های حمایتی دولت به حداقل یا حتی صفر برسند.

ضمنا کارکرد این سیستم طوری است که وقتی مصرف برق منزل از تولید پنل بیشتر شود این اختلاف از برق شهر تامین میشه و در حالت معکوس این انرژی به شبکه داده میشه و از مصرف کلی قبلی کسر خواهد شد.

البته حالتی که تراز مصرف کلی منفی بشه و اداره برق بخواد بجای قبض به شما چک بده (!) کمی دور از دسترس است و فعلا به نظر بنده نباید خیلی در نظر گرفته بشه.

نگهداری این سیستم ها شامل پاک کردن دوره ای پنل ها است به خصوص در شهرهای آلوده و عمر این پنل ها هم حدود ۲۰ سال است. (عمر مفید نقطه ای هست که پنل ۸۰ درصد انرژی اولیه را تولید می کند)

همچنین سیستم الکترونیک ممکن است هر چند سال نیاز به تعمیر جزیی داشته باشه که در کل قابل صرف نظر کردن هست و یک سیستم خوب سال ها بدون دردسر کار خواهد کرد.

برای محاسبه مصرف متوسط منزل خود بر حسب وات کافیه از فرمول زیر استفاده کنید:

(کیلو وات ساعت مصرفی تقسیم بر تعداد روز قبض تقسیم بر ۲۴) ضربدر ۱۰۰۰

به طور مثال اگر مصرف یک ماهه شما ۳۶۰ کیلو وات ساعت باشه مصرف متوسط شما (۳۶۰ تقسیم بر ۳۰ تقسیم بر ۲۴) ضربدر ۱۰۰۰= ۵۰۰ وات خواهد بود.

با توجه به اینکه سیستم مورد نیاز برای ۵۰۰ وات مصرف متوسط ،حدود ۱۰ میلیون تومان است، شما می توانید برای مصارف مختلف هزینه مورد نظر را محاسبه کنید.

برگرفته از سایت:

http://www.rajabielectric.ir/