آموزش های پایه ای برقپنل خورشیدینیروگاه

تجهیزات اساسی و لازم برای نصب سیستم پنل خورشیدی

سطح مقاله : ۱

الزامات عمومی در نصب یک سیستم پنل خورشیدی

انرژی سبز ، یا همان انرژی پاک و تجدید پذیر خورشیدی، بهترین جایگزین برای مصرف کنندگان مسکونی و صنعتی در سراسر جهان است زیرا هزینه های اجرایی و نیز آلودگی محیط زیست توسط کربن را به حداقل می رساند. درصد تبدیل منابع معمول انرژی به انرژی سبز، و به خصوص انرژی خورشیدی، در ایالات متحده ، اتحادیه اروپا ، چین ، خاورمیانه و آسیا به سرعت در حال گسترش است.

فهرست مطالب

  • سیستم پنل خورشیدی
  • مولفه های اصلی یک سیستم پنل خورشیدی
  • ۱) پنل خورشیدی
  • ۲) کنترل کننده ی شارژ
  • ۳) باتری
  • ۴) تبدیل کننده/UPS
  • بهترین پنل خورشیدی برای منزل کدام است و چقدر هزینه بر می دارد؟

سیستم پنل خورشیدی

پنل خورشیدی (که به نام سلول فتوولتائیک یا سلول خورشیدی نیز شناخته می شود) دستگاهی است که فوتون های نور خورشید را جذب کرده و آنها را به انرژی الکتریکی تبدیل می کند.

در سالهای اخیر ، مفهوم سیستم بدون شبکه و سیستم شبکه هوشمند بیشتر رایج شده و مصرف کننده ها به انرژی پاک مانند باد و سیستم انرژی خورشیدی تمایل پیدا کرده اند، وابستگی به توان تأمین شونده از منابع برق معمول را حذف کرده و یا کاهش داده و به این ترتیب هزینه کلی مصرف را کاهش می دهد. یک سیستم انرژی خورشیدی کارآمد و دارای ضمانت برای سالیان دراز منجر به بازیابی هزینه اولیه و تامین انرژی رایگان خواهد بود.

تجهیزات اصلی سلول خورشیدی
تجهیزات اصلی سلول خورشیدی

تجهیزات اصلی یک سیستم پنل خورشیدی

در زیر تجهیزات و دستگاه های اساسی و کلی مورد نیاز برای نصب یک سیستم پنل خورشیدی در منزل ارائه شده اند. جزئیات هر دستگاه در ذیل آن بخش آورده شده است.

۱) پنل خورشیدی

پنل خورشیدی که به نام سلول خورشیدی یا سلول فتوولتائیک نیز نامیده می شود، ستون فقرات سیستم انرژی خورشیدی است. انواع مختلفی از پنل های خورشیدی از جمله چند بلوری (پلی کریستال[۱]) و تک بلوری (مونوکریستال[۲]) وجود دارد. پنل های خورشیدی تک بلوری در مقایسه با پنل های خورشیدی چند بلوری ، بیشتر کارآمد بوده و البته کمی گران تر هستند. معیارهای انتخاب یک پنل خورشیدی متفاوت می باشند؛ مثل فضای مورد نیاز، ضمانت، کارآیی، نوع فناوری، هزینه و غیره. به خاطر داشته باشید که هنگام انتخاب یک پنل خورشیدی مناسب برای راه اندازی انرژی خورشیدی مسکونی، خروجی آن بسیار تعیین کننده است.

در کل، پنل خورشیدی به طور مستقیم به کنترل کننده بار متصل است اما انواع مختلفی برای اتصال آرایه هایی از پنل های خورشیدی مانند اتصال سری و موازی وجود دارد که به مواردی مانند محاسبه بار و انرژی خاص مورد نیاز برای وسایل منزل ، اتصال بانک باتری ، فضای سطح بام ، آب و هوا و ساعت های آفتابی بستگی دارد.

شما می توانید به راحتی تعداد پنل های خورشیدی مورد نیاز و همینطور جریان بار مورد نیاز باتری را پیدا کرده و راهنمای مرحله به مرحله نصب پنل های خورشیدی با توان نامی اینورتر و توان پشتیبان باتری ها را با توجه به بار مورد نیاز خود دنبال کنید.

در شکل زیر یک پنل خورشیدی ۱۲۰ وات، ۱۲ ولت و ۱۰ آمپر نشان داده شده است که توان ۱۲ ولت DC را برای بار مستقیم باتری تامین می کند و بار DC را می توان بطور مستقیم از طریق کنترل کننده شارژ به آن متصل کرد.

شکل 1-پنل خورشیدی 120 وات، 12 ولت و 10 آمپر
شکل ۱-پنل خورشیدی ۱۲۰ وات، ۱۲ ولت و ۱۰ آمپر

۲) کنترل کننده ی شارژ

همانطور که نام آن نشان می دهد، یک کنترل کننده شارژ (که به نام تنظیم کننده شارژ نیز شناخته می شود) دستگاهی است که برای تنظیم ولتاژ و جریان از پنل های خورشیدی متصل به باتری ها مورد استفاده قرار می گیرد. هدف اصلی یک کنترل کننده شارژ جلوگیری از بارگیری بیش از حد باتری ها (که ممکن است منجر به آسیب دیدن باتری ها شود) از طریق پنل های خورشیدی است زیرا پنل های خورشیدی ۱۲ ولت در صورت فقدان بار و یا در معرض تابش آفتاب تیز، ۱۷-۲۰ ولت را تأمین می کنند. علت آن، این است که تولید کننده، پنل خورشیدی را برای آب و هوا و محیط های مختلف طراحی می کند، به طوری که حتی در صورت پوشش ابر، آفتاب ضعیف، مه غلیظ و غیره، بالاترین نرخ ولتاژ را تامین کند.

انواع مختلفی از کنترل کننده های شارژ در بازار موجود است که به شرح زیر می باشند:

  • ساده – کنترل کننده های ۱ و ۲ مرحله ای: رله و مقاومت شنت در یک یا دو مرحله برای کنترل ولتاژ مورد استفاده قرار می گیرند تا در صورت وجود ولتاژ بیش از حد، پنل خورشیدی را از باتری جدا کنند.
  • PWM (مدولاسیون (تلفیق) پهنای پالس) – کنترل کننده های شارژ سه مرحله ای: اساس آنها مدولاسیون پهنای پالس و قطع مدار باتری از پنل خورشیدی متصل، از سلول فتوولتائیک در صورت زیاد شدن بیش از حد شارژ است.
  • کنترل کننده های MPPT (ردیابی نقطه ماکسیمم توان): در صورت اتصال آرایه های پنل خورشیدی به بانک باتری، MPPT یک تبدیل کننده DC به DC می باشد که سطوح بالاتر ولتاژ DC پنل خورشیدی را بهینه کرده و تنظیم می کند و آن را جهت شارژ باتری به ولتاژ بهینه و تنظیم شده روی مقدار پایین تری تبدیل می کند. اینها کمی گران تر هستند اما کارآمدتر می باشند بطوریکه ۱۰ الی ۳۰٪ توان بیشتر را برای یک باتری دارای راندمان ۹۴-۹۸٪ فراهم می کنند.

در شکل زیر یک کنترل کننده شارژ MPPT ، ۵-۱۰۰ آمپر نشان داده شده است که می توان آن را برای بانک باتری ۱۲-۴۸ ولتی مورد استفاده قرار داد و نرخ ماکسیمم برای سیستم پنل های خورشیدی ۱۷۰ آمپر، ۱۵۰ ولت است.

شکل 2-کنترل کننده شارژ MPPT ، 5-100
شکل ۲-کنترل کننده شارژ MPPT ، ۵-۱۰۰

۳) باتری

باتری ها برای ذخیره سازی جریان شارژ پشتیبان مورد استفاده قرار می گیرند. انواع مختلفی از باتری ها وجود دارد که در سیستم انرژی خورشیدی مورد استفاده قرار می گیرند و هدف آنها ذخیره سازی و عملیات پشتیبان گیری در طی شب است یعنی هنگامی که توان بطور مستقیم از پنل های خورشیدی تامین نمی شود. اتصال سری ، موازی یا سری-موازی بانک باتری ها بستگی به طراحی سیستم دارد یعنی اینکه پیکربندی سیستم ۱۲ ولت، ۲۴ ولت و یا ۴۸ ولت باشد. در هوای ابری و عدم تابش آفتاب ، بانک باتری را می توان از طریق منبع تغذیه AC از شبکه برق و از طریق اینورتر برای استفاده های بعدی شارژ کرد.

شکل زیر یک باتری ۱۵۰Ah  و ۱۲ ولت را نشان می دهد. این باتری به طور مستقیم به کنترل کننده شارژ متصل است که جریانهای شارژ کننده ورودی و ولتاژ سلول فتوولتائیک متصل به کنترل کننده شارژ را به منظور ذخیره سازی و عملیات پشتیبان گیری کنترل می کند.

شکل 3-باتری 150Ah و 12 ولت
شکل ۳-باتری ۱۵۰Ah و ۱۲ ولت

۴) اینورتر/UPS

اینورتر، دستگاهی است که منبع تغذیه DC را به منبع تغذیه AC تبدیل می کند. اینورتر و مبدل که به نام UPS  (منبع تغذیه بدون وقفه) شناخته می شود برای تبدیل ولتاژ DC به  AC استفاده می شود زیرا لوازم خانگی با AC کار می کنند. همچنین از UPS  برای تبدیل AC به DC برای شارژ باتری از منبع تغذیه مستقیم AC استفاده می شود.

انواع مختلفی از اینورتر ها مطابق با نیاز شما در بازار موجود است که به شرح زیر می باشند:

  • اینورتر متمرکز یا رشته ای [۳]کم هزینه تر اما ناکارآمد.
  • بهینه کننده توان [۴]به منظور تبدیل DC به AC مورد استفاده قرار می گیرد و به اینورتر مرکزی متصل می شود.
  • میکرو اینورتر [۵]با عملکرد هموار و قابل اطمینان حتی تحت تابش آفتاب ضعیف، اما گران قیمت.

شکل زیر یک اینورتر ۱۰۰۰ وات ، ۱۲ ولت DC به ۱۱۰ ولت AC و ۲۳۰ ولت AC را نشان می دهد که بین باتری و بار متصل شده است و هدف آن تبدیل خروجی باتری  (۱۲ ولت DC به ۲۳۰ ولت AC) در لوازم خانگی ما که با ولتاژ ۲۳۰ ولت کار می کنند، می باشد. شکاف دوم برای تجهیزات عملیاتی ۱۱۰-۱۲۰ولت AC است.

شکل 4-اینورتر 1000 وات ، 12 ولت DC به 110 ولت AC و 230 ولت AC
شکل ۴-اینورتر ۱۰۰۰ وات ، ۱۲ ولت DC به ۱۱۰ ولت AC و ۲۳۰ ولت AC

بهترین پنل خورشیدی برای منزل کدام است و چقدر هزینه بر می دارد؟

پنل های خورشیدی تک بلوری گزینه بهتری نسبت به چند بلوری ها هستند اما کمی گران تر هستند. تصمیم نهایی به عوامل زیادی از جمله منطقه و محیط شما ، ساعات تابش آفتاب، میزان بار مورد نیاز و انواع باتری های مورد استفاده در سیستم و غیره بستگی دارد. ما قبلا این موضوع را بطور مفصل مورد بحث قرار داده ایم زیرا این امر به عوامل بسیاری از جمله بار، فضا، محیط زیست، فناوری، ساعات پشتیبانی و غیره بستگی دارد که در هنگام انتخاب و نصب یک سیستم پنل خورشیدی مناسب مطابق با نیازهای ما، باید مورد توجه قرار گیرند. این پست را می توان در اینجا مشاهده کرد.

[۱] polycrystalline

[۲] monocrystalline

[۳] Centralized or String Inverter

[۴] Power Optimizer

[۵] Micro Inverter

مقالات مرتبط:

راکتور هسته ای چیست و چگونه کار می کند

نیروگاه هسته ای چیست و چگونه کار می کند

نیروگاه دیزلی چیست و چگونه کار می کند

نیروگاه حرارتی چیست و چگونه کار می کند

لینک زبان اصلی مقاله:

Basic Components Needed for Solar Panel System Installation

محسن ترابی

مهندس برق قدرت، فوق لیسانس برق قدرت از دانشگاه سراسری یزد، موسس ماه صنعت، متخصص در ژنراتور، دیزل، طراحی و ساخت موتورهای الکتریکی، سنکرون و سیستم های حفاظت الکتریکی به خصوص حفاظت ژنراتور. دارای گواهی ثبت اختراع ساخت موتور PMSM‌ معکوس گرد. هدف از ایجاد این وبسایت و مقالات آن آموزش در راستای توسعه ی صنعت برق کشور عزیزمان ایران می باشد و سعی می کنم مقالات کاربردی در راستای این هدف در وبسایت انتشار بدهم

نوشته های مشابه

‫4 نظرها

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *

دکمه بازگشت به بالا
بستن
بستن