سیستم انرژی خورشیدی و برآورد هزینه آن

منتشر شده در 21 خرداد 1396

سیستم برق خورشیدی در یک ویلا و برآورد هزینه آن

خورشید به عنوان یک منبع بی پایان و تجدید پذیر انرژی می تواند باعث کاهش آلودگی های مختلف در محیط زیست شود و جایگزین مناسبی برای سوخت های فسیلی می باشد. انرژی خورشیدی بعنوان یکی از منابع انرژی های تجدید پذیر بدلیل  در دسترس بودن بسیار با اهمیت است ولی بدلیل ارزان بودن سوخت های فسیلی و بالا بودن سود بانکی در زمان هزینه کردن برای احداث یک سیستم برق خورشیدی در کشور ما به صرفه بنظر نمی آید. البته سیستم برق خورشیدی در طولانی مدت بسیار مقرون به صرفه می باشد و در مقایسه با سوخت های فسیلی باعث حفظ محیط زیست و کاهش آلودگی هوا نیز می شود.

لازم به ذکر است که در هر متر مربع از سطحی که خورشید در یک روز بدون ابر و آلودگی بر آن می تابد حدودا 1000 وات توان تابشی ایجاد می گردد البته در کشور ایران میزان تابش متوسط در حدود 850 وات بر متر مربع می باشد. پنل های موجود در بازار حدودا دارای راندمان 12% تا 17% می باشند که با توجه به اینکه تمامی سطح یک پنل خورشیدی شامل سیلیکون های دریافت انرژی نیست لذا، هر متر مربع از این پنل ها می توانند حدودا 100 تا 150 وات انرژی دریافت کنند. همچنین، زاویه پنل ها در فصول مختلف سال باید تنظیم شوند و مقدار انرژی ذکر شده نیز در صورت تابش عمود نور خورشید به پنل ها قابل دریافت می باشد.

سیستم برق خورشیدی مورد استفاده در یک ویلا یا خانه:

الف) متصل به شبکه (On Grid): در سیستم متصل به شبکه، برق تولید شده از انرژی خورشیدی به شبکه برق سراسری تزریق می گردد و کاربر نیز برق تولیدی خود را به سازمان انرژی های نو ایران (وزارت نیرو) می فروشد. همچنین در این حالت، کاربر در حقیقت یک نیروگاه کوچک خورشیدی در خانه خود احداث کرده است که با توجه به سرمایه و فضا از یک تا 20 کیلو وات برق می تواند تولید نماید.

ب) منفصل از شبکه (Off Grid): در سیستم منفصل از شبکه نیز برق تولید شده از پنل خورشیدی وارد باتری می شود و در آن ذخیره می گردد. بنابراین برق ذخیره شده در باتری پس از تبدیل شدن به برق متناوب توسط اینورتر مخصوص سیستم های منفصل از شبکه وارد مدار برق خانه می شود. البته در سیستم منفصل از شبکه کاربر می تواند همه یا بخشی از برق خانه خود را با استفاده از برق خورشیدی تامین نماید که در ادامه این مقاله به توضیح این سیستم و برآورد هزینه برای هر طبقه از یک ویلا خواهیم پرداخت.

ویژگی های فنی سیستم فتوولتائیک خانگی:

اجزای سیستم فتوولتائیک عبارتند از:

الف) پنل (سلول های فتوولتائیک): سلول های فتوولتائیک، مربع های نازک دیسک ها یا فیلم هایی از جنس نیمه هادی می باشند که ولتاژ و جریان کافی را در زمان قرار گرفتن در معرض تابش نور خورشید تولید می کنند. پنل های خورشیدی متداول به دو نوع تقسیم می شوند که عبارتند از:

  1. پنل مونوکریستال
  2. پنل پلی کریستال

همچنین، پنل های رایج برای یک سیستم خورشیدی خانگی در انواع 90، 100، 200، 250 و 300 واتی می باشند.

ب) اینورتر(مبدل): اینورتر وسیله ای است که جریان مستقیم DC را به جریان متناوب AC برای مصرف تبدیل می کند. اینورترهای خورشیدی به دو نوع تقسیم می شوند که عبارتند از:

  1. اینورتر منفصل از شبکه
  2. اینورتر متصل به شبکه

همچنین، در نوع متصل به شبکه برق تولیدی از پنل خورشیدی به طور مستقیم به اینورتر وارد می شود بنابراین برق تولید شده به دلیل تاثیرات شرایط محیطی مانند تغییرات تابش نور خورشید همیشه در حال تغییر است. اما در نوع منفصل از شبکه، اینورتر برق ذخیره شده در باتری را از 12 ولت به 220 ولت متناوب تبدیل می کند تا برای استفاده در وسائل برقی خانه مناسب شود. البته، ولتاژ ورودی به اینورتر منفصل از شبکه به ولتاژ باتری مربوط می باشد و در نوع متصل به شبکه نیز به ولتاژ پنل مربوط است. لذا، توان خروجی از اینورتر به حداکثر توانی که سیستم برای آن طراحی شده است مربوط می شود که این توان برای سیستم های منفصل معمولا در اینورترها از 200 وات تا 3000 وات می باشد.

پ) شارژ کنترلر: شارژ کنترلر وظیفه شارژ باتری ها را از منبع پنل خورشیدی بر عهده دارد. البته، شارژ کنترلر همان شارژ باتری است. شارژ کنترلر دارای انواع مختلفی می باشد که عبارتند از:

  1. شارژ کنترلر خورشیدی
  2. شارژ کنترلر معمولی

همچنین، شارژ کنترلرها براساس ولتاژ نیز معمولا با ورودی 12 یا 24 ولت مستقیم و توان یا خروجی از 5 آمپر تا 40 آمپر می باشند و بطور کلی به دو دسته تقسیم می شوند که شامل:

  1. شارژ کنترلرPWM
  2. شارژ کنترلر MPPT2

ت) باتری: باتری در یک سیستم خورشیدی منفصل از شبکه منبع ذخیره سازی توان تولیدی توسط پنل خورشیدی می باشد و قابل شارژ نیز است. باتری های مناسب در سیستم خورشیدی به دو نوع تقسیم می شوند که عبارتند از:

  1. باتری لیتیومی
  2. باتری سرب اسیدی

البته برای یک سیستم خورشیدی موردنیاز در یک ویلا از باتری های اسیدی استفاده می شود. در ضمن، باتری های اسیدی متداول در حال حاضر از نوع ژله ای می باشند.

محاسبه هزینه تامین برق در یک ویلا با استفاده از سیستم برق خورشیدی:

برای محاسبه هزینه تامین برق در یک ویلا باید مقدار توان سلول های خورشیدی را محاسبه کنیم که در این مرحله محل جغرافیایی که در آن پنل های فتوولتائیک قرار است نصب شوند از اهمیت بسزایی برخوردار می باشد. در موقعیت های جغرافیایی مختلف پارامترهایی همچون زاویه تابش آفتاب، متوسط تابش روزانه آفتاب، مقدار ابری بودن روزها در طول سال و سایر عوامل جوی و محیطی تاثیر قابل توجهی بر طراحی پنل ها از لحاظ ظرفیتی خواهند داشت. البته متوسط تابش روزانه آفتاب در یک منطقه بر حسب ساعت بعنوان مهمترین پارامتری که شرایط جغرافیایی مختلف بر روی ظرفیت پنل ها تاثیر می گذارد است. خوشبختانه، کشور ایران از این لحاظ که بیشتر روزهای سال آفتابی است و متوسط سالانه روزهای آفتابی در ایران بخصوص مناطق مرکزی بسیار بالاست.

بنابراین، برای محاسبه توان مورد نیاز باید ابتدا میزان مصرف در یک ویلا را محاسبه کنیم. البته میزان مصرف بر روی قبوض برق درج شده است و هر کاربر از طریق قبض برق خود می تواند میانگین مصرف ماهانه خود را بدست آورد. اما به طور میانگین اگر هر طبقه از ویلا را 90 متر در نظر بگیریم برای هر طبقه از آن بطور متوسط این مقدار در حدود 165 کیلو وات ساعت در ماه یا به عبارتی در حدود 5/5 کیلو وات ساعت در روز می باشد. در روزهای تابستان نیز که کولر روشن می شود این مقدار افزایش می یابد که با توجه به نوع کولر گازی توان متفاوتی مصرف می شود. اگر کاربری بخواهد از نیروی خورشیدی برای یک ویلا استفاده نماید با توجه به لوازم برقی باید توان مصرفی روزانه را بدست آورد. در ادامه  در جدول1 هزینه  محاسبه شده سالانه استفاده از تجهیزات خانگی در یک ویلا را مشاهده  خواهید کرد:

جدول1- هزینه سالانه استفاده از تجهیزات خانگی در یک ویلا

         

نمونه هزینه های هر گروه در کشور ایالت متحده امریکا

البته موارد ذکر شده  در جدول1 نیازهای اصلی در یک خانه یا ویلا به حساب می آیند و با استفاده از فرمول  زیر که برای محاسبه میزان مصرف سالیانه انرژی در تجهیزات خانگی می باشد، تعیین شده اند. برای محاسبه میزان مصرف انرژی در واحد کیلو وات ساعت در طول یک سال تعداد روزهایی را که از این تجهیزات استفاده می کنید در عدد بدست آمده از رابطه بالا ضرب کنید.

   

همچنین، موارد ذکر شده در جدول 2 نیازهای اصلی در یک خانه یا ویلا به حساب می آیند و با استفاده از فرمول  زیر که برای محاسبه میزان مصرف روزانه انرژی در تجهیزات خانگی می باشد، تعیین شده اند.

 

جدول 2- هزینه روزانه استفاده از تجهیزات خانگی در یک ویلا

 

بنابراین، جهت برآورد هزینه سیستم خورشیدی مورد نیاز در هر طبقه از این ویلا براساس مجموع مقادیر انرژی مصرفی روزانه که به مقدار 030،39 وات ساعت است مراحل دیگری نیز مورد نیاز می باشد که عبارتند از:

  • بر طبق داده های تجربی بدست آمده از یک نیروگاه خورشیدی در تهران یک پنل خورشیدی 250 واتی بین 1200 تا 950 وات ساعت در روز برق تولید می نماید. به همین دلیل جهت تامین حداقل برق مورد نیاز در هر طبقه از این ویلا باید از 4 پنل خورشیدی 250 واتی یا به عبارت دیگر از یک کیلو وات پنل استفاده نمود که در این حالت تقریبا بین 3800 تا 4800 وات ساعت در روز برق تولید خواهد شد.
  • جهت شارژ کردن این برق در باتری نیاز به شارژ کنترلر 40 آمپر مدل 12 ولت می باشد. برای تبدیل کردن برق 12 ولت به 220 ولت متناوب به اینورتر یک کیلو واتی نیاز است. البته، جهت ذخیره شدن این میزان انرژی در باتری 12 ولتی، نیاز به باتری با ظرفیت 400 آمپر ساعت می باشد به همین دلیل می توان از 4 باتری 100 آمپر ساعتی استفاده کرد.

همچنین، در ادامه در جدول 3 قیمت تجهیزات خورشیدی مورد نیاز برای هر طبقه 90 متری در یک ویلا را مشاهده خواهید کرد:

جدول 3- قیمت تجهیزات خورشیدی مورد نیاز برای هر طبقه 90 متری در یک ویلا

 

  

در برآوردی که یکی از شرکت های معتبر در آمریکا انجام داده است تفاوت میزان هزینه مصرفی با استفاده سیستم های فسیلی و قدیمی با سیستم های جدید انرژی خورشیدی و سولار انرژی با اختلاف بسیاری مواجه می باشد. درست است که در ابتدا برای تجهیز کردن محل زندگی یا کار خود با هزینه زیادی مواجه می شوید اما اطمینان داشته باشید در طول زمان هزینه ی انجام شده تامین خواهد شد.


هنوز نظری در این مورد درج نشده است.

نظر خود را درباره مطلب بالا بیان کنید


کاراکتر باقیمانده
0 محصول مقایسه کن
<— Hotjar Tracking Code for http://tasisat.com/ —>