استفاده از انرژی‌های تجدیدپذیر و به خصوص انرژی خورشیدی سالیان سال است که در دنیا، توجه ویژه‌ای را معطوف خود داشته است. این موضوع در ایران نیز طی چند سال اخیر با حمایت‌های دولت و گسترش فرهنگ استفاده از انرژی خورشیدی، در حال رشد می‌باشد. از جمله این مشوق‌ها می‌توان به قراردادهای خرید تضمینی، ارائه زمین جهت احداث نیروگاه، اعطای وام به اقشار کم‌درآمد جهت احداث نیروگاه و … اشاره نمود که به همت وزارت نیرو و ساتبا در حال انجام است. با این حال گهگاهی، سوء برداشت‌هایی از انواع سیستم‌های فتوولتاییک وجود دارد که در این مقاله بر آن هستیم تا این موضوع مرتفع گردد.
نیروگاه فتوولتائیک نه خورشیدی!
استخراج برق از خورشیدی با روش‌های مختلفی چون دیش استرلینگ، دودکش خورشیدی، هلیواستاتی، فتوولتائیک و … صورت می‌پذیرد و نیروگاه فتوولتائیک به عنوان نوعی از نیروگاه‌های خورشیدی است؛ به عبارت دیگر نیروگاه فتوولتاییک، زیرمجموعه‌ای از نیروگاه‌های خورشیدی می‌باشد. با این حال هر جا سخن از برق خورشیدی به میان می‌آید صرفا سیستم‌های فتوولتائیک مد نظر است حتی در برخی جوامع مهندسی! پس از همین ابتدا باید بدانیم نیروگاه فتوولتائیک به لحاظ علمی صحیح بوده و نیروگاه خورشیدی، مفهومی عام است.
سيستم متصل به شبكه
نیروگاه‌های فتوولتائیک در داخل کشور به دو منظور احداث می‌شوند: فروش برق به شبکه، تامین برق شخصی. فروش برق به شبکه در قالب نیروگاه‌های متصل به شبکه و تامین برق شخصی توسط سیستم‌های منفصل از شبکه انجام می‌گیرد. نیروگاه‌های متصل به شبکه همانطور که از اسمشان پیداست، باید به شبکه وصل گردند که یکی از موارد مهم در جایابی چنین نیروگاه‌هایی نیز، موضوع نزدیکی به شبکه الکتریکی است. شایان ذکر است که در برخی کشورها هر دو هدف امکانپذیر است؛ یعنی شما می‌توانید مازاد برق خورشیدی تولیدی سیستم یا نیروگاه خود را به اداره برق بفروشید که این موضوع در حال حاضر در ایران امکانپذیر نیست. شکل زیر شمایی از یک نیروگاه متصل به شبکه را نشان می‌دهد.
تجهیزات اصلي سيستم متصل به شبكه
همانطور که در شکل فوق دیده می‌شود، مهم‌ترين تجهيزات سيستم متصل به شبكه عبارتند از:
- پنل خورشيدي: پنل خورشيدي با دريافت تابش از خورشيدي و تحت اثري با عنوان اثر فتوولتاييك، آن را تبديل به برق مي‌نمايد. شايان ذكر است برق توليدي پنل‌هاي خورشيدي به صورت مستقيم يا همان DC است.
- اینورتر: برق توليدي توسط پنل‌هاي خورشيدي به صورت DC است وليكن برق موجود در شبكه از نوع متناوب يا AC است و اين امر بدين معناست كه امكان اتصال مستقيم برق توليدي پنل به شبكه وجود ندارد. اينورتر به عنوان يك مبدل الكترونيك قدرت، برق توليدي پنل را به برق AC تبديل مي‌نمايد.
- ساير تجهيزات:سایر تجهیزات مورد استفاده در این سیستم‌ها عبارتند از استراکچرهای نگهدارنده، سیم و کابل، فیوزها و …، که هر یک وظیفه‌ای خاص بر عهده دارند.
ذكر اين نكته خالي از لطف نيست كه در نيروگاه‌هاي بزرگ نياز به ترانس، كليدخانه، كليدهاي قدرت و … نيز وجود دارد.
سيستم منفصل از شبكه
سیستم‌های منفصل از شبکه معمولا برای مواردی چون باغ، ویلا، دامداری، زنبورداری و … که به هر دلیلی، امکان خرید برق از شبکه را ندارند؛ موضوعیت می‌یابد. به عنوان مثال یک دامداری را در نظر بگیرید که نزدیکترین شبکه با آن 5 کیلومتر فاصله دارد که معمولا در چنین مواردی، خرید برق از شبکه چندان به صرفه نیست و عملا امكان استفاده از ساير راهكارها نظير موتور برق نيز به دليل معايبي كه دارد همانند نياز به سوخت، سروصدا، آلودگي، هزينه بالاي نگهدراي و تعميرات و … وجود ندارد. شکل زیر نمایی از یک سیستم منفصل از شبکه را نشان می‌دهد.
تجهیزات اصلي سيستم منفصل از شبكه
مهم‌ترين تجهيزات مورد استفاده در اين سيستم عبارتند از:
- پنل خورشيدي: پنل خورشيدي با دريافت تابش از خورشيدي و تحت اثري با عنوان اثر فتوولتاييك، آن را تبديل به برق مي‌نمايد. شايان ذكر است برق توليدي پنل‌هاي خورشيدي به صورت مستقيم يا همان DC است.
- باتري خورشيدي: پنل‌ها فقط در طول روز انرژي خورشيدي را دريافت و آنرا تبديل به برق مي‌نمايند؛ اما معمولا برق مصرفي ويلاها و باغ‌ها شب‌هنگام اتفاق مي‌افتد. بنابراين بايد برق توليدي در طول روز در يك ذخيره‌سازي، ذخيره تا شب بتوان از آن استفاده نمود. باتري‌ها وظيفه ذخيره‌سازي برق توليدي را بر عهده دارند.
- شارژكنترلر خورشيدي: شارژ باتري به صورت مستقيم از پنل مي‌تواند منجر به كاهش طول عمر باتري و حتي آسيب ديدن لحظه‌اي آن گردد. به همين منظور و براي كنترل شارژ باتري از وسيله‌اي تحت عنوان شارژكنترلر استفاده مي‌شود. شارژكنترلرها وظيفه شارژ يكنواخت باتري و جلوگيري از اُورشارژ شدن باتري را بر عهده دارند.
- اينورتر: برق توليدي توسط پنل‌ها و همچنین برق ذخیره‌شده در داخل باتری از نوع مستقیم (DC) است در حالیکه برق مصرفی ما از نوع متناوب یا همان AC است. در نتیجه باید مبدلی وجود داشته باشد تا بتواند این تبدیل برق را انجام دهد. ذکر این نکته خالی از لطف نیست که اگر تمامی مصارف شما از نوع DC بود عملا نیازی به اینورتر ندارید.
- ساير تجهيزات: سایر تجهیزات مورد استفاده در این سیستم‌ها عبارتند از استراکچرهای نگهدارنده، سیم و کابل، فیوزها و …، که هر یک وظیفه‌ای خاص بر عهده دارند.
انتخاب صحیح تك تك اين تجهیزات چون زنجیري به هم پيوسته بوده و تصميمات نادرست در مورد هر يك از تجهيزات، مي‌تواند عملكرد كل سيستم را مختل نمايد. اين موضوع در سيستم‌هاي متصل به شبكه منجر به كاهش برق توليدي و در نتيجه كاهش درآمد نيروگاه گرديده و در سيستم‌هاي منفصل از شبكه منجر به آن خواهد شد كه مشتري در برخي اوقات بي‌برق بماند.