واحد انرژی های نو و تولیدات پراکنده شرکت مهندسی رسا سیستم مهرگان در بخش های مختلف صنعتی، تجاری، مسکونی و کشاورزی اقدام به انجام کلیه مراحل مربوط به نصب و راه اندازی انواع مختلف انرژی های نو کرده است. در همین راستا با توجه به تخصصی بودن بخش های مختلف مراحل و نحوه انجام کلیه پروژه های مربوط به انرژی های نو و هزینه های مربوط به هر بخش اورده شده است. علاوه بر این در این بخش روند طراحی و اجرای پروژ های مربوط به انرژی های نو، تولیدات پراکنده و انواع مختلف سیستم های ذخیره کننده انرژی آورده شده است.
یکی از مهمترین اجزای یک سیستم خورشیدی جدا از شبکه سراسری برق (آفگرید سولار پاور سیستم – of-grid solar power system) باتری خورشیدی و تجهیزات ذخیره سازی انرژی برق برای استفاده در طول شب و در زمان عدم وجود تابش خورشید میباشند. در یک سیستم خورشیدی، پنل خورشیدی از کمترین هزینه نگهداری و باطری خورشیدی از بالاترین هزینه نگهداری برخوردار است. باطریهای مصرفی در سیستمهای سولار باید از کیفیت بالایی برخوردار باشند تا بتوانند تحمل شارژ و دشارژهای روزانه و همچنین شوکهای وارده به سیستم را داشته باشند. معمولا در سیستمهای انرژی خورشیدی متصل به شبکه سراسری برق (آنگرید سولار پاور سیستم – on-grid solar power system) ، سیستم به گونهای طراحی میگردد که نیاز به باطری خورشیدی و تجهیزات ذخیره سازی نداشته باشد و تولید برق در طول روز برای چنین سیستمهایی پیشنهاد میشود، تا از سربار هزینههای اضافی بابت نگهداری باطری جلوگیری شود.
باطریهای خورشیدی یک سیستم سولار با وات بالا و توان خروجی زیاد، باید تعدادشان زیاد باشد و در نتیجه از حجم بالا و سرهمبندی پیچیده تری برخوردارند. برای نگهداری مجموعه باطریهای چنین سیستمهای خورشیدی وات بالا، باید حتما از محفظههای مخصوص به نام کابینت باطری استفاده نمود.
شرکت رسا سیستم مهرگان یکی از شرکت های پیشرو در توسعه انرژی خورشیدی در ایران می باشد.
دپارتمان انرژی خورشیدی شرکت مهندسی رسا سیستم مهرگان متشکل از جوانانی با استعداد، خلاق و متخصص می باشد و از یک شبکه داخلی توسعه یافته در تجدیدپذیر بهره می برد.
ما همزمان با توسعه ی پروژه هایمان به رشد و توسعه صنعت انرژیهای تجدید پذیر در ایران می اندیشیم.
فتوولتائیک یا فتوولتائی به مفهوم تولید مستقیم الکتریسیته از نور می باشد. نخستین پایه گذار و مبتکر این پدیده، «ادموند بکرل» فرانسوی است که در سال ۱۸۳۹ با چاپ یک مقاله، کشف آن را نوید داد.در ادامه راه وی، در سال ۱۸۷۷ دو پژوهشگر دیگر به نامهای «آدامز» و «دی»، تحقیقات او را پی گرفته و چند سال بعد یک مهندس آمریکایی به نام «فریتس»، یافته های جدیدی را به اندوخته های محققان قبلی افزود و سرانجام در سال ۱۹۴۸ و با ظهور نیمه هادیها و به خصوص ابداع ترانزیستور،
فصل نوینی در علم الکترونیک پا به عرصه وجود گذاشت. کمی بعدتر در اوایل سال ۱۹۵۳ یک تیم تحقیقاتی متشکل از سه اندیشمند به نامهای «پیرسون»، «چاپین» و «فولر»، داشته های محققان پیشین را تکمیل کرده و تولد نخستین سلولهای خورشیدی را به جامعه ی علمی و صنعتی جهان بشارت دادند. پنج سال پس از ساخت این سلولها، یعنی در سال ،۱۹۵۸ آنها بر روی یک ماهواره ی
فضایی آمریکا به نام «ونگارد۱» نصب شده و عملاً از برق تولیدیشان استفاده کردند. سلولهای فتوولتائی یا خورشیدی، کریستالهای ظریفی هستند که از لایه های بسیار نازکی از مواد نیمه هادی خاص ساخته شده اند. خوشبختانه مهمترین عنصری که در ساخت این سلولها به کار میرود دومین عنصر فراوان پوسته ی زمین، یعنی سیلیکون است. سلولهای اشاره شده، برای تولید برق، به تابش
نور خورشید نیاز دارند و به این لحاظ، کارآیی و بازدهی آنها در مناطقی از دنیا که با تابش های شدیدتر و طولانی مدت تری مواجهند، بیشتر است. لازم به ذکر است که انرژی رایگان و لایزال دریافتی از خورشید در کره زمین، بالغ بر ۱۰۰۰۰ برابر مصرف سوخت های هسته ای و فسیلی فعلی بوده و از این لحاظ هیچگونه کمبودی احساس نمیشود.
به سه دلیل عمده، بهره گیری از انرژی خورشید در تولید برق، در هزاره سوم، به صورت جدی تری در دستور کار بسیاری از کشورهای پیشرفته صنعتی قرار گرفته است. پیش از همه، این فناوری، فاقد هرگونه آلودگی بوده و هیچ پیامد زیست محیطی خاصی را به دنبال ندارد. دوم، سلولهای خورشیدی فاقد قطعات و ساز و کارهای مکانیکی اند و به این لحاظ، عملکرد آنها با حداقل فرسایش و استهلاک همراه بوده و نیازی به تعویض و سرویس های منظم و دوره ای ندارند و بالاخره، ذخایر سوختهای فسیلی
جهان به سرعت رو به اتمام است و براساس گزارش های مختلف، در یک قرن آینده و به تدریج به اتمام می رسند.
البته برق تولیدی یک سلول خورشیدی واحد، جزئی و مختصر بوده و در نگاه اول به نظر میرسد که توان مزبور، فاقد کارایی و تأثیر قابل ملاحظه است و نهایتاً از آن میتوان برای فعالسازی وسایل کم مصرفی همچون یک ماشین حساب بهره گرفت. هر چند که این فکر، تصور نادرستی بوده و با اتصال تعدادی از این سلولها به یکدیگر به راحتی میتوان به انرژی مورد نظر دست یافت و تنها محدودیت
پیشرو، بعد از بالا رفتن قیمت، سنگینی وزن و افزایش فضای مورد نیاز برای جا دادن آنها میباشد. با اصلاح فناوری ساخت و ابداع روش های جدیدتر و سیر صعودی میزان تولید و همه گیر شدن استفاده از پنل های خورشیدی در کارهای خانگی، تجاری و صنعتی، طبیعتاً قیمت آنها هم کاهش یافته و این روند نزولی دنبال خواهد شد.
انرژی خورشیدی در ایران
طبق آمارهواشناسی ایران اگر توجهی به میزان تابش خورشید در این کشور داشته باشیم درخواهیم یافت، که شهرهای بزرگ و کوچک ایران بطور متوسط از۲۵۰ تا ۲۹۱ روز آفتابی در سال برخوردارند که این امر بیانگر پتانسیل بسیار بالای انرژی خورشید در کشور ما است. یکی از مدیران ارشد صنعت برق در همین زمینه گفتند: تابش آفتاب در ایران با تابش آفتاب در کشورهایی نظیر عربستان بسیار متفاوت است چرا که آفتاب عربستان گرمایی بیشتری دارد درحالی که تابش آن در ایران مطبوع است. وی تصریح می دارد که این تفاوت تابش سبب می شود بتوانیم از انرژی خورشید برای تولید برق با بهره گیری از سیستم های فتوولتائیک نهایت بهره را بگیریم چرا که این سیستم ها در مقابل گرمای زیاد راندمان کمتری دارند. این کارشناس صنعت برق ایران با اشاره به اینکه اگر یک سیستم فتوولتائیک با ظرفیت تولید یک کیلووات داشته باشیم می توانیم ۱۶ تا ۱۹ درصد راندمان از آن داشته باشیم همچنین می گوید: درحالی که این درصد در کشورهای اطراف ایران به ۱۴ تا ۱۵ درصد بیشتر نمی رسد به عبارت ساده تر ایران باصرفه ترین و اقتصادی ترین کشور منطقه برای بهره گیری از انرژی خورشیدی است. سرمایه گذاری اولیه برای تولید انرژی از طریق سیستم های فتوولتائیک در گذشته بالا بود ولی در سال های اخیر با رشد تکنولوژی و ارزان سازی خوشبختانه سرمایه گذاری در زمینه انرژی خورشیدی اقتصادی است و آینده بسیار خوبی در انتظار انرژی خورشیدی است. با توجه به اینکه کشور ما از نظر تابش انرژی خورشید پتانسیل خوبی را داراست و زمین هایی در کشور با وسعت زیادی وجود دارد که ظرفیت کشاورزی ندارند، بهترین کار در این مناطق بهره گیری از انرژی خورشیدی است. وضعیت کشورایران از لحاظ سوق الجیشی نیز به گونه ای است که می تواند گذرگاه انرژی باشد، چون تمامی کشورهای اطراف نیازمند انرژی برق هستند و اگر بتوانیم تولید انرژی را در کشور زیاد کنیم، صادرات آن بسیار سودآور است و انرژی خورشیدی از آن دسته انرژی هایی است که آینده خوبی دارد. از انرژی خورشیدی می توان در صنایع، خانگی و … استفاده کرد به خصوص در روستاها و مناطق دورافتاده که برق رسانی به آنها کار دشواری می باشد که با این سیستم به راحتی برق رسانی به آنها امکان پذیر می شود. یکی از مزایای بهره گیری از انرژی خورشیدی این است که ضرورتی ندارد که به صورت تجمعی ایجاد شود بلکه می توان به صورت پراکنده نیروگاه هایی با ظرفیت ۴۰۰ کیلووات، ۵۰۰ کیلووات، یک مگاوات، دو مگاوات ایجاد کنیم که برق تولیدی از آنها به شبکه ارسال می شود و از طریق شبکه در سراسر کشور به دست مصرف کننده می رسد. بنابراین در مناطق حساس و استراتژیک از نظر پدافند غیرعامل در مواقعی که بحران اتفاق می افتد تامین برق آنها ضروری است، از انرژی خورشیدی بهره گیری کنیم. اخیرا دو برنامه توسط مجلس شورای اسلامی و وزارت نیرو برای سرعت رشد بهره گیری از نیروگاه های خورشیدی، تدوین شده است. به این معنی که برای بخش خصوصی تمهیداتی قایل شده است و همکاری لازم با آنها انجام می شود تا یک نیروگاه خورشیدی را که می توانند سرمایه گذاری و ایجاد کنند و برای آنها پروانه تاسیس صادر می شود که از طریق این پروانه می توانند یک سری تسهیلات را که مجلس شورای اسلامی در نظر گرفته بهره گیری کنند و زمانی که کار احداث نیروگاه به پایان رسید و به شبکه متصل شد، کنتوری نصب می شود و انرژی تولید شده را اندازه می گیریم و هر کیلووات آن به مبلغ ۴۶۶۰ ریال از آنها خریداری می شود که آنها به راحتی می توانند در کوتاه مدت سرمایه خود را به دست آورند. برنامه دیگری که برای تسری و توسعه ایجاد نیروگاه های خورشیدی پیش بینی شده است که مردم راغب به بهره گیری از انرژی خورشیدی شوند به این صورت است که هر متقاضی که برای این کار ثبت نام کند معادل ۵۰ درصد یعنی ۵/۴ میلیون تومان به ازای هر کیلووات، وام بلاعوض پرداخت خواهد شد و مابقی را باید متقاضی سرمایه گذاری کند. یکی دیگر از مزایای نیروگاه های خورشیدی، نحوه نگهداری آنهاست که بسیار ساده و با کمک یک کنترلر امکان پذیر است.
اجزاء یک سیستم خورشیدی منفصل از شبکه:
برای راه اندازی یک سیستم خورشیدی و تامین برق مورد نیاز از خورشید نیاز به قطعات زیر داریم:
۱-پنل خورشیدی
۲-شارژ کنترلر
۳-باطری
۴-اینورتر
جزئیات هر یک از قطعات بالا را با هم مرور می کنیم.
پنل خورشیدی:پنل های خورشیدی یا صفحات خورشیدی از کنار هم قرار گرفتن سلول های خورشیدی به وجود می آیند که جنس آن ها از نیمه هادی ها بوده و برای تبدیل انرژی خورشیدی به الکتریسیته مورد استفاده می گیرند که میزان انرژی تولیدی این صفحات به ابعاد آن ها و تکنولوژی ساخت آن ها بستگی دارد همچنین برای دست یافتن به انرژی بیشتر می توان از چند صفحه استفاده نمود.
صفحات خورشیدی از نظر تکنولوژی ساخت به سه دسته تقسیم می شوند.
شارژ کنترلر:شارژ کنترلر قطعه ای است که بین پنل خورشیدی و باطری قرار میگیرد و یک مبدل DC به DC است که برای بهینه سازی و افزایش طول عمر باطری به کار میرود.
نحوه عملکرد:اگر باطری مستقیما به پنل متصل شود عمر آن کاهش میابد مگر در حالتی که جریان تولیدی توسط پنلهای PV برابر ۱/۵% جریان مجاز باتری یا کمتر از آن باشد.شارژ کنترلر دارای وظایف زیر است:
۱-ولتاژ باتری را بررسی می نمایند و هرگاه که ولتاژ باتری زیادتر از حد شود، جریان شارژ را متوقف میکند.
۲-بیشتر کنترلرها وقتی ولتاژ به حد تعیین شده ای میرسد به راحتی میتوانند باز شوند و یا این که جریان میان باتری و PV را محدود نمایند و هنگامی که ولتاژ باتری پائین بیاید دوباره به مدار برگردانده میشود.ولتاژ حد در بعضی از کنترلرها قابل تنظیم است و در برخی دیگر توسط کارخانه سازنده از پیش تنظیم گردیده است.
۳-کنترلر همچنین از جریان معکوس در هنگام شب جلوگیری می نماید.جریان معکوس،مقدار جریانی است که هنگام شب در جهت معکوس از پانل می گذرد و باتری را تخلیه می کند.اما این توان تلف شده قابل صرف نظر کردن است.تنها در مورد سیستم های PV بزرگ این جزیان محسوس است.تقریبا تمامی کنترلرها به طور اتوماتیک این جریان را کنترل می نمایند.
باتری:باتریها انرژی الکتریکی را به صورت شیمیایی در خود ذخیره می کنند. در سامانه های فتوولتاییک باتری ها وظیفه پشتیبانی در طول شب و در روزهای ابری را به عهده دارند. از آنجا که توان خروجی صفحات فتوولتاییک در طول روز متغییر میباشد، 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.در این سیستم برای افزایش ولتاز باطری ها را با یکدیگر سری و برای افزایش جریان آن ها را با هم موازی می کنند.
اینورتر:در صورتی که بار ما DC باشد نیازی به اینورتر نمی باشد و می توان مستقیما از برق باتری استفاده نموده ولی در صورتی که نیاز باشد یک مصرف کننده AC را تغذیه کنیم باید ابتدا برق DC توسط اینورتر به AC تبدیل نماییم سپس استفاده نماییم.
ویدئوی زیر را ببینید:
مزایای انرژی خورشیدی:
تجدید پذیر بودن :
ما می توانیم از انرژی خورشیدی تا زمانی که خورشید وجود دارد استفاده کنیم (با توجه به گزارش ناسا در حدود ۶٫۵ میلیارد سال دیگر) ولی باید گفت قبل از نابود شدن خورشید زمین از بین خواهد زیرا دانشمندان تخمین زده اند که خورشید حدود ۵ میلیارد سال دیگر زمین را خواهد بلعید .
فراوانی :
پتانسیل انرژی خورشیدی مافوق تصور ماست . بر روی سطح زمین در حدود ۱۲۰٫۰۰۰ تراوات انرژی از پرتوهای خورشید تابیده می شود یعنی ۲۰٫۰۰۰ هزار بار بیشتر از انرژی مورد نیاز برای زمین .
این انرژی را نمی توان محدود به کشور خاصی کرد و تمام کشورهای دنیا می توانند از این انرژی استفاده کنند .
پایداری :
انرژی که هم تجدیدپذیر باشد و هم به وفور بر روی زمین موجود باشد پس پایدار نیز هست .
دوستدار محیط زیست :
با توجه به اینکه انرژی تولید شده توسط خورشید (هر دو نوع حرارتی و الکتریسته) فاقد آلودگی می باشد این انرژی در زمره انرژی های پاک قرار می گیرد .
می دانیم که هر چقدر که از انرژی خورشیدی یا سایر منابع تجدیدپذیر فاقد آلودگی استفاده کنیم میزان استفاده از منابع انرژی غیر تجدیدپذیر کاهش می یابد که این خود یک گام موثر در کاهش گازهای گلخانه ای و کاهش تغییرات اب و هوایی است .
دسترسی آسان :
انرژی خورشیدی در تمام دنیا قابل دسترس است و مانند بعضی از انرژی ها (انرژی هسته ای ) که فقط در دسترس تعدادی کشور است نمی باشد . می توان گفت که این انرژی به سبب نصب اسان و قابلیت نصب در همه ی شرایط اب و هوایی یکی از بهترین منابع قابل دسترس در همه جا می باشد .
انرژی خورشیدی را می توان انرژی مردمی نیز نام برد زیرا در دسترس عموم مردم هست و نیاز به گرفتن مجوز از دولتها برای نصب ان نیست .
کاهش هزینه ها:
یکی از مهمترین مزایای این سیستم کاهش هزینه ها و حتی فروش برق اضافه تولیدی به شبکه برق می باشد.
کاربری های متفاوت:
انرژی خورشیدی کاربرد های زیادی دارد مانند برق رسانی به مکان هایی که شبکه برق در انجا وجود ندارد، استفاده برای شیرین کردن اب یا گرم کردن اب برای مصارف گرمایی و …
استفاده چند گانه :
در بعضی موارد می توان از صفحات خورشیدی(پنل خورشیدی) استفاده های دیگری نیز کرد مانند نصب بعنوان سقف پارکینگ و یا استفاده بعنوان سایه بان، که امروزه به دلیل کمبود فضای نصب و صرفه جویی در هزینه ها این نوع نصب رو به گسترش است به طوری که در بیشتر شرکت های بزرگ و کارخانه ها این نوع نصب بیشتر ترجیح داده می شود .
بی سر و صدا بودن :
با توجه به اینکه در سیستم های خورشیدی هیچ گونه قطعه متحرکی وجود ندارد این سیستم ها هیچ گونه سر و صدایی ندارند که این خود یک مزیت خوب برای این سیستم هاست که می توان انها را در هر مکانی نصب کرد حتی بر روی بیمارستان ها برای تامین برق اضطراری انها .
حمایت از طرف دولت ها :
دولت ها به دلایل زیر از انرژی خورشیدی حمایت می کنند :
– با توجه به اینکه انرژی خورشیدی یک انرژی پاک محسوب می شود و امروزه همه ی دولت ها درگیر مسایل زیست محیطی هستند این انرژی یکی از گزینه ها برای کم کردن الودگی زیست محیطی است .
– یکی از دلایل دیگر را می توان رغبت دولت ها به خصوصی سازی عنوان کرد که در بحث انرژی یکی از گزینه ها برای خصوصی سازی را می توان انرژی خورشیدی عنوان کرد .
– دلیل دیگری که می توان عنوان کرد صرفه جویی در هزینه هاست مثلاً اگر دولت بخواهد یک روستا که در وسط کوهستان قرار دارد برق رسانی کند هزینه ان خیلی بیشتر از نصب سلول خورشیدی برای ان مکان است .
تعمیر و نگهداری کم :
طبق گفته اکثر کارشناسان این صنعت، انرژی خورشیدی تعمیر و نگهداری خیلی کمی دارد تا حدی که می توان گفت برای مصارف مسکونی فقط باید سالی چند بار صفحات را تمیز کنند.
مصارف و کاربردهای فتوولتائیک (پنل های خورشیدی)
الف) مصارف فضانوردی و تامین انرژی مورد نیاز ماهوارهای جهت ارسال پیام
ب) روشنایی خورشیدی – در حال حاضر روشنایی خورشیدی بالاترین میزان کاربرد را در سراسر جهان دارد سالانه دهها هزار نمونه از این سیستم در سراسر جهان نصب و راه اندازی میشوند. (مانند تأمین برق خیابانها – پارکها – جادهها – تونلها و تامین برق پاسگاههای مرزی که دور از شبکه برق هستند).
ج) سیستم تغذیه کننده یک واحد مسکونی – انرژی مورد نیاز کلیه لوزام برقی منازل شهری و روستایی را میتوان با استفاده از پنلهای فتوولتائیک و سیستمهای ذخیره کننده تأمین نمود.
د) چراغهای ترافیکی و دوربین های تردد شمار
ﻫ) سیستم چراغ چشمک زن – بر روی دکل های آنتن سازمان منابع طبیعی استان سمنان و پشتیبانی وزارت صنایع دفاع و در پناه گاه های فدراسیون کوهنوردی از آن استفاده شده است.
و) حفاظت کاتودیک خطوط لوله نفت و گاز – هم اکنون شرکت ملی گاز ایران از این سیستم در بعضی نقاط استفاده می نماید، و هم اکنون قرار است در طراحی یکی از پروژه های حفاظت کاتدی طرحهای نفت و گاز استفاده از پنلهای خورشیدی در نظر گرفته شود.
ز) سیستم پمپاژ خورشیدی – قابلیت استحصال آب از چاهها – قنوات – چشمهها – رودخانهها و سایر مصارف عمومی را دارا می باشد.
ک) سیستم های پشتیبانی امداد جادهای
ل) تغذیه کننده ایستگاههای مخابراتی – زلزله نگاری -رادار و دستگاه های بی سیم نیروی هوایی ارتش – سپاه پاسداران و نیروهای انتظامی
م) ماشین حساب – ساعت – رادیو – ضبط صوت و وسایل بازی کودکان
ن) یخچالهای خورشیدی – جهت سرویس دهی و ارائه خدمات بهداشتی در مناطق دورافتاده استفاده می شود.
ح) سیستم تغذیه کننده پرتال یا قابل حمل – بازده توان این سیستم از ۱۰۰ وات تا ۱ کیلووات میباشد.
ت) نیروگاههای فتوولئاتیک – هم اکنون در بسیاری از کشورهای جهان نیروگاه های فتوولتائیک در واحدهای کوچک و بزرگ به صورت اتصال به شبکه و یا مستقل نصب و راه اندازی شده است.