سرویس تجدیدپذیر: خورشيد به عنوان يك منبع بي پايان انرژي مي تواند حل كننده مشكلات موجود در زمینه انرژي و محيط زيست باشد . 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.

سیستم‌های خورشیدی جهت مصارف عمومی و کشاورزی، بصورت نیروگاههای مستقل از شبکه سراسری یا سیستمهای متصل به شبکه سراسری با ساختار نصب ثابت و یا متحرک در واحدهای کوچک باتوان پائین جهت تامین انرژی الکتریکی مورد نیاز ماشین حساب‌های کوچک تا سیستم‌های بزرگ نیروگاهی به کار می رود.

هر متر مربع از سطحی که خورشید – در یک روز بدون ابر و آلودگی بر آن می‌تابد حدودا ۱۰۰۰ وات توان تابشی دریافت می‌کند. میزان تابش متوسط در ایران در حدود ۹۵۰ وات بر متر مربع است. پنل‌های خورشیدی موجود در بازار تجاری، راندمان حدود ۱۷ تا ۲۲ درصد دارند و با توجه با اینکه تمامی سطح یک پنل خورشیدی شامل سیلیکون‌های دریافت انرژی نیست، هر متر مربع از این پنل‌ها حدود ۱۵۰ تا ۳۰۰ وات دریافت انرژی می‌توانند داشته باشند. البته باید توجه کرد که این مقدار انرژی در صورت تابش عمود نور خورشید به پنل است و زاویه پنل‌ها در فصول مختلف سال باید تنظیم بشود. پنل‌های خورشیدی تجاری عموما بالای ۳۰۰ وات هستند.

انواع سیستم برق خورشیدی مورد استفاده در یک خانه:

1- متصل به شبکه (On Grid): در سیستم متصل به شبکه برق تولید شده از انرژی خورشید به شبکه برق سراسری تزریق خواهد شد. در حقیقت در این سیستم کاربر برق تولیدی خود را به سازمان انرژی های تجدیدپذیر و بهره وری انرژی ایران (ساتبا) که دولتی است می فروشد. در این روش، برق تولید شده پس از تبدیل شدن بوسیله اینورتر مخصوص سیستم های متصل به شبکه و با استفاده از کنتورهای مخصوص، به شبکه برق سراسری تزریق خواهد شد. در این حالت کاربر در حقیقت یک نیروگاه کوچک خورشیدی در خانه خود احداث نموده است که با توجه به سرمایه و فضا می تواند از 1 تا 200 کیلووات در خانه نیروگاه احداث نماید.

2- منفصل از شبکه (Off Grid): در این نوع سیستم، برق تولید شده از پنل خورشیدی، وارد باتری شده و در آن ذخیره می گردد. سپس 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. در این روش یک کاربر می تواند همه یا بخشی از برق خانه خود را با استفاده از برق خورشیدی تامین نماید. در ادامه به توضیح سیستم برق خورشیدی منفصل از شبکه و همچنین برآورد هزینه برای یک خانه پرداخته می شود.

اجزای سیستم فتوولتائیک عبارتند از:
پنل (سلول های فتوولتائیک): این سلول ها مربع های نازک دیسک ها یا فیلم هایی از جنس نیمه هادی هستند که ولتاژ و جریان کافی را در زمان قرار گرفتن در معرض تابش نور خورشید تولید می کند. پنل‌های خورشیدی متداول به دو نوع مونو کریستال و پلی کریستال تقسیم می‌شوند. پنل‌های مونو کریستال کمی بهتر از پنل پلی کریستال می‌باشند.

پنل‌های معمول برای یک سیستم خورشیدی خانگی در انواع ۲۵۰ و تا بالای ۵۰۰ واتی می‌باشد.ابعاد آن‌ها ۲ متر در ۱ متر (یا ۱.۷ متر در ۱ متر) می‌باشد و به دو نوع منوکریستال و پلی کریستال تقسیم می‌شوند.

در نوع متصل به شبکه، برق تولیدی از پنل خورشیدی به طور مستقیم به اینورتر وارد می‌شود. بنابراین این اینورتر با اینورترهای معمولی متفاوت است. زیرا برق تولید شده از پنل به دلیل تاثیرات شرایط محیطی مانند تغییرات تابش نور خورشید همیشه در حال تغییر است. پس اینورتر با یک توان ورودی یکنواخت روبرو نیست و در نتیجه باید الگوی خاصی برای تبدیل برق مستقیم به برق متناوب داشته باشد. در نتیجه قیمت اینورتر خورشیدی نسبت به اینورتر معمولی بالاتر است.

در نوع منفصل از شبکه، اینورتر برق ذخیره شده در باتری را از ۱۲ ولت مستقیم به ۲۲۰ ولت متناوب تبدیل می‌کند تا مناسب برای استفاده در وسایل برقی خانه شود. اینورتر‌ها هرچه قدر شکل تبدیلشان سینوسی‌تر باشد، بهتر خواهند بود. این اینورتر‌ها مانند اینورتر متصل از شبکه نیستند، زیرا برق یکنواخت باتری را تبدیل خواهند کرد.

برای انتخاب اینورتر دو پارامتر بسیار مهم را باید در نظر گرفت:
ولتاژ ورودی به اینورتر و توان خروجی از اینورتر
ولتاژ ورودی به اینورتر منفصل از شبکه مربوط به ولتاژ باتری و در نوع متصل به شبکه مربوط به ولتاژ پنل است. توان خروجی از اینورتر هم مربوط است به حداکثر توانی که سیستم برای آن طراحی شده است. این توان برای سیستم‌های منفصل از شبکه معمولا در اینورتر‌ها از ۲۰۰ وات تا ۷۰۰۰ وات می‌باشد.

در جدول زیر مشخصات فنی چند اینورتر نمایش داده شده است.

شارژ کنترلر: شارژ کنترلر وظیفه شارژ باتری ها را از منبع پنل خورشیدی بر عهده دارد. در حقیقت شارژ کنترلر همان شارژر باتری است اما شارژ کنترلر خورشیدی غیر از اینکه باید الگوی شارژ یک باتری را رعایت نماید ( شایان ذکر است که شارژ کنترلر باتری سرب اسیدی با باتری لیتیمی متفاوت است و این به دلیل تفاوت الگوی شارژ شدن این دو باتری است) باید خود را با توان متغیر یک پنل خورشیدی نیز وفق دهد. از این منظر شارژ کنترلر خورشیدی نیز نسبت به یک شارژ کنترلر معمولی گرانتر است.

برای انتخاب شارژ کنترلرها نیز باید دو پارامتر ولتاژ باتری و توان پنل را لحاظ  نمود.

 چند مدل مناسب شارژ کنترلر خورشیدی عبارتند از EP Solar، Carspa و Phocos می‌باشند.

شارژ کنترلرها انواع مختلفی بر اساس ولتاژ ( معمولا ورودی 12 یا 24 ولت مستقیم) و توان  یا جریان خروجی  ( از 5 آمپر تا 40 آمپر) دارند اما به طور کلی می‌توان آنها را به دو دسته PWM و MPPT تقسیم نمود. در مدل MPPT شارژ کنترلر با اتخاذ الگویی همیشه با تغییر در ولتاژ و جریان تولید شده از پنل خورشیدی، در توان ماکزیموم کار خواهد کرد. بنابراین مدل MPPT گرانتر از مدل PWM می باشد.

در جدول زیر مشخصات فنی چند شارژ کنترلر نمایش داده شده است.

باتری: آخرین جز یک سامانه خورشیدی منفصل از شبکه، منبع ذخیره سازی توان تولیدی توسط پنل خورشیدی است که همان باتری‌های قابل شارژ می‌باشد.

باتری مناسب سیستم خورشیدی به دو نوع لیتیمی و سرب اسیدی تقسیم می‌شوند. البته برای یک سامانه خورشیدی مورد نیاز یک خانه از باتری‌های اسیدی استفاده می‌شود. باتری‌های اسیدی متداول در حال حاضر از نوع ژله‌ای می‌باشند.

جدول زیر نشان دهنده طول عمر قطعات مورد استفاده می‌باشد.

محاسبه هزینه تامین برق خانه با استفاده از  سیستم خورشیدی
محاسبه مقدار توان سلولهای خورشیدی است با توجه به محل جغرافیایی که قرار است پنل های فتوولتاییک در آن محل نصب شوند از اهمیت قابل توجهی برخوردار است. چراکه 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 زیادی بر طراحی پانل ها از لحاظ ظرفیتی خواهد داشت.

برای محاسبه توان مورد نیاز ابتدا باید میزان مصرف انرژی خانه را بدست آورد. این میزان بر روی قبوض برق درج شده است و هر کاربر می‌تواند از طریق قبض برق خود میانگین مصرف ماهانه خود را بدست آورد. اما به طور میانگین برای یک خانه ۹۰ متری این مقدار به طور متوسط سالانه در حدود ۱۶۵ کیلووات ساعت در ماه یا به عبارتی در حدود ۵/۵ کیلووات ساعت در روز می‌باشد. البته در روز‌های تابستان که کولر روشن خواهد شد این مقدار بیشتر می‌شود و نوع کولر آبی یا گازی توان متفاوتی را مصرف می‌کنند. حال اگر کاربری بخواهد از نیروی خورشیدی برای خانه خود استفاده نماید با توجه به لوازم برقی می‌بایست توان مصرفی روزانه خود را بدست آورد.

طبق داده‌های تجربی بدست آمده از یک نیروگاه خورشیدی در تهران یک پنل خورشیدی ۲۵۰ واتی می‌تواند به طور متوسط بین ۱۲۰۰ تا ۱۷۰۰ وات ساعت در روز برق تولید نماید؛ بنابراین برای اینکه بتوان حداقل برق مورد نیاز یک خانه را تامین نمود باید از ۴ پنل خورشیدی ۲۵۰ واتی یا به عبارتی یک کیلووات پنل استفاده نمود. در این حالت در روز تقریبا بین ۳۸۰۰ تا ۴۸۰۰ وات ساعت برق تولید خواهد شد.

منبع: باشگاه خبرنگاران