پنل خورشیدی پرتابل فوتون ساخت ایران میباشد و ازقیمت بمراتب کمتری نسبت به نمونه های خارجی برخوردار است.

پنل خورشیدی فوتون از تولیدات این شرکت(پیشروالکتریک غرب)میباشد.

پنل خورشیدی مسافرتی فوتون کاملا پرتابل و بسادگی قابل حمل است.

پنل خورشیدی سیار فوتون در توانهای ۳۰ وات – ۶۰ وات – ۹۰ وات و ۱۵۰ وات و بنا بر سفارش مشتری در توانهای بالاتر هم توسط این شرکت ارائه میگردد.

پنل پرتابل فوتون از نوع مونو کریستال با بازدهی بالا میباشد.

پنل پرتابل ایرانی فوتون دارای عمر مفید بالای ۲۰ سال است.

محاسبات برق خورشیدی:

مقدمه:

فتوولتاییک یا به اختصار PV، یکی از انواع سامانه‌های تولید برق از انرژی خورشیدی می‌باشد.

در این روش با بکارگیری سلول‌های خورشیدی، تولید مستقیم الکتریسیته از تابش خورشید امکان‌پذیر می‌شود.

سلول‌های خورشیدی از نوع نیمه رسانا می‌باشند که ازسیلیسیوم یعنی دومین عنصر فراوان پوسته زمین ساخته می‌شوند.

وقتی نور خورشید به یک سلول فتوولتاییک می‌تابد، بین دو الکترود منفی و مثبتاختلاف پتانسیل بروز کرده و این امر موجب جاری شدن جریان بین آن‌ها می‌گردد.

می‌توان فتوولتایک را در دسته فناوری‌های انرژی‌های تجدید پذیر (نوشو) قرار داد.

عنصر اصلی فناوری فتوولتاییک، سلول خورشیدی است.

سلول‌های فتوولتاییک (PV) که عموم آن را با نام سلول‌های خورشیدی می‌شناسند،

از مواد نیمه رسانای حالت جامد تشکیل شده‌اند.

سیلیکون، عمومی‌ترین ماده نیمه رسانا است که به واسطهٔ فراوانی آن در سلول‌های PV مورد استفاده قرار می‌گیرد.

اگر چه سیلیکون عنصر فراوانی است و درصد زیادی از پوسته زمین را تشکیل می‌دهد،

ولی سلول‌های سیلیکونی به خاطر فرایند ساخت و خالص سازی سیلیکون، قیمت بالایی دارند.

سلو ل‌های فتوولتائیک با استفاده از اشعه خورشید و سلو ل‌های خورشیدی، و با ایجاد اختلاف فشار الکتریکی در نیمه هادی‌هایی که به‌طور مناسب ساخته شده‌اند الکتریسیته تولید می‌شود.

امروزه مؤثرترین و ارزان‌ترین سلو لهای خورشیدی ماده‌ای به نام سیلیسم می‌باشد.

ماسه یکی از منابع مهم سیلیسم بوده که پس از پالایش آن کریستال‌های سیلیسم بدست می‌آید و پس از بریده شدن به صورت صفحه آماده می‌شود.

به عبارت دیگر سلول‌های فتوولتائیک که گاه نام سلول‌های خورشیدی نیز به آن اطلاق می‌گردد از پولک‌هایی ساخته می‌شوند که نور را مستقیماً به الکتریسیته تبدیل می‌کند.

این پولک‌ها همانند ترانزیستور معمولاً از لایه‌های نازک یک ماده نیمه هادی مانند سیلیکان با مقادیر کمی افزودنی‌های خاص به منظور ایجاد مازادی از الکترون در یک لایه و کمبودی از الکترون در لایه دیگر ساخته می‌شوند.

فوتون‌های نور در یک لایه الکترو ن‌های آزاد را به وجود می‌آورند و یک رشته هادی، الکترون‌ها را قادر می‌سازد که در یک مدار خارجی جریان یافته و به لایه‌هایی که فاقد الکترون است دسترسی پیدا کنند.

پنل‌های فتوولتائیک از نیمه هادی‌ها ساخته شده و با اتصال سیلیکون‌های نوعP و N شکل می‌گیرند.

وقتی نور خورشید به یک سلول فتوولتائیک می‌تابد، به الکترون‌ها در آن انرژی بیشتری می‌بخشد.

با تابش نور خورشید الکترون‌ها در نیمه هادی پلاریزه شده، الکترون‌های منفی در سیلیکون نوعN و یون‌های مثبت در سیلیکون نوعP بوجود می‌آیند.

بدین ترتیب بین دو الکترود، اختلاف پتانسیل بروز کرده و این امر موجب جاری شدن جریان بین آن‌ها می‌شود.

از آنجا که سلو لهایPV کوچک، شکننده بوده و تنها مقدار کمی برق تولید می‌کنند آن‌ها را به صورت مدول شکل می‌دهند.

مدو ل‌ها در اندازه‌های متنوع عرضه می‌گردند ولی برای سهولت جابجایی ابعاد آن‌ها به ندرت از ۹۰ سانتیمتر عرض در ۱۵۰ سانتیمتر طول تجاوز می‌کند.

هنگامی که دو سلول با مدول در یک ردیف متصل می‌گردند ولتاژ آ ن‌ها دو برابر می‌شود و هنگامی که به صورت موازی به یکدیگر متصل می‌شوند جریان برق آن دو برابر می‌گردد.

محاسبات برق خورشیدی:

برای طراحی سیستم خورشیدی ابتدا باید میزان مصرف انرژی وسایل و محاسبات آنها را انجام بدهیم .

سپس با توجه به نیاز می توانیم وات و تعداد پنل خورشیدی، شارژ کنترلر، باتری خورشیدی، اینورتر، وسایل حفاظتی و کابل ها را مشخص کرد.

اجزای اصلی سیستم خورشیدی عبارتند از:

ماژول PV که نورخورشید رو به برق DC تبدیل می کند.

اینورتر که برق DC تولید شده توسط پنل های خورشیدی را به برق AC مصرفی بارهای AC تبدیل می کند.

شارژ کنترلر که ولتاژ و جریان خروجی از پنل به سمت باتری را تنظیم می کند و  از باتری در مقابل شارژ و دشارژ بیش از حد حفاظت می کند که موجب افزایش طول عمر باتری می شود.

باتری که برای ذخیره انرژی مورد نیاز وسایل برقی در طول شب و در روزهای ابری مورد استفاده قرار می گیرد.

محاسبات سیستم های خورشیدی

گام ۱:

تعیین میزان مصرف توان

اولین مرحله در طراحی سیستم فتوولتاییک خورشیدی این است که کل توان و انرژی مصرفی برای تمام بارهایی که نیاز به تغذیه دارند را مشخص کنیم:

۱–۱٫ میزان وات ساعت مصرفی هر وسیله را در طی یک روز محاسبه کنید. سپس مقادیر وات ساعت های مصرفی کلیه وسایل را برای یک روز با هم جمع کنید.

برای مثال ما، وسایل برقی به قرار زیر است:

• یک لامپ فلورسنت ۱۸ وات با ۴ ساعت استفاده در روز

• یک فن ۶۰ واتی با ۲ ساعت استفاده در روز

• یک یخچال ۷۵ واتی با ۲۴ ساعت کار در روز ( که کمپرسور در ۱۲ ساعت کار می کند و در ۱۲ ساعت خاموش)

۲–۱٫ عدد بدست آمده را در ۱٫۳ (بعضا ۱٫۲ رو هم در نظر می گیرن) ضرب کنید تا میزان وات ساعتی که پنل باید در طی یک روز تولید کند بدست بیاید.

ضریب ۱٫۳ میزان تلفات انرژی در سیستم است.

گام ۲:

تعیین اندازه ماژول PV

سایزهای مختلف پنل های PV مقادیر متفاوت توان تولید می کنند.

هر چه اندازه پنل بزرگتر باشد به همان میزان توان بیشتری تولید خواهد نمود.

برای مشخص کردن اندازه ماژول PV، باید ابتدا بیشترین توان تولیدی را بدست آوریم.

بیشترین توان تولیدی یا وات پیک( Wp) بستگی به ماژول PV و آب و هوای منطقه مورد نظر دارد.

بدین منظور به فاکتوری به نام “پتانسیل تابش” که در هر مکانی متفاوت است نیاز داریم.

برای تعیین اندازه ماژول به طریق زیر عمل می کنیم:

۱–۲٫ محاسبه وات پیک کل ( Wp Total ):

میزان کل وات ساعت هایی که در طول روز نیاز داریم تا توسط ماژول تولید شود ( عدد بدست آمده از قسمت ۲-۱ ) را بر ضریب تابش تقسیم کنید تا وات پیک کلی که توسط پنل ها باید تولید شود بدست آید.

با فرض در نظر گرفت ضریب تابش ۳٫۴ خواهیم داشت:

۲–۲٫ محاسبه تعداد پنل های مورد نیاز برای سیستم:

جواب بدست آمده از قسمت ۱ – ۲ را بر توان نامی پنل هایی که در اختیار دارید تقسیم کرده و حاصل بدست آمده را به سمت عدد صحیح بزرگتر گرد کنید.

جواب، تعداد پنل هایی که باید استفاده کنید را مشخص می کند.

البته باید توجه داشت که حاصل این محاسبه حداقل پنل هایی که باید استفاده کنیم را مشخص می کند.

مسلماً اگر پنل های بیشتری استفاده کنیم عملکرد سیستم بهتر خواهد بود.

همچنین طول عمر باطری هم افزایش خواهد یافت.

مشخصات پنل در نظر گرفته شده:

Pm = 110 wp
Vm = 16.7 Vdc
Im = 6.6 a
Voc = 20.7 v
Isc = 7.5 a

بنابراین ۴ پنل ۱۱۰ واتی در نظر گرفته می شود.

گام ۳:

انتخاب اینورتر

ابتدا بگذارید از اینجا شروع کنیم که وسایل الکتریکی دو نوع هستند :

وسایل برقی معمولی (مقاومتی ):

این نوع وسایل در هنگام راه اندازی جریانی زیادتر از جریان حالت دائم کار خود از مدار نمی کشند.

البته در هنگام راه اندازی کمی زیادتر جریان دریافت می کنند ولی آنقدر زیاد نیست که در محاسبات تاثیر داشته باشد.

وسایل برقی دارای موتور:

 این وسایل در هنگام راه اندازی یک جریان راه انداز دارند یعنی جریان هنگام راه اندازی چند برابر جریان حالت دائم کار آنهاست.

پس در انتخاب اینورتر باید به این نکته توجه کرد که وسایل ما از کدام نوع هستند.

اگر وسایل برقی موتوری را می خواهیم با اینورتر راه اندازی کنیم توان راه اندازی اینورتر باید حداقل هشت برابر توان وسیله موتوری باشد تا بتواند جریان گذرا یا جریان راه اندازی موتور را تامین کند.

البته راه دیگر این است که بجای چند برابر کردن توان اینورتر می توانیم از سافت استارتر استفاده کنیم .

نکته:

سافت استارتر وسیله ای است برای راه اندازی آرام موتور است یعنی جریان راه اندازی را در موتور کاهش می دهد.

که این عامل علاوه بر کاهش تنش های میکانیکی موتور، تنش های الکتریکی را نیز کاهش می دهد و باعث افزایش طول عمر موتور می شود.

ما فرض می گیریم که سافت استارتر برای راه اندازی موتور یخچال داریم.

نکته:

توان واقعی یا توان دائم کار همانطور که از نامش معلوم است به توانی می گویند که اگر ما آن توان را برای ساعت ها از وسیله دریافت کنیم هیچ گونه افت توان، داغ شدگی یا خاموشی دستگاه را شاهد نباشیم.

در صورت نیاز به خروجی AC بایستی از یک اینورتر استفاده کنیم.

نکته بسیار مهم در انتخاب اینورتر این است که ورودی اینورتر به هیچ وجه نبایستی از مجموع توان تمام وسایل برقی کمتر باشد.

همچنین ولتاژ نامی اینورتر باید با ولتاژ بانک باتریها  برابر باشد.

برای سیستم های مستقل، اینورتر باید به اندازه کافی بزرگ باشد تا بتواند تمام وات مصرفی را تأمین نماید.

اندازه اینورتر بین ۲۵ تا ۳۰ درصد بزرگتر از مجموع توان تمامی وسایل در نظر گرفته می شود .

اگر از موتور یا کمپرسور استفاده نماییم اندازه اینورتر باید حداقل ۳ برابر ظرفیت آنها باشد تا بتواند جریان ضربه را تحمل کند.

برای سیستم های متصل به شبکه، ورودی اینورتر باید با آرایه PV برابر باشد تا عملکرد سیستم ایمن و مؤثر باشد.

یک اینورتر ۲۰۰ واتی در نظر گرفته می شود.

گام ۴:

تعیین اندازه باتری

نوع باتری توصیه شده در سیستم های خورشیدی باتریهای دیپ سایکل (باتری با سیکل زیاد) است.

در واقع باتری های مورد استفاده در سیستم های PV خورشیدی باید قابلیت این را داشته باشند که تا پایین ترین سطح انرژی دشارژ شده و سپس به سرعت شارژ شوند.

عموماً از باتری های لید اسید خشک استفاده می شود.

همچنین ظرفیت آنها به اندازه ای باشد که بتواند وسایل و تجهیزات مورد استفاده را در شب و روزهای ابری به راه بیاندازد.

برای تعیین اندازه باتری به طریق زیر عمل می کنیم:

۱–۴٫ مجموع وات ساعت مصرفی کلیه وسایل را در طول یک روز محاسبه کنید.

۲–۴٫ عدد بدست آمده را بر ۰٫۸۵ تقسیم کنید ( به خاطر تلفات باطری ).

۳–۴٫ حاصل را بر ۰٫۶ تقسیم کنید ( به خاطر عمق دشارژ dod).

۴–۴٫ این عدد را بر ولتاژ نامی باتری تقسیم نمایید.

۵–۴٫ حال این عدد را در تعداد روزهایی که تابش خورشید وجود ندارد یا همان روزهای ابری که نیاز داریم از سیستم ولتاژ بگیریم؛ ضرب کنید.

( معمولاً بین ۳ تا ۵ روز که بیشتر شرکتها ۲ روز رو با توجه به منطقه در نظر می گیرند)

می توان  ۶ باتری ۱۰۰ آمپری ۱۲ ولت در نظر گرفته شود.

گام ۵:

تعیین اندازه شارژ کنترلر خورشیدی

شارژ کنترلر عموماً بر مبنای ظرفیت ولتاژ و جریان ارزیابی می شود .

ولتاژ بایستی مطابق با باتری و آرایه PV در نظر گرفته شده و همین طور بتواند جریان آرایه PV را تحمل کند .

برای شارژ کنترلرهای نوع سری ، اندازه کنترلر بستگی به جریان ورودی کل PV که وارد کنترلر می شود.

همچنین ساختار پنل PV دارد (سری یا موازی).

به طور استاندارد برای تعیین اندازه شارژ کنترلر جریان مدار کوتاه آرایه PV ( Isc ) را در عدد ۱٫۳ ضرب می کنند.

بنابراین یک شارژ کنترلر ۴۰ یا ۴۵ آمپری ۱۲ ولت را انتخاب می کنیم.