انرژی خورشیدی و برق خورشیدی

انرژی خورشیدی یکی از منابع تجدید پذیر و بی پایان جهت تولید انرژی برق الکتریسیته می‌باشد و با سیستم تولید برق بدون گازهای گلخانه‌ای از قبیل CO2 یکی از پاک ترین، بی ضررترین و در دسترس ترین منابع تولید انرژی برق پاک است.

پنل خورشیدی انرژی برق خورشیدی

پنل خورشیدی که از آن با نام پانل خورشیدی، پانل سولار، صفحات خورشیدی، سلول خورشیدی و صفحه فتوولتائیک یاد میشود، جزو اصلی یک سیستم برق خورشیدی می‌باشد.

انواع پانل خورشیدی ارائه شده توسط گروه پاساک از مرغوب‌ترین و با کیفیت‌ترین پنل‌های با راندمان بالای موجود در بازار می‌باشند.

انواع پنل خورشیدی ۱۲ ولت و پنل خورشیدی ۲۴ ولت از پر مصرف‌ترین پانل‌های بازار می‌باشند که در وات‌های مختلف از جمله پنل‌های ۱۰۰ وات، پنل ۱۵۰ وات، پنل ۲۰۰ وات، و پنل ۲۵۰ وات به شما مشتریان ارائه میگردد.

صفحات خورشیدی فتوولتائیک موجود در بازار به طور عمده یا تولید ایران می‌باشند و درصدی بالایی از آنها نیز از کشور چین وارد میشوند.

انواع پنل خورشیدی صنعتی و پنل خورشیدی خانگی از جمله تجهیزات ارائه شده  می‌باشند.

باطری خورشیدی و کابینت باتری خورشیدی

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.

شارژ کنترلر خورشیدی

شارژ کنترلر خورشیدی دستگاه واسط بین پنل‌های خورشیدی و سیستم مصرفی و ذخیره سازی برق خورشیدی می‌باشد.

وظایف اصلی شارژ کنترلرها شارژ باتری‌های مجموعه و رساندن برق به تجهیزات مصرف کننده برق و همچنین عامل بازدارنده از جریان بازگشتی به پنل‌های خورشیدی می‌باشد.

شارژر خورشیدی موبایل و شارژر خورشیدی پرتابل قابل حمل

به تازگی نسل جدیدی از سیستم‌های خورشیدی بسیار کوچک توسط گروه پاساک به بازار ارائه شده که قابل حمل و پرتابل بوده و افراد میتوانند آنها را به سادگی همراه خود داشته باشند و از این شارژرهای پرتابل خورشیدی برای شارژ تجهیزات برقی همراه خود از قبیل موبایل و تبلت و دستگاه‌های مشابه استفاده نمایند.

چراغ LED خورشیدی ، پمپ آب خورشیدی و آبگرمکن خورشیدی

گروه پاساک علاوه بر ارائه تجهیزات انرژی خورشیدی، یکی از تولید کنندگان و وارد کنندگان چراغ‌های روشنایی بسیار کم مصرف خورشیدی از نوع چراغ LED خورشیدی می‌باشد.

سیستم‌های خورشیدی با قابلیت راه اندازی پمپ آب و همچنین پمپ‌های کف کش، از دیگر محصولات گروه پاساک می‌باشند.

از دیگر تجهیزات ارائه شده توسط گروه پاساک میتوان به انواع آبگرمکن خورشیدی اشاره کرد.

تجهیزات سیستم انرژی برق خورشیدی

به طور کلی در یک سیستم انرژی خورشیدی، ابتدا باید انرژی خورشید به جریان الکتریکی تبدیل شود.

سپس جریان الکتریکی تولید شده باید برای استفاده در تجهیزات مصرفی تنظیم ولتاژ و جریان شود.

گاهی اوقات برای سیستم های حساس نیاز است جریان تولید شده برای داشتن فرکانس های یکنواخت فیلتر شوند.

با این توصیفات، تجهیزات لازم برای یک سیستم انرژی خورشیدی عبارتند از:

۱) پنل خورشیدی (پانل خورشیدی / صفحات خورشیدی / پنل سولار / سلول خورشیدی / صفحات فتوولتائیک)

۲) شارژر خورشیدی (شارژ کنترلر خورشیدی / شارژ کنترلر انرژی خورشیدی)

۳) باتری و کابینت باتری (باتری خورشیدی / باطری خورشیدی)

۴) اینورتر (مبدل برق / مبدل برق DC به AC)

۵) استابلایزر / استابیلایزر (تثبیت کننده برق)

۶) تابلوی برق، کنتور برق و تجهیزات اندازه گیری برق (برای سیستم‌های آنگرید متصل به شبکه و محاسبه برق اضافه فروخته شده به شبکه سراسری برق)

پنل خورشیدی (پانل خورشیدی / صفحات خورشیدی / پنل سولار /صفحه سولار):

در یک سیستم انرژی خورشیدی (برق خورشیدی) ، پنل خورشیدی وظیفه تبدیل انرژی موجود در پرتوی نور و فوتون های نور خورشید به انرژی برق را بر عهده دارد. از پنل خورشیدی با نام‌های زیر نیز یاد می‌شود :

پنل سولار

پانل خورشیدی

پانل سولار

صفحات خورشیدی

صفحه سولار

صفحات فتوولتائیک

سلول خورشیدی

پنل PV

پانل PV

نحوه عملکرد پنل خورشیدی

مطابق شکل زیر، پنل خورشیدی از دو لایه نیمه هادی سیلیکونی که با یک صفحه عایق که از جنس پلیمر یا مواد دیگر می باشد، از یکدیگر جدا شده اند.

تابش نور خورشید بر روی صفحه فتوولتائی سولار، الکترون های درون لایه های سیلیکونی را به بارهای مثبت و منفی تبدیل می نماید، ولی صفحه عایق بین این دو لایه اجازه خنثی شدن این بارهای مثبت و منفی را نمی‌دهد.

با شکل گیری بارهای مثبت و منفی در دو طرف صفحه جدا کننده عایق، اختلاف پتانسیل بین این دو لایه به وجود می آید.

اکنون نوبت به استفاده از این اختلاف پتانسیل به وجود آمده برای ایجاد جریان الکتریکی می باشد.

با سری کردن این صفحات (سلول های خورشیدی) (Cell Array / Panel Array) می توان به اختلاف پتانسیل های بالاتر ، و با موازی کردن این سلول های خورشیدی می توان به جریان الکتریکی قدرتمندتری دست یافت.

نهایتا این مجموعه سلول های خورشیدی سری و موازی شده، مجموعه سیستم پنل خورشیدی را تشکیل می دهند.

در این مرحله نوبت به هدایت جریان الکتریسیته حاصل از سیستم پنل های خورشیدی به سمت تجهیزات مصرفی برق یا شبکه انتقال برق میرسد.

پنل خورشیدی – ساختار و عملکر یک صفحه سولار فتوولتائیک متشکل از سلول‌های خورشیدی

شارژر خورشیدی / شارژ کنترلر خورشیدی :

تقریبا در تمامی سیستم‌های برق خورشیدی که از باتری استفاده می‌کنند، شارژ کنترلر خورشیدی مورد استفاده قرار می گیرد.

وظیفه شارژ کنترلر خورشیدی، کنترل و تنظیم برقی است که از پنل های خورشیدی به سمت باتری می‌رود.

پر شدن بیش از حد باتری (Overcharging) به میزان قابل توجهی طول عمر باتری را کاهش داده و حتی بدتر، ممکن است موجب خرابی باتری گردد به گونه‌ای که باتری به طور کلی غیر قابل استفاده شود.

به طور کلی، اکثر شارژ کنترلرها به سادگی ولتاژ باتری را بررسی و کنترل کرده و هنگامی که ولتاژ آن به سطح مشخصی رسید، مدار را باز کرده و عمل شارژ را متوقف می‌نمایند.

در شارژ کنترلرهای قدیمی از یک رله مکانیکی برای این منظور استفاده میشد.

یکی دیگر از وظایف شارژ کنترلرها، جلوگیری از برگشت جریان از باتری به سمت پنل‌های خورشیدی در شب یا در موقع عمل نکردن پنل‌ها و در نتیجه تخلیه باتری می‌باشد.

شارژ کنترلرهای جدید و مدرن از دور تکنولوژی زیر استفاده می نمایند:

انواع شارژ کنترلر PWM : مدولاسیون پهنای پالس / Pulse Width Modulation

انواع شارژ کنترلر MPPT : ردیابی نقطه توان حداکثر / Mximum Power Point Tracking

شارژ کنترلر PWM

در شارژرهای با تکنولوژی PWM ، شارژر از مدولاسیون پهنای پالس برای کنترل شارژ باتری‌های استفاده می نماید.

بدین صورت که با نزدیک‌تر شدن باتری به حالت شارژ کامل، میزان توان اعمال شده به باتری کاهش می‌یابد.

این نوع از کنترلرها به باتری اجازه می‌دهند که بیشتر در حالت پر باقی بمانند بدون اینکه تنش و فشار زیادی تحمل کنند و در نتیجه عمر باتری افزایش می یابد.

شارژ کنترلر MPPT

در شارژرهای با تکنولوژی MPPT ، شارژر از ردیابی نقطه توان حداکثر برای کنترل شارژ باتری‌های استفاده می نماید.

این نوع از کنترل کننده ها با پائین آوردن ولتاژ و بالا بردن آمپر و یا بر عکس، بهترین شرایط را برای شارژ باتری خورشیدی با یک توان ثابت ایجاد می نمایند.

از مزایای این نوع کنترلرها این است که زمان شارژ کامل باتری خورشیدی را کوتاه کرده و موجب می‌شوند که سیستم در تمام زمانها در حالت بهینه کار کند و دیگر اینکه می توانند به میزان قابل توجهی اتلاف انرژی را کاهش دهند.

شارژر خورشیدی – انواع شارژ کنترلر خورشیدی انرژی برق سولار (شارژ کنترلرهای PWM و شارژ کنترلرهای MPPT)

مقایسه شارژ کنترلرهای PWM با شارژ کنترلرهای MPPT

شرایط دمائی محیط

در محیط های سرتر شارژهای MPPT گزینه مناسب تری نسبت به شارژرهای PWM می باشند.

نسبت توان تولیدی پنل ها به توان مصرفی مصرف کننده ها:

در سیستم هایی که توان تولیدی پنل ها به اندازه کافی بیشتر از توان مصرفی مصرف کننده های سیستم انرژی خورشیدی می باشد، استفاده از شارژ کنترلرهای PWM گزینه مناسب تری نسبت به شارژرهای های گرانقیمت MPPT می باشد.

اندازه سیستم

برای سیستم های کوچک با توان کمتر از حدود ۲۰۰ وات حتما شارژ کنترلرهای نوع PWM را انتخاب نمائید و برای سیستم های با توان بیشتر از ۳۰۰ وات انتخاب شارژرهای MPPT به صرفه خواهد بود (باز هم بستگی به سیستم طراحی شده دارد.)

نوع ماژول سولار (نوع پنل خورشیدی مورد استفاده):

برای پنل های ۳۶ سلولی در سیستم های انرژی خورشیدی جدا از شبکه (OFF-GRID) می توان از شارژرهای PWM استفاده نمود، در حالیکه برای پنل های ۶۰ سلولی در سیستم های متصل به شبکه (ON-GRID) تنها گزینه مناسب شارژرهای MPPT می باشند.

هزینه

انواع شارژ کنترلر MPPT از انواع شارژ کنترلر PWM خیلی گرانتر هستند، ولی قیمت بالای شارژرهای MPPT دلیل خوبی برای کنار گذاشتن این نوع شارژر خورشیدی نمی باشد.

انتخاب نوع شارژ کنترلر کاملا بستگی به شرایط و اندازه سیستم انرژی خورشیدی طراحی شده دارد.

برای سیستم های انرژی برق خورشیدی بزرگ، خیلی اوقات هزینه شارژ کنترلرهای MPPT خورشیدی در برابر هزینه کل سیستم قابل چشم پوشی می باشد و از آنجایی که در سیستم های بزرگ انرژی خورشیدی شارژر MPPT از کارایی بالاتری برخوردار است، انتخاب این نوع شارژ کنترلر گزینه ای بسیار منطقی می باشد.

باتری / باطری و کابینت باتری:

در سیستم های انرژی خورشیدی جدا از شبکه (off-grid)، پنل های خورشیدی در هنگام شب تولید انرژی برق ندارند و اگر قرار باشد از انرژی برق در طول شب هم استفاده شود، باید حتما انرژی برق را برای استفاده در شب ذخیره نمود.

برای ذخیره سازی برق تولید شده توسط پنل ها و استافده از آن در طول شب، باید از انواع باتری مناسب برای سیستم های انرژی سولار استفاده نمود.

از آنجایی که در سیستم های سولار نسبتا بزرگ، تعداد باتری های خیلی زیاد میشود، برای نگهداری مجموعه باتری های خورشیدی و شارژ کنترلرها از محفظه های مخصوصی به نام کابینت باتری استفاده میشود.