دوشنبه, ۰۲ مرداد ۱۳۹۶

انواع فناوري‌هاي استفاده از انرژي خورشيدي:

انواع فناوري‌هاي استفاده از انرژي خورشيدي: 

براي استفاده از منبع هميشگي انرژي خورشيدي، سه روش وجود دارد كه در زير فهرست شده‌اند.

 

  • بهره‌گيري از سلول‌هاي خورشيدي (PV) : تبديل انرژي خورشيد به ولتاژ DC از طريق سلول‏هاي خورشيدي
  • استفاده از انرژي حرارتي خورشيد (CSP): متمرکز نمودن انرژي خورشيد و استفاده از انرژي حرارتي آن براي به حرکت درآوردن توربين و توليد برق 
  • سرمايش و گرمايش خورشيدي (SHC): سيستم‌هاي كه از انرژي مستقيم خورشيد و بدون تبديل آن به برق، براي توليد گرما و سرما استفاده مي‌كنند (مانند آبگرمكن خورشيدي)

 

فناوري‌هايPV  وCSP  به خاطر ساختار متفاوت و كاركردهاي مختلفي كه دارند، در برخي مناطق و براي پاره‌اي از كاربردهاي ويژه، ممكن است هر كدام از آن‌ها نسبت به ديگري ارجحيت داشته باشند. مهم‌ترين تفاوت‌هاي اين دو فناوري در زير عنوان شده است.

- نصب آسان سلول‌هاي خورشيدي در تمامي مناطق و امكان استفاده از آن‌ها به عنوان منابع توليد پراكنده

- عدم نياز به آب براي خنك ‌سازي سلول‌هاي خورشيدي بر خلاف نيروگاه‌هاي CSP

- امكان استفاده سلول‌هاي خورشيدي از اشعه غيرمستقيم آفتاب و توليد برق حتي در روزهاي ابري

در مقابل:

امكان ذخيره ‌سازي انرژي به صورت حرارتي در نيروگاه‌هاي CSP و توليد برق در تمامي ساعات روز مستقل از تابش خورشيد (امكان تامين بار پايه)

- ارزان‌تر بودن برق توليدي در نيروگاه‌هاي حرارتي به سبب توليد انبوه و ارزان‌تر بودن تكنولوژي‌ ساخت

بر اساس آمار منتشر شده از سوي اتحاديه انرژي خورشيدی (SEIA)، 21500 مگاوات ظرفيت انرژي خورشيدي تا پايان سال 2009 در جهان نصب شده‌ است كه 10هزار مگاوات آن به كشور آلمان اختصاص دارد. اسپانيا و ژاپن با حدود 3600 و 2600 مگاوات رتبه‌هاي دوم و سوم جهان را در اختيار دارند.

 

انرژي خورشيدي حرارتي Power Concentrating Solar

انرژي خورشيدي حرارتي Power Concentrating Solar

از 21500 مگاوات ظرفيت انرژي خورشيدي جهان، تنها حدود 800 مگاوات آن از نوع نيروگاه‌هاي حرارتي خورشيدي است كه 400 مگاوات آن در آمريكا، 300 مگاوات آن در اسپانيا و 100 مگاوات آن در ساير نقاط جهان احداث شده ‌است. دلايل كمتر بودن ظرفيت ساخته‌ شده اين فناوري در مقابل فناوري سلول‌هاي خورشيدي، در چند مورد زير خلاصه مي‌شود:

- لزوم توليد برق به روش متمركز و در ابعاد نيروگاهي و در نتيجه نياز به وجود مكان مناسب براي احداث نيروگاه

- نياز به سرمايه ‌گذاري اوليه بالا

- عدم صرفه اقتصادي ساخت نيروگاه در مناطق با شدت تابش كم نور مستقيم خورشيد (تنها مناطقي چون جنوب غرب آمريكا، بخش‌هاي وسيعي از آفريقا و خاورميانه، استراليا و تا حدي جنوب اروپا براي احداث اين نيروگاه‌ها مناسب است.)

لازم به يادآوري است كه شدت تابش مستقيم خورشيد (Direct Normal Irradiance) با DNI نشان داده مي‌شود و واحد آن «كيلووات ساعت در متر مربع در سال» است.

ميزان انرژي خورشيدي براي احداث نيروگاه هاي CSP

 

(PV)سلول های فتوولتائیک

فتوولتائيك سيستمي است كه قادر به تبديل انرژي خورشيدي به انرژي الكتريسيته مي‌باشد. استفاده از سيستم‌هاي فتوولتائيك به ما این قابليت را مي‌دهد كه محيط زيست پاكيزه‌اي داشته باشيم، چرا كه سيستم توليد الكتريسيته فتوولتائيك اثرات جانبي بسيار ناچيزي بر طبيعت دارد و‌ برخلاف سوخت‌هاي فسيلي كه تجديد ناپذير هستند و روزي به پايان مي‌رسند، انرژي خورشيدي منبعي تجديد پذير به‌شمار مي‌آيد كه تا روزي كه حيات در كره خاكي وجود دارد قابل استفاده و بهره برداري است.

سلول هاي خورشيدي از نيمه رساناها تشكيل شده‌اند. اين سلول‌‌ها در اندازه‌ها و اشكال گوناگون توليد  مي‌شوند. هر سلول خورشيدي تنها 1 تا 2 وات انرژي الكتريسيته توليد مي‌كند. معمولاً اين سلول‌هاي خورشيدي به هم متصل مي‌شوند تا يك سيستم خورشيدي بزرگ را به‌ وجود آورند. يك سلول خورشيدي علاوه بر توليد الكتريسيته، داراي يك باتري نيز مي‌باشد كه انرژي الكتريسيته بدست آمده را براي شب و يا روز‌هاي ابري ذخيره مي‌كند.  

سيستم فتوولتائيك مي‌تواند در هر آب و هوايي كار كند. درست است كه در آب و هواي ابري و يا باراني ميزان توليد انرژي الكتريسيته كاهش پيدا مي‌كند، ولي به هر حال اين ميزان هيچ وقت در هنگام روز از 25% ميزان حداكثر ظرفيت توليد انرژي سيستم كمتر نخواهد بود. اين در حالي است كه در شرايط معمولي تا 80% ميزان توليد حداكثر سيستم، انرژي الكتريسيته توليد خواهد شد.
نگهداري سيستم هاي فتوولتائيك بسيار راحت است، نيازي به جابجايي قطعات نيست. در يك سيستم فتوولتائيك هيچ گونه حركت مكانيكي وجود ندارد، وقتي قطعات حركتي نداشته باشند در نتيجه استهلاكي وجود نخواهد داشت.

در حال حاضر، استفاده از انرژي خورشيدي جهت تامين برق در موقعيت‌هاي زير از توجيه اقتصادي برخوردار است:                                                                        

  • ساختمان‌هايي كه بيش از يك چهارم مايل از منبع توليد انرژي فاصله دارند مي‌توانند با كمك سيستم فتوولتائيك، انرژي برق را به بهاي انرژي سوخت فسيلي در اختيار داشته باشند.
  • براي مناطق دور افتاده كه برق رساني به آن‌ها مشكل است مانند مراكز ارتباطي خارج از شهر و همچنين مناطق نظامي بهترين روش توليد انرژي استفاده از فن‌آوري فتوولتائيك است.

نمونه سلول های فتوولتائیک استفاده شده در ساختمان ها :