نیروگاه فتوولتاییک

انرژی خورشیدی یکی از مهمترین انواع انرژیهای تجدید پذیر در ایران است؛ زیرا اکثر مناطق به ویژه کویر مرکزی از توانایی قابل توجهی در استفاده از انرژی خورشیدی برخوردار است. هدف از نگارش این مقاله ارزیابی اقتصادی استفاده از نیروگاه خورشیدی (فتوولتاییک) در مقایسه با نیروگاه دیزلی و اتصال به شبکه سراسری برق به منظور تامین برق روستاهای مرکزی در ایران است. در این باره با توجه به اطلاعات در دسترس و با استفاده از تحلیل هزینه چرخه عمر، هزینه تولید برق با روشهای مختلف محاسبه می گردد. نتایج به دست آمده از ارزیابی اقتصادی سناریوهای مختلف نشان می دهد که هزینه واحد انرژی سیستم فتوولتاییک با Rls/kWh 960 از هزینه واحد انرژی در گزینه های دیگر کمتر است.

مقاله حاضر به ارائه روشی اجرایی و عملیاتی برای مطالعات فنی امکان سنجی احداث نیروگاه فتوولتائیک متصل به شبکه با ظرفیت 100 کیلووات به منظور اخذ مجوز سازمان انرژی نو ایران می پردازد. ماژول و اینورتر اجزای اصلی نیروگاه فتوولتائیک هستند و انتخاب ظرفیت و چیدمان مناسب آنها سبب افزایش بهره وری نیروگاه از پتانسیل انرژی خورشیدی موجود و نیز کاهش هزینه کلی سیستم می گردد. در این روش، ابتدا با توجه به موقعیت جغرافیایی محل احداث نیروگاه، آرایش آرایه های فتوولتائیک در زمین نیروگاه، با قید اشغال مساحت کمتر و نیز رعایت کردن فاصله لازم بین رشته های فتوولتائیک برای سهولت تعمیر و نگهداری و نیز جلوگیری از سایه افکنی ماژول ها روی هم صورت گرفته و زاویه بهینه پنل ها استخراج شده و به همراه پارامترهای اصلی برای طراحی اعم از ظرفیت نیروگاه، برند و نوع ماژول مربوطه و سطح ولتاژ اتصالی اینورتر به شبکه وارد نرم افزار Sunny Design می شوند. این نرم افزار حالات مناسب انتخاب اینورترها را مشخص کرده و حالت بهینه تعیین می شود. در روش پیشنهادی، بعد از انتخاب مدل ماژول و اینورتر، طراحی بهینه نیروگاه فتوولتائیک با در نظر گرفتن پارامتر هایی نظیر قابلیت اطمینان، هزینه، استفاده بهینه از مساحت زمین و افزایش کارایی اجزای نیروگاه با تعیین محدوده نقطه کار آنها با استفاده از نرم افزار PVSyst صورت می پذیرد. در این نرم-افزار، نحوه آرایش ماژول های فتوولتائیک در آرایه ها و تعداد رشته ها مشخص می گردد. در ادامه، منحنی های خروجی، سایه افکنی، تلفات با استفاده از نرم افزار PVSyst استخراج و تحلیل می گردند.

با افزایش نگرانی ها در مورد انتشار گازهای گلخانه ای و دیگر مسائل زیست محیطی، استفاده از تکنولوژی های نوینی نظیر انرژی خورشیدی به طور فزاینده ای برای تولید برق توصیه شده است. در این مقاله یک نمونه نیروگاه خورشیدی 500 کیلوواتی متصل به شبکه توسط نرم افزار PVsystشبیه سازی و عملکرد آن در شرایط متفاوت آب و هوایی موردبررسی و ارزیابی قرارگرفته است. همچنین ضریب عملکرد و انواع تلفات انرژی (مانند: تلفات تبدیل انرژی، تلفات شبکه داخلی، تلفات الکترونیک قدرت(مبدل ها) ) محاسبه شده است. در انتها میزان انرژی تولیدی و تزریقی به شبکه و درآمد سالانه حاصل از آن برای احداث در جنوب تهران، کرمان و یزد مقایسه شده است. با توجه به نتایج شبیه سازی شهر یزد از بین دو شهر دیگر به عنوان سایت بهینه برای احداث این نیروگاه شناخته شده است.

در استفاده از بام ساختمان ها با معماری پایدار به عنوان نیروگاه فتوولتاییک هندسه ی ساختمان نقش اساسی دارد؛ دیوار های جنوبی در ساختمان دانشکده کشاورزی دانشگاه تربیت مدرس امکان مناسبی در تولید توان در فصول زمستان و در ساعات اداری(9 صبح تا 15 بعدازظهر) دارند. نرم افزار SketchUp و HelioScope راهنمای مناسبی جهت تعیین مسیر سایه ها در طول سال می باشد. داده های هواشناسی ایستگاه آکوستیک مهرآباد و ایستگاه مجازی ناسا با دقت بالا قابل استفاده هستند. نیروگاه با داده های ایستگاه هواشناسی مهرآباد با عملکرد 7/78 % می تواند سالانه 3/735مگاوات و با توجه به ایستگاه مجازی ناسا با عملکرد 8/79 % معادل 7/724مگاوات تولید توان داشته باشد. بیشترین اتلاف توان در بخش دما و کمترین آن مربوط به سیم کشی و عدم تطابق اینورتر می باشد.