برق خورشیدی (solar power)

فاطمه یاس

کاربر ممتاز
برق خورشیدی (solar power) به معنی تبدیل نور خورشید به برق است که می تواند به صورت مستقیم و با استفاده ازفتوولتاییک (photovoltaics) یا PV و یا غیر مستقیم و با استفاده از نور متمرکز خورشیدی (concentrated solar power) یا CSP باشد.

سیستم‌های نور متمرکز خورشیدی از لنز یا آینه‌ها و سیستم‌های ترکینگ (tracking systems) برای تمرکز سطح زیادی از نور خورشید به یک نقطه استفاده می‌کنند. فتو ولتاییک‌ها با استفاده از اثر فتو الکتریک، نور خورشید را به جریان برق تبدیل می‌کنند.

نیروگاه‌های تمرکزی خورشیدی (concentrating solar power)




سیستم‌های توان خورشیدی تمرکزی یا CSP از لنز‌ها یا آینه‌ها و سیستم‌های ترکینگ برای تمرکز سطح زیادی از نور خورشید به یک نقطه استفاده می‌کنند. حرارت متمرکز شده به عنوان یک منبع حرارتی برای نیروگاه‌های معمولی به کار می‌رود. بازه گسترده‌ای از تکنولوژی‌های تمرکزی وجود دارند که پیشرفته‌ترین آن‌ها شامل موارد زیر هستند:

  • ناودانی سهمی‌گون (parabolic trough)
  • آینه فرنسل (Fresnel reflector) تمرکزی خطی
  • دیش استرلینگ (Stirling dish)
  • برج توان خورشیدی (solar power tower)

برای دنبال کردن خورشید و تمرکز نور نیز تکنیک‌های زیادی وجود دارد. در تمام این سیستم‌ها، یک سیال عامل به وسیله نور متمرکز خورشیدی گرم می‌شود و برای تولید توان یا ذخیره انرژی مورد استفاده قرار می‌گیرد. ذخیره گرمایی امکان تولید برق تا 24 ساعت را می‌دهد.

ناودانی سهمی‌گون از یک آینه خطی سهمی‌گون تشکیل شده که نور را بر روی یک دریافت‌کننده در طول خط کانونی آینه متمرکز می‌کند. دریافت‌کننده یک تیوب است که درست در وسط آینه سهمی‌گون قرار دارد و از سیال عامل پر شده است. آینه به صورتی ساخته شده که بتواند در ساعات روز با ترکینگ بر روی یک محور خورشید را دنبال کند. سیستم‌های ناودانی سهمی‌گون بهترین فاکتور استفاده از زمین را در تکنولوژی‌های سولار تامین می‌کنند.



آینه‌های فرنسل خطی فشرده (Compact Linear Fresnel Reflectors)، پلانت‌های CSP هستند که به جای آینه‌های سهمی‌گون، از نوارهای باریک آینه‌ای برای تمرکز نور خورشید به دو تیوب از سیال عامل استفاده می‌کند. این کار دارای این مزیت است که آینه‌های تخت با قیمت بسیار ارزان‌تر از آینه‌های سهمی‌گون به کار می‌روند و همچنین می‌توان در مقدار برابر از فضا، آینه‌های بیش‌تری قرار داد تا امکان استفاده بیش‌تری از نور خورشید فراهم می‌شود. آینه‌های فرنسل خطی تمرکزی می‌توانند در پلانت‌های بزرگ و یا کوچک‌تر به کار روند.

دیش خورشیدی استرلینگ، یک دیش سهمی‌گون تمرکزی را با یک موتور استرلینگ (Stirling engine) که یک ژنراتور برق را می‌گرداند، ترکیب می‌کند. مزیت استرلینگ خورشیدی نسبت به سلول‌های فتو ولتاییک،‌کارایی بالاتر تبدیل نور به برق و طول عمر بیش‌تر است. سیستم‌های دیش سهمی‌گون دارای بیش‌ترین کارایی در میان تکنولوژی‌های CSP هستند.



برج توان خورشیدی از آرایه‌ای از آینه‌های ترکینگ یا هلیوستات‌ها (heliostats) برای تمرکز نور بر روی یک دریافت‌کننده مرکزی در بالای یک برج استفاده می‌کند. در میان تکنولوژی‌های CSP، برج‌های توانی مقرون به صرفه‌تر هستند و راندمان بالاتر و قابلیت ذخیره انرژی بیش‌تری ارائه می‌کند.


فتو ولتاییک


یک پیل خورشیدی (solar cell) یا پیل فتو ولتاییک (photovoltaic cell) یا PV وسیله‌ای است که با استفاده از اثر فتو الکتریک (photoelectric effect)، نور را به جریان الکتریکی تبدیل می‌کند.




پیل‌های خورشیدی برق مستقیم DC تولید می‌کنند که با شدت نور خورشید نوسان می‌کند. برای استفاده عملی، این جریان باید به جریان متناوب AC با ولتاژ مطلوب تبدیل شود که این کار به وسیله اینورترها (inverters) انجام می‌شود. پیل‌های خورشیدی مختلف درون ماژول‌هایی قرار می‌گیرند و ماژول‌ها با سیم به هم متصل می‌شوند تا آرایه‌هایی تشکیل دهند و سپس به یک اینورتر متصل می‌شوند که توان را در ولتاژ و فرکانس و فاز مطلوب AC تحویل می‌دهد.


بسیاری از سیستم‌های مسکونی در جایی که شبکه موجود باشد به آن متصل می‌شوند مخصوصا در کشورهای در حال توسعه با بازارهای بزرگ. در این سیستم‌های PV متصل به شبکه، استفاده از سیستم ذخیره انرژی اختیاری است. در کاربردهای خاصی همانند ماهواره‌ها، فانوس‌های دریایی و یا کشورهای در حال توسعه، از باتری‌ها و یا ژنراتورهای برق قدرت به عنوان سیستم پشتیبان استفاده می‌شود. این سیستم‌های توان خود ایستا (stand-alone power systems) امکان بهره‌برداری در شب و زمان‌های محدودیت در نور خورشید را فراهم می‌کند.

بررسی اقتصادی


با وجود موجودی زیاد توان خورشیدی در مقایسه با دیگر روش‌های تولید توان مقدار کمی از آن نصب شده است زیرا هزینه این تاسیسات بسیار بالا است. با نصب سیستم‌های خورشیدی بیش‌تر، قیمت‌ها به صورت پیوسته رو به کاهش است.

سیستم‌های فتو ولتاییک از هیچ سوختی استفاده نمی‌کنند و 25 تا 40 سال طول عمر دارند. هزینه نصب آن‌ها تقریبا تنها هزینه است و نیاز به نگه‌داری بسیار کمی دارند. هزینه نصب بر حسب دلار بر وات یا یورو بر وات سنجیده می‌شود و الکتریسیته تولید شده به صورت دلار یا یورو بر کیلووات فروخته می‌شوند. یک وات فتو ولتاییک نصب شده به صورت تقریبی 1 تا 2 کلیووات‌ساعت در سال بر حسب منطقه نصب برق تولید می‌کند. تخمین زده شده است که سیستم‌های PV در زمانی بین 8 تا 12 سال سرمایه خود را باز می‌گردانند که این در سال‌های اخیر باعث افزایش علاقه‌مندی سرمایه‌گذاران در سطح جهانی برای نصب فتو ولتاییک شده است. از سال 2011 به بعد، قیمت PV از 3.5 دلار بر وات به 2.43 دلار بر وات رسید که این عدد به راحتی می‌تواند به زیر 2 دلار بر وات نیز برسد. در واحد‌های بزرگ، قیمت‌های زیر 1 دلار بر وات نیز اکنون معمول است که کاملا قابل رقابت با دیگر روش‌های تولید برق می‌باشد.

 

Similar threads

بالا