PDA

View Full Version : جزئیات نصب و راه اندازی سلول های خورشیدی برای استفاده خانگی



آرمان
10 August 2008, 08:00 PM
با توجه که من مهندس برق و الکترونیک نیستم بلکه مهندس آب هستم در مورد برخی اصطلاحات یا توضیحات بر من خرده نگیرید چون مطلبی رو که در اینجا نوشتم نتیجه جستجوی من در اینترنت و مقداری مطالعه شخصی بوده است . در ضمن این مطلب نقل شده از سایت پرشین تولز می باشد.
لطفا کسانی که اطلاعات درست و کاملی از نحوه راه اندازی و اجرای پنلهای خورشیدی دارند این مطالب را کامل کنند.


1- باتریهای خورشیدی تجاری یا از سلنیوم ساخته میشوند یا از سیلیکن که میتوانید در این پست اطالاعات فنی از ساختار آنها بدست بیاورید.
2- جدای از ماده سازنده ، پلیمر یا شیشه ای که روی ماده به کار میرود و وظیفه جذب و یا بازتاب نور رو بر عهده دارد ، رنگها و جنس های متفاوتی داره و کاربردش به دلیل وضعیت جوی متفاوت مناطق مختلفه. مثلا در کشوری مثل ایران که آفتاب شدید داره ، ولی در عرض جغرافیایی بالایی در نیمکره شمالی هست ، بهترین سیستم جذب کننده ، تکنولوژی Dark green هستش که پاسخ مناسبی در مقابل نور شدید اما مایل خورشید داره و ضمنا مقدار زیادی از نور Infrared رو( ماوراء بنفش) که باعث حرارت و کاهش طول عمر باتری میشه ، بازتاب میکند. اما برای مثال در ایسلند ، سولار پنلهایی که آبی پر رنگ هستن (پلیمرهایی که در ساختارشون منگنز وارد شده) بهتر جواب را میدهند.
3- میزان توان تولیدی در نور مستقیم خورشید، به طور متوسط 12 میلی وات در هر سانتی متر مربع است. مقادیر کمتر یا بیشتر هم هستند ، ولی این نرمالش است.
4- قیمت پنلهای خورشیدی خوب که عمر متوسطشون بالاست (در شرایط نگهداری مناسب، مثلا محافظت در مقابل باران) در حدود 1 دلار امریکا برای هر وات حساب میشود. البته برای پنلهای کوچک قیمت تا حدود 4 دلار بر وات بالا میره. (اگر میزان توان تولیدی رو12 میلی وات در هر سانتی متر مربع بگیریم ، اندازه یک پنل 1 وات در میاد ، تقریبا 10در8 سانتی متر) و شما برای راحتی 10 در 10 سانتی متر برای هر وات درنظر بگیرید.
5- مصرف متوسط برق یک خانواده ایرانی 300 کیلووات ساعت در ماهه.
یعنی به طور متوسط 10 کیلووات ساعت در روز ، یا 416 وات ساعت در شبانه روز. با توجه به اینکه این مقدار متوسطه و مطمئنا در روز مصرف بیش از نصف شبه ، میتونیم بگیم برای مصرف برق یک خونه حداکثر حدود توان 600 وات ساعت میخواهیم. (11*200+13*600)
6- محاسبه : قیمت پنل خورشیدی 600 وات برابر است با حدود 600 هزارتومان
عمر متوسط 6 تا 10 سال ( بعد از این نابود نمیشن ، ولی کیفیتشون پایین میاد)
7- حالا تازه اول کار است !
برق این باتریها DC هستش و ولتاژش معمولا 48 ولت یا 24 ولت. در اینجا شما نیاز به یک اینورتر Pure sine wave دارید که با خیال راحت بتونید ،همه دستگاههای منزل رو روشن کنید. قیمت یک مدل 600 وات قابل قبول از این اینورتر حدود 600 هزار تومنه.( مدلهای Modified sine wave ارزونترن ، ولی با وسایل پیشرفته صوتی و تصویری و اکثر موتورها و کمپرسورهای لوازم خانگی مثل یخچال مشکل دارن). کار این اینورتر تبدیل برق 48 ولت DC به 230 ولت AC سینوسی هستش.
البته بین اینورتر و باتری خورشیدی هم ، دو بلوک نیاز دارید.
1- یک باتری شیمیایی معمولی مثل باتری ماشین تا برق لحظه ای باتری خورشیدی رو برای مواقع مصرف ذخیره کنه ( مطمئنا شما نمیخواید ، به محض اینکه یه ابر اومد جلوی خورشید یا شبها، تلویزیونتون خاموش بشه)
2- یک دیود یا ... که از برگشت برق باتری شیمیایی به باتری خورشیدی جلوگیری کنه.

با توجه به عرایض بنده متوجه میشید که با هزینه فعلی برق در ایران ، چنین کاری در حالت معمول برای مصرف خانگی به صرفه نیست. ولی در مراکزی که برق دائم اهمیت داره و به دلایلی نمیتونن از ژنراتور های دیزلی استفاده کنن (سر و صدا ،نویز ، مشکل سوخت رسانی و...) استفاده اش معموله.
در برخی کشورهای اروپایی ، کشاورزان در فصولی که کشت ندارن ، در مزرعه شون پنلها رو نصب میکنن و برق حاصله رو به دولت می فروشن. در ایران هم دولت برق رو در ساعت پیک هر کیلووات ساعت 27 تومن میخره که بیشتر برق حاصل از ژنراتورهای دیزلی خصوصیه.
قیمت یک مدل آلمانی 50 کیلووات این ژنراتور به طور مثال 9 میلیون تومان است. هزینه گازوئیلش هم حدود ساعتی 450 تومن. در کل کار خوبیه اگر کسی حوصله اش رو داشته باشه.

برای منزل شما مناسبترین گزینه باتری شیمیایی به همراه اینورتره. مثلا دو تا باتری 24 ولت 150 آمپر ساعت (باتری اتوبوسها) به صورت موازی ، به همراه اینورتر به راحتی میتونن تا 6 ساعت قطعی برق رو پوشش بدن

مقرون به صرفه نبودن یا بودن پنلهای خورشیدی ، بستگی به کاربرد شما داره. در ایران هزینه برق هنوز اونقدر گرون نشده و قطعی برق آنچنان زیاد نشده که استفاده از پنل خورشیدی رو توجیه کنه . ولی مثلا برای فرستنده های ریپیتر خیلی از شرکتها یا ادارات به صرفه است.

در مورد باتری اتوبوس : هر باتری اتوبوس (منظور ماشینهای سنگین) معمولا یک باتری سربی-اسیدی هستش که ولتاژ مدار بازش 24 ولت و ظرفیت ذخیره اش 150 آمپر ساعته. اصطلاح آمپرساعت ، یک واحد برای بار الکتریکیه که معمولا در مورد باتریها به کار میره ( مثل اسب بخار که معمولا به جای وات در ماشینها به کار میره و معادل حدود 750 واته)
150 آمپر ساعت یعنی در حالت ایده آل این باتری میتونه جریان الکتریکی 150 آمپر رو به مدت یکساعت در مدار برقرار کنه یا به صورت معادل جریان 50 آمپر رو به مدت 3 ساعت و....
این مقدار 150 آمپر ساعت ، حداکثر بار قابل جاری شدن از باتریه. اگر این باتری رو یک خازن بزرگ با ولتاژ ثابت فرض کنیم ( این فرض از نظر علمی غلطه ، چون در واقع این بار ، به مرور در اثر واکنشهای شیمیایی جاری میشه و مثل خازن ذخیره نشده ، ولی به فهم مطلب کمک میکنه) ، این خازن معادل 150*3600= 540000 کولن بار داره. و این مقدار بار رو میتونه از لحظه شارژ کامل تا لحظه دشارژ کامل در مدار جاری کنه.حالا...

توانی که به طور متوسط در یکساعت این باتری میتونه بده : 24* 150=3600 واته. اینجا دو تا نکته وجود داره
1-این مقدار حداکثر توان لحظه ای باتری نیست ، توان متوسط یکساعته. یعنی امکان داره این باتری جریان 200 آمپر (معادل توان 4800 وات) رو بتونه در مدت زمان محدود بده. توان لحظه ای حداکثر ، معمولا با توجه به مقاومت داخلی باتری تعریف میشه که برای این نوع باتری در حدود 20 کیلو واته.
2-از اونجاییکه ولتاژ باتری تحت بار و همینطور به مرور زمان افت میکنه ، عملا این نوع باتری نمیتونه این توان رو در یکساعت بده. چون همراه با تخلیه شارژ باتری ، ولتاژ دو سربار افت میکنه (علت اینه که ولتاژ دو سر بار (یا کانکتور باتری) برابر ولتاژ نامی باتری منهای (جریان مدار * مقاومت داخلی باتری) هستش . و مقاومت داخلی به مرور در طئل دشارژ زیاد میشه و علاوه بر افت ولتاژ ، جریان عبوری از مدار رو هم محدود میکنه). به عنوان یک مثال عملی : فرض کنید مقاومت داخلی باتری در حالت شارژ کامل 0.03 اهمه. مقاومت بار (استفاده کننده ) هم 3 اهم باشه. در نتیجه :
VLoad= Voc- (Rin*I) , I = 24 / 0.33 = 72.7A , VLoad = 24- (0.03*72.7) = 21.8v
P (Load) = 21.8*72.7= 1585w
همونطور که ملاحظه می کنید ، ما توان 1920 وات میخواستیم (24*80) و توان 1585 گرفتیم.(یعنی 82.5% توان مطلوب).
حالا فرض کنید مقاومت بار ما به جای 0.3 اهم ، 3 اهم بود.
I= 24/3.03 = 7.9 A ,VLoad= 24- (0.03*7.9) = 23.76v
P(Load) = 23.76*7.9= 188.1w
در مورد اخیر توان مطلوب نامی 192 وات بود (24*8) و ما توان 188.1 گرفتیم (یعنی 97.9%)
در هر دو مورد مقاومت داخلی باتری در حالت شارژ کامل 0.03 اهم در نظر گرفته شد. مشاهده میشه که در حتی در حالت شارژ کامل ، اگر جریان و توان زیادی از باتری کشیده بشه ، بازده سیستم پایین میاد و مقدار زیادی از توان در داخل باتری هدر میره. در حالتهایی که باتری کاملا پر نیست (مثلا بعد از نیم ساعت استفاده) مقاومت داخلی بالا میره ( به علت جمع شدن سولفات سرب ناشی از واکنش شیمیایی روی صفحات PbO2 باتری ) و وضعیت بدتر میشه. بنابراین شما عملا نمیتونید 3600 وات ساعت تئوری رو از این باتری توان بگیرید. مقداری که من در پست قبل در نظر گرفتم نصف این مقدار یا 1800 وات ساعت بود. بنابراین گفتم شما با دو باتری از این نوع (2*1800) میتونید 6 ساعت خاموشی ( که مصرف متوسط رو در پست بالا بر اساس میانگین مصرف برق در ایران حساب کردم ، ساعتی 600 وات) رو پوشش بدید

در مورد مصرف شما (یک کولر 7500 + یک کامپیوتر ) بسته به نوع کولرتون و کامپیوترتون ، خودتون میتونید محاسبه رو انجام بدید. مثلا اگر کامپیوترتون 300 وات و کولرتون 900 وات باشه ، حداقل سه ساعت و حداکثر 6 ساعت میتونید ، با این دو باتری ، روشن نگه داریدشون. (باز هم 2 تا نکته داره 1- این زمان بسته به وضعیت باتری هم داره ، جنسش ، نو و کهنه بودنش و... 2- ممکنه روی کولر یا کامپیوتر شما توان خاصی رو زده باشه که مصرف واقعی کمتر یا بیشتر باشه . مثلا کامپیوتر شما 500 وات باشه ، ولی شما هیچ وقت در عمل این مقدار پیک رو استفاده نمی کنید. (سی دی و دی وی دی و پورتها و... همه با هم که استفاده نمیشن)). مثلا در UPS ها با دو باتری 12 ولت ، 7 آمپر ساعت ، یک کامپیوتر رو حدود 20 دقیقه روشن نگه میدارن تا استفاده کننده مطالبش رو Save کنه.

اول در مورد شارژ باتریهای شیمیایی بگم
1- ولتاژ شارژ باتریهای سربی-اسیدی ، معمولا 25 درصد بالاتر از ولتاژ نامی باتری در نظر گرفته میشه (این یک قاعده علمی نیست ، به تجربه ثابت شده ،این بهترین حالته). یعنی برای باتریهای 12 ولت ، ولتاژ شارژ 15 ولت و برای 24 ولت ها ، 30 ولت در نظر گرفته میشه.
2- مدت زمان شارژ بستگی به ظرفیت باتری و جریان شارژ داره ، درحالت ایده آل ، یک باتری 150 آمپر ساعت ، با جریان شارژ 150 آمپر در عرض یکساعت شارژ میشه ، اما در حالت واقعی ، راندمان حدود 70 درصده. یعنی برای شارژ یک باتری 150 آمپر ساعت ، باید 215 آمپر ساعت ، بار به اون تحویل داده بشه. (0.7/1*150). نکته دوم اینه که هر باتری یک جریان شارژ ماکسیمم داره که معمولا روی باتری قید میشه. برای باتریهای Sealed (که نیاز به رسیدگی و اضافه کردن آب مقطر و... ندارن و قیمت بالاتری دارن) ، این جریان به مراتب کمتره که یک نقص محسوب میشه. به عنوان یک قاعده سر انگشتی ، جریان شارژ یک باتری 24 ولت ، 150 آمپر ساعت معمولی ( غیر سیلد) می تونه حداکثر 75 آمپر باشه.

و اما اینورتر:
به طور کلی سه نوع اینورتر تجاری داریم

1- Square Wave : شکل موج خروجی این اینورتر مربعیه ، میتونه 60 - 50 هرتز یا اولتراسونیک ( حدود 25 کیلو هرتز به بالا) باشه.دامنه ولتاژ خروجی (پالس خروجی) برابر پیک ولتاژ سینوسی برق شهر در نظر گرفته میشه (220 ضربدر رادیکال2) تا از نظر پیک ولتاژ به مصرف کننده آسیب نرسونه. معمولا Duty cycle پالس خروجی هم 0.707 در نظر گرفته میشه تا ولتاژ موثر رسیده به بار ، همون 220 ولت باشه.
اما به دلیل ماهیت شکل موج ، این اینورتر برای اکثر مصارف مناسب نیست. مصارف معمولی این اینورتر شامل روشنایی (لامپ رشته ای معمولی) و دستگاههایی هستش که در داخل خودشون ولتاژ ورودی رو DC میکنن و سپس استفاده میکنن (مثل رادیوهای قدیمی ) و موتورهای یونیورسال (مثل جاروبرقیها)
این نوع ارزونترین نوع اینورتره و قیمت فعلیش حدودا کیلوواتی 180000 تومنه ( این برای توانهای خیلی پایین زیر 100 وات و بالای 100 کیلو وات درست نیست ، چون تکنولوژی ساختشون متفاوته)
2- Modified sine wave : شکل موج این نوع هم مربعیه ، ولی در بین دو پالس مثبت و منفی ، چند میلی ثانیه صفر وجود داره که در حقیقت صفر شدن آرام موج سینوسی رو شبیه سازی میکنه. این نوع برای اکثر مصارف خانگی مناسبه .(مثلا UPS کامپیوترها از این نوعه). در دو مورد ضعف داره 1- با دستگاههای صوتی و تصویری کیفیت بالا که موج سینوسی ورودی رو برای مصارف Synchronization و... استفاده میکنن مشکل داره 2- با موتورهای القایی و کمپرسورها مشکل داره و به علت ماهیت مربعی باعث داغ شدن زودتر از معمول این موتورها میشه (از جمله موتور کولر و فریزر). قیمت این نوع حدودا کیلو واتی 360000 تومنه (یه مدل مناسب ، شاید چینی و ایرانی جنس بدش ، حدود 200 تومن هم گیر بیاد)
3- Pure sine wave : شکل موجش سینوسی واقعیه که به وسیله pwm و سپس فیلتر ساخته میشه. اگر خوب طراحی بشه ، شکا موجش از برق فعلی شهر در تهران هم بهتره! ، برای تمام وسایل مناسبه و قیمت فعلیش حدودا برای یک دستگاه یک کیلو وات ، 650000 تومنه.
خوب پس کلا شد :
پنل خورشیدی 600 وات به قیمت 600000 تومان
دو تا باتری 150 آمپر اسیدی به قیمت 700000 تومان
اینورتر 500000 تومان
سیم و لوازم جانبی و دیود و غیره و نصب به قیمت 100000
شد جمعا 19000000 تومان که شما برای داشتن توان 600 وات در ساعت باید حدود 2 میلیون تومان برای 10 سال استفاده سرمایه گذاری کنید.

parsmobile
12 September 2010, 07:21 PM
مهندس لطف می کنید خودتون با قیمتهای جدید و تجهییزات مدرنی که تازگیها در این زمینه به بازار اومده این تاپیک رو به روز کنید؟

آرمان
13 September 2010, 12:21 AM
متاسفانه من در این مدت اطلاعات خودم را آپدیت نکردم و دنبالش نرفتم... :icon_wink