نیروگاه های خورشیدی: راهنمای خریدار برای سال 2024

نیروگاه های خورشیدی استفاده از انرژی خورشیدی فراوان و تبدیل شدن به سنگ بنای بخش انرژی های تجدیدپذیر. این تأسیسات معمولاً از مجموعه‌های عظیمی از سلول‌های فتوولتائیک تشکیل شده‌اند که نور خورشید را مستقیماً به برق تبدیل می‌کنند. نیروگاه های خورشیدی چه نیروگاه های شهری، چه روستاهای دورافتاده یا مجتمع های صنعتی را تامین کنند، منبع انرژی مقیاس پذیر و قابل انطباق را ارائه می دهند. 

این مقاله مروری کوتاه بر نیروگاه‌های خورشیدی ارائه می‌کند و سپس به جنبه‌های کلیدی که باید هنگام سرمایه‌گذاری در نیروگاه‌های خورشیدی در سال 2024 در نظر گرفته شود، پرداخته می‌شود.

فهرست مندرجات
نیروگاه خورشیدی چیست؟
ترکیب
طبقه بندی
سناریوهای برنامه
در انتخاب نیروگاه خورشیدی به چه نکاتی توجه کنیم؟
دوام مالی
گرایش های فناوری
خط پایین

نیروگاه خورشیدی چیست؟

نیروگاه خورشیدی تأسیساتی است که از فناوری فتوولتائیک خورشیدی (PV) یا فناوری حرارتی خورشیدی (CSP) برای تبدیل نور خورشید به طور مستقیم یا غیر مستقیم به برق استفاده می کند. در PV، یک نیروگاه خورشیدی عمدتاً از تعداد زیادی پنل خورشیدی تشکیل شده است که نور خورشید را جذب کرده و آن را به جریان مستقیم (DC) تبدیل می‌کند، که سپس توسط یک اینورتر به جریان متناوب (AC) برای استفاده تجاری یا خانگی تبدیل می‌شود.

نیروگاه های خورشیدی می توان تأسیسات در مقیاس کوچک، مانند سیستم های خورشیدی روی پشت بام خانه، یا مزارع فتوولتائیک خورشیدی در مقیاس بزرگ که صدها یا حتی هزاران هکتار را پوشش می دهد، توزیع کرد. از سوی دیگر، نیروگاه‌های حرارتی خورشیدی که از آینه‌ها برای متمرکز کردن پرتوهای خورشید و گرم کردن سیال برای تولید بخار استفاده می‌کنند، که به نوبه خود یک ژنراتور توربین را برای تولید برق به حرکت در می‌آورد، بیشتر در کاربردهای صنعتی در مقیاس بزرگ مورد استفاده قرار می‌گیرند.

ساخت و بهره برداری از نیروگاه های خورشیدی به شدت تحت تأثیر موقعیت جغرافیایی، شرایط آب و هوایی و سیاست های محلی و عوامل اقتصادی است. مکان های ایده آل نیروگاه خورشیدی دارای تابش خورشیدی بالا، سایه توپوگرافی کم و شرایط آب و هوایی مطلوب هستند.

علاوه بر عوامل محیطی، امکان‌سنجی اقتصادی برای تصمیم‌گیری‌های پروژه نیروگاه خورشیدی از جمله هزینه‌های تجهیزات، هزینه‌های نصب و نگهداری، قیمت‌های فروش برق و یارانه‌های دولتی و مشوق‌های مالیاتی کلیدی است.

با پیشرفت فناوری خورشیدی و کاهش هزینه ها، نیروگاه های خورشیدی در حال تبدیل شدن به بخشی جدایی ناپذیر از ترکیب انرژی جهانی هستند و راهی موثر برای دستیابی به تامین انرژی پایدار و کاهش انتشار گازهای گلخانه ای ارائه می دهند.

ترکیب

ترکیب یک نیروگاه خورشیدی بسته به نوع فناوری (فتوولتائیک یا حرارتی) متفاوت است و به طور جداگانه در زیر نشان داده شده است:

سیستم تولید برق فتوولتائیک

صفحه خورشیدی (پانل PV): این اصلی ترین جزء یک نیروگاه خورشیدی است و وظیفه جذب نور خورشید و تبدیل آن به جریان مستقیم را بر عهده دارد. پانل ها معمولاً از سیلیکون ساخته می شوند که می تواند سیلیکون تک کریستالی، سیلیکون پلی کریستال یا سایر مواد فتوولتائیک لایه نازک باشد.

معکوس کننده: برق DC تولید شده توسط پنل های خورشیدی را به برق AC برای استفاده در خانه ها، مشاغل یا شبکه تبدیل می کند. اینورتر یکی از اجزای کلیدی یک نیروگاه خورشیدی است و بر راندمان و قابلیت اطمینان کلی سیستم تأثیر می گذارد.

سیستم قفسه بندی: برای نگه داشتن پنل های خورشیدی در جای خود، چه ثابت و چه ردیاب استفاده می شود. قفسه‌بندی نوع ردیابی می‌تواند زاویه را با حرکت خورشید تنظیم کند تا بازده دریافت نور پانل‌های PV را بهبود بخشد.

جعبه اتصال و سیستم توزیع: از جمله کابل ها، جعبه های اتصال، تابلوهای توزیع و ... که وظیفه انتقال و توزیع برق را بر عهده دارند.

سیستم نظارت و کنترل: برای نظارت بر وضعیت عملیاتی نیروگاه، از جمله تولید برق، عملکرد سیستم و نظارت بر ایمنی استفاده می شود.

سیستم تولید برق حرارتی

گردآورنده: معمولاً مجموعه‌ای از آینه‌ها یا عدسی‌ها که وظیفه تمرکز نور خورشید را بر روی گیرنده دارند. کلکتورها می توانند صفحه تخت، سهموی یا سازه های برجی باشند.

گیرنده: نور متمرکز خورشید را دریافت می کند و آن را به انرژی حرارتی تبدیل می کند، معمولاً با گرم کردن مایع (مثلاً آب، روغن یا محلول نمک) برای ذخیره انرژی.

سیستم ذخیره انرژی حرارتی: به ویژه در یک سیستم تولید همزمان، توانایی ذخیره انرژی حرارتی برای استفاده در شب یا در هوای ابری، قابلیت اطمینان و پایداری گیاه را بهبود می بخشد.

جنست: انرژی حرارتی از طریق یک مبدل حرارتی به بخار تبدیل می شود که توربین و ژنراتور را برای تولید برق به حرکت در می آورد.

سیستم خنک کننده: برای خنک کردن بخار از توربین و متراکم کردن آن به آب مایع برای بازیافت استفاده می شود.

طبقه بندی

نیروگاه های خورشیدی را می توان بر اساس نوع فناوری، اندازه و محل نصب آنها دسته بندی کرد. در زیر چند روش متداول برای دسته بندی نیروگاه های خورشیدی آورده شده است:

طبقه بندی بر اساس نوع تکنولوژی

سیستم های فتوولتائیک (سیستم های PV): این نوع نیروگاه خورشیدی با استفاده از پنل های فتوولتائیک خورشیدی، نور خورشید را مستقیماً به برق تبدیل می کند. در حال حاضر پرکاربردترین فناوری انرژی خورشیدی است.

سیستم های انرژی حرارتی خورشیدی (سیستم های CSP): نیروی حرارتی خورشیدی نور خورشید را از طریق آینه‌ها متمرکز می‌کند، که سیال را برای تولید بخار گرم می‌کند، که به نوبه خود از طریق توربین بخار برق تولید می‌کند. سیستم‌های CSP معمولاً برای تولید انرژی خورشیدی در مقیاس بزرگ استفاده می‌شوند.

طبقه بندی بر اساس اندازه

سیستم های خورشیدی مسکونی: آنها که بر روی پشت بام خانه شخصی نصب می شوند، در مقیاس کوچکتر هستند و معمولاً برای رفع نیازهای برق یک خانواده استفاده می شوند.

سیستم های خورشیدی تجاری: در مشاغل یا ساختمان‌های عمومی استفاده می‌شود، و بین نیروگاه‌های خورشیدی مسکونی و مقیاس بزرگ اندازه‌گیری می‌شوند و برای کاهش هزینه برق تجاری طراحی شده‌اند.

نیروگاه های خورشیدی در مقیاس کاربردی: اینها بزرگترین نیروگاههای خورشیدی هستند که معمولاً صدها تا هزاران هکتار را پوشش می دهند و برق را مستقیماً به شبکه تأمین می کنند.

طبقه بندی بر اساس محل نصب

نیروگاه های خورشیدی زمینی: این نیروگاه‌ها که مستقیماً روی زمین نصب می‌شوند، می‌توانند نیروگاه‌های فتوولتائیک خورشیدی یا حرارتی خورشیدی در مقیاس بزرگ در مناطق باز باشند.

سیستم های خورشیدی پشت بام: نصب شده بر روی پشت بام مسکونی، ساختمان تجاری یا تاسیسات صنعتی، استفاده کامل از فضای موجود و کاهش کاربری زمین.

نیروگاه خورشیدی شناور: نصب شده بر روی سطح بدنه های آبی مانند دریاچه ها، مخازن و حوضچه های پرورش، منابع ارزشمند زمین را اشغال نمی کند، در حالی که اثر خنک کنندگی سطح آب، کارایی پنل های فتوولتائیک را بهبود می بخشد.

طبقه بندی بر اساس حالت عملیات

نیروگاه های خورشیدی متصل به شبکه: به طور مستقیم به شبکه عمومی متصل می شوند، آنها می توانند برق را به شبکه تامین کنند یا از آن برق بگیرند، و برای اکثر پروژه های تجاری و صنعتی مناسب هستند.

خارج از شبکه: مستقل از شبکه کار می کند و معمولاً مجهز به یک سیستم ذخیره باتری برای کاربردها در مناطق دورافتاده یا جایی که شبکه پوشش نمی دهد.

سناریوهای برنامه

نیروگاه های خورشیدی دارای سناریوهای کاربردی متنوعی است که می تواند طیف وسیعی از موقعیت ها را برآورده کند، از مصرف برق خانگی در مقیاس کوچک تا نیازهای انرژی صنعتی در مقیاس بزرگ. در زیر برخی از سناریوهای کاربردی اصلی برای نیروگاه های خورشیدی آمده است:

تامین انرژی مسکونی

نیروگاه های خورشیدی نصب شده در پشت بام یا حیاط خانه می تواند برق پاکی را برای خانه فراهم کند، وابستگی به شبکه برق سنتی را کاهش دهد و به طور بالقوه از طریق مکانیزم بازخورد شبکه، برق را به شبکه بفروشد، به خودکفایی انرژی و کاهش قبوض برق منجر شود.

قدرت تجاری و صنعتی

سیستم های خورشیدی نصب شده بر روی پشت بام ها یا زمین های بلااستفاده ساختمان های تجاری و تاسیسات صنعتی می توانند به طور قابل توجهی هزینه های عملیاتی یک کسب و کار را کاهش دهند و در عین حال به آن کمک کنند تا اهداف پایداری خود را برآورده کند و ردپای کربن آن را کاهش دهد.

تاسیسات و زیرساخت های عمومی

نیروگاه های خورشیدی نصب شده بر روی پشت بام ها و فضاهای باز تاسیسات عمومی مانند پارک ها، مدارس، بیمارستان ها و ساختمان های دولتی نه تنها تامین برق پایداری را فراهم می کند، بلکه به عنوان پروژه های نمایشی برای نمایش فناوری های انرژی پایدار عمل می کند.

منبع تغذیه برای مناطق دورافتاده و ایزوله

برای مناطق دورافتاده که تحت پوشش شبکه نیستند، نیروگاه های خورشیدی (به ویژه سیستم های خارج از شبکه) یک راه حل انرژی مقرون به صرفه برای تامین روشنایی اولیه، ارتباطات و برق زندگی ساکنان ارائه می دهند.

حمل و نقل

نیروگاه های خورشیدی همچنین می توانند در زیرساخت های حمل و نقل مانند ایستگاه های شارژ وسایل نقلیه الکتریکی، روشنایی خیابان ها و علائم راهنمایی و رانندگی استفاده شوند و تحول سبز در بخش حمل و نقل را ترویج کنند.

در انتخاب نیروگاه خورشیدی به چه نکاتی توجه کنیم؟

هنگام انتخاب a نیروگاه خورشیدیبرای اطمینان از یک پروژه موفق و مقرون به صرفه، باید چندین فاکتور در نظر گرفته شود. در زیر برخی از ملاحظات مهم و سناریوهای قابل اجرا آورده شده است:

موقعیت جغرافیایی و شرایط اقلیمی

مدت و شدت نور خورشید: انتخاب منطقه ای با ساعات طولانی نور خورشید و شدت نور زیاد مطلوب تر است.

شرایط آب و هوایی: مناطقی که خیلی مرطوب یا مه آلود هستند ممکن است کارایی پنل های خورشیدی را کاهش دهند.

زمین: زمین های مسطح یا کمی شیب دار برای نصب پنل های خورشیدی مناسب تر است.

تحلیل تقاضای برق و بار

بارهای قله و دره: طراحی و اندازه نیروگاه خورشیدی را با قله ها و دره های تقاضای برق تنظیم کنید.

تقاضای تداوم: برای مواقعی که نیاز به تامین برق 24 ساعته بدون وقفه است، استفاده از نیروگاه های خورشیدی را در ترکیب با سایر اشکال انرژی، مانند دستگاه های ذخیره انرژی در نظر بگیرید.

ملاحظات اقتصادی

سرمایه گذاری اولیه: سرمایه اولیه و هزینه های ساخت پروژه را در نظر بگیرید.

هزینه های عملیاتی و نگهداری: اینها شامل تمیز کردن پانل های خورشیدی، تعمیر و نگهداری سیستم و غیره است.

قیمت فروش برق و یارانه: دولت ها در مناطق مختلف ممکن است سیاست های یارانه ای برای پروژه های خورشیدی داشته باشند و قیمت فروش برق نیز باید در نظر گرفته شود.

انتخاب فناوری و ارزیابی تامین کننده

بلوغ فناوری: فن آوری های پنل خورشیدی و اینورتر بالغ و قابل اعتماد را انتخاب کنید.

شهرت تامین کننده: تامین کنندگان تجهیزات و واحدهای ساختمانی با شهرت خوب و خدمات پس از فروش را انتخاب کنید.

دوام مالی

در این بخش، قابلیت مالی نصب یک نیروگاه خورشیدی مبتنی بر PV از طریق دو مثال ساده (داخلی و تجاری) نشان داده شده است. عوامل در نظر گرفته شده شامل اجزای زیر است:

• هزینه های نصب اولیه و اندازه سیستم بر اساس میانگین صنعت تنظیم می شود.

• تولید برق سالانه میانگین راندمان نیروگاه های خورشیدی را فرض می کند که بسته به موقعیت جغرافیایی و طراحی سیستم متفاوت است.

• میانگین قیمت برق منعکس کننده قیمت خرید برق خورشیدی در مناطق مختلف است.

• هزینه‌های عملیاتی و نگهداری شامل بازرسی‌های منظم، تمیز کردن پنل‌های خورشیدی، تعویض قطعات آسیب‌دیده و غیره است، اما محدود به آن نمی‌شود.

• محاسبات سالانه صرفه جویی برق بر اساس تولید برق سالانه و میانگین قیمت برق و همچنین هزینه های تعمیر و نگهداری است.

گرایش های فناوری

نیروگاه خورشیدی فن آوری به سرعت در حال تحول است و چندین روند قابل توجه را نشان می دهد که مسیرهای آینده و نوآوری های بالقوه در بخش خورشیدی را نشان می دهد. در زیر روندهای کلیدی در فناوری فعلی نیروگاه خورشیدی آورده شده است:

افزایش کارایی

محققان و سازندگان همچنان به بهبود راندمان تبدیل سلول‌ها و ماژول‌های خورشیدی از طریق مواد جدید و نوآوری‌های تکنولوژیک ادامه می‌دهند. برای مثال، فناوری‌های پیشرفته‌ای مانند سلول‌های خورشیدی کالکوژنید و سلول‌های خورشیدی چند پیوندی، پتانسیل بهتری نسبت به سلول‌های مبتنی بر سیلیکون سنتی و تبدیل انرژی خورشیدی به الکتریسیته را با کارآمدتر نشان می‌دهند.

کاهش هزینه ها

اگرچه هزینه های ساخت و بهره برداری نیروگاه های خورشیدی به طور چشمگیری کاهش یافته است، کاهش هزینه های بیشتر همچنان یک هدف مهم برای صنعت است. هزینه‌های ساخت و نگهداری نیروگاه‌های خورشیدی را می‌توان با افزایش تولید، بهبود راندمان تولید، استفاده از مواد ارزان‌تر و بهینه‌سازی طراحی سیستم کاهش داد.

یکپارچگی و چند کارکردی

نیروگاه های خورشیدی یکپارچه تر و چند منظوره تر می شوند. به عنوان مثال، فناوری فتوولتائیک یکپارچه ساختمان (BIPV) سلول های خورشیدی را در مصالح ساختمانی ادغام می کند، هم برای تولید برق و هم به عنوان بخشی از ساختمان. علاوه بر این، ادغام نیروگاه های خورشیدی با سیستم های ذخیره انرژی باعث بهبود بهره وری انرژی و افزایش پایداری و قابلیت اطمینان منبع تغذیه می شود.

هوشمند و دیجیتال

استفاده از فناوری های دیجیتال باعث بهبود کارایی و عملکرد عملیات و نگهداری نیروگاه های خورشیدی می شود. با استفاده از فناوری اینترنت اشیا (IoT)، کلان داده و تجزیه و تحلیل هوش مصنوعی (AI)، نیروگاه های خورشیدی می توانند به نظارت از راه دور، تشخیص هوشمند خطا و تعمیر و نگهداری پیش بینی برای بهینه سازی عملکرد نیروگاه و بازده اقتصادی دست یابند.

ادغام شبکه های توزیع و ریزشبکه ها

نیروگاه های خورشیدی به طور فزاینده ای در شبکه های توزیع و ریزشبکه ها برای ارائه راه حل های انرژی توزیع شده ادغام می شوند. این ادغام می تواند انعطاف پذیری شبکه و مصونیت در برابر تداخل را به ویژه در مناطق دورافتاده و جوامع کوچک بهبود بخشد و خودکفایی انرژی را از طریق ریزشبکه های خورشیدی امکان پذیر کند.

خط پایین

نیروگاه های خورشیدیبه عنوان تأسیساتی که انرژی خورشیدی را جذب و به الکتریسیته تبدیل می‌کنند، می‌توانند انرژی پاک و تجدیدپذیر را در سناریوهای مختلف، از ساختمان‌های مسکونی و تجاری گرفته تا تامین برق برای کشاورزی و مناطق دورافتاده، و همچنین ذخیره‌سازی انرژی در مقیاس بزرگ و سیستم‌های تهویه‌کننده نیرو، فراهم کنند. 

با حمایت از سیاست ها و افزایش آگاهی عمومی، کاربرد نیروگاه های خورشیدی برای ارائه راه حل های انرژی پاک بیشتر در سراسر جهان گسترش بیشتری خواهد یافت. در پایان، اگر علاقه مند به نصب نیروگاه خورشیدی برای خانه یا محل کار خود هستید، لطفا به این آدرس مراجعه کنید پیوند.