Solar Powers And PhotoVoltaics
•Download as PPTX, PDF•
3 likes•819 views
. روز به روز توجه بشر به انرژی های پاک بیشتر میشود. ارائه ای که در حال حاضر پیش روی شماست تلاشی است برای معرفی انواع نیروگاه های خورشیدی حرارتی و بررسی امار جهانی استفاده از این نوع نیروگاه ها. در اخر هم تلاش شده تا بررسی کوچکی بر روی انرژی خورشیدی در ایران صورت بگیرد. امیر صوته کشان Amir SoutehKeshan
![photovoltaics |ˌfōtəvōlˈtāiks, ˌfōtōväl-| pl.
noun [ treated as sing. ]
the branch of technology concerned
with the production of electric current at
the junction of two substances.
• [ treated as pl. ] devices having a
photovoltaic junction.](data:image/gif;base64,R0lGODlhAQABAIAAAAAAAP///yH5BAEAAAAALAAAAAABAAEAAAIBRAA7)
Recommended
More Related Content
What's hot
What's hot (20)
Viewers also liked
Viewers also liked (20)
Similar to Solar Powers And PhotoVoltaics
Similar to Solar Powers And PhotoVoltaics (20)
Recently uploaded
Recently uploaded (20)
Solar Powers And PhotoVoltaics
- 2. photovoltaics |ˌfōtəvōlˈtāiks, ˌfōtōväl-| pl. noun [ treated as sing. ] the branch of technology concerned with the production of electric current at the junction of two substances. • [ treated as pl. ] devices having a photovoltaic junction.
- 3. Alexandre-Edmond Becquerel Born: March 24, 1820, Paris, France Died: May 11, 1891, Paris, France Field Of Study: solar spectrum, magnetism, electricity and optics
- 4. Diagram of apparatus described by Becquerel (1839)
- 5. “For His Services to theoretical physics , and especially for his discovery of the law of photoelectric effect…”
- 6. First Solar Cell Charles Fritts
- 7. First Solar Cell efficiently = 1%
- 8. Bell Labs 1954 Efficiently = 6% The solar power industry began to come of age
- 11. Grid Connected
- 13. 5 Types : • Parabolic Trough • CRS • Parabolic Dish • Solar Chimney • Fresnel Collector
- 14. Parabolic Trough
- 18. CRS
- 28. Parabolic Dish
- 31. Solar Chimney
Editor's Notes
- تاریخ انرژی خورشیدی - انسانهای گذشته آموختن که از گرمای خورشید استفاده کنن ٬ به این طریق که محل هایی رو برای زندگی انتخاب میکردن که در معرض نور مستقیم و قدرتمند خورشید باشه.
- فتو ولتائیک در لغت به شاخه ای از تکنولوژی ها گفته میشود به وسیله ی اتصال دو ماده که تحت نور قرار دارند جریان الکتریکی تولید میکنند. در سال ۱۷۶۷ بندیکت با ساخت یک جمع کننده ی انرژی خورشیدی تاریخ سولار رو بنا گذاری کرد. اون یه جعبه مکعبی شکل با سه تا شیشه ساخت تا بتونه نور بازتابی رو به سمت بیرون رو به دام بیاندازه. اون با تکرار این ازمایش بر روی کوه های آلپ و رسوندن دمای جعبه به ۱۱۰ درجه سانتی گراد ثابت کرد دمای داخل جعبه بی ربط به دمای بیرون هست و انرژی خورشید به طور واضح یک منبع خالص انرژی هستش.
- گام بزرگ دیگه الکساندر ادمومند بکویرل - فیزیکدان فرانسوی تجربی در سال) ۱۸۳۹ تابوندن نور خورشید به سلول های الکترولیتی و مقدار قابل اندازه گیری جریان تولید کرد
- پلاتینیوم
- 1905 مقاله در مورد اثر فتو الکتریک بکوریل در به سوی استفاده ی عملی باز کرد و توجه بشر به سمت استفاده از این پدیده بیشتر شد.
- مخترع امریکایی ۱۸۸۳
- توسط یک لایه ی نازک طلا بازدهی کمتر از یک درصد اما دارای تاثیر بسازایی روی پیشرفت این زمینه داشته
- 1954 اولین سلول خورشیدی مدرن با بازدهی ۶ درصد باعث شد که صنعت انرژی خورشیدی در دنیا مطرح بشه از اولین سلول تا به الآن پیشرفت های بیشماری در زمینه ی بازدهی و کارایی انجام شده که باعث شده امروزه بشه سلول خورشیدی رو با هزینه ی بسیار کمتری تولید کنیم
- عنصر اصلی در ساخت سلولهای خورشیدی، نیمه هادیهایی مانند سیلیکون و گالیم آرسناید می باشد. اساس کار سلولهای خورشیدی بر مبنای تئوری الکترونهای مدارات اتم قابل توجیه است. در سطح خارجی تراز انرژی اتم دو سطح تراز مشخص وجود دارد. سطح تراز ظرفیت اتم(والانس) که در عملیات شیمیایی دخالت دارد و سطح تراز هدایت اتم(لایه هدایت) که در هدایت الکتریکی نقش دارد. همان طور که میدانید هر اتم برای اینکه از تراز ظرفیتی خود به تراز هدایت انتقال یابد، احتیاج به مقدار مشخصی انرژی دارد که به آن انرژی گپ می گویند. علت استفاده از نیمه هادی های هم دقیقا به این خاطر است که این عناصر نیاز به انرژی گپ بسیار پائین دارند تا به تراز هدایت منتقل گردند و با حرارتی کم در حد حرارت محیط می توانند این انرژی را تامین نمایند. در نیمه هادیها با اضافه کردن ناخالصی به کریستال خالص آنها می توان میزان انرژی گپ را بیش از پیش کاهش داد. اگر به سیلیسیم که یک نیمه هادی است فسفر اضافه شود دارای بار منفی و اگر ( بر ) اضافه شود دارای بار مثبت می گردد. حال اگر به الکترونی که در تراز ظرفیت است انرژی بیش از مقدار انرژی گپ داده شود به تراز هدایت منتقل شده و باعث ایجاد الکترون و حفره ای آزاد می گردد. لذا از همین خاصیت برای ساخت نیمه هادی های نوع N و P استفاده می گردد. در اثر برخورد نور به سطح نیمه هادی نوع PN و کسب انرژی گپ، حاملهای بار(الکترون – حفره) بوجود آمده که می توانند در داخل نیمه هادی حرکت نموده و تولید الکتریسیته نمایند.
- کاربردها و چگونگی بکارگیری سیستم های فتوولتاییک سیستمهای فتوولتائیک جهت مصارف عمومی و کشاورزی، بصورت نیروگاههای مستقل از شبکه سراسری یا سیستمهای متصل به شبکه سراسری با ساختار نصب ثابت و یا متحرک در واحدهای کوچک باتوان پائین جهت تامین انرژی الکتریکی مورد نیاز ماشین حساب‌های کوچک تا سیستمهای بزرگ نیروگاهی، به کار می رود. در خصوص سیستم های متحرک می بایست متذکر شد که، مزیت آن امکان ردیابی خورشید و افزایش انرژی الکتریکی حاصل از تابش خورشید درطی روز می باشد.
- 1- متصل به شبکه سراسری برق ( Grid Connected ) در این روش، انرژی الکتریکی حاصل از سیستم فتوولتائیک (با استفاده از تجهیزات الکتریکی مبدل جریان مستقیم به جریان متناوب، همچون اینورترهای متصل به شبکه و ...) ضمن تغییر شکل و تطبیق سطح ولتاژ و فرکانس انرژی الکتریکی حاصل ازسیستم فتوولتائیک، با مشخصات سطح ولتاژ، اختلاف فاز، فرکانس و... شبکه سراسری به شبکه سراسری برق تزریق می گردد. با استفاده از نیروگاههای فتوولتائیک متصل به شبکه سراسری بصورت متمرکز و یا غیرمتمرکز (ضمن تقویت انرژی جاری در شبکه توزیع)، بدلیل تزریق ولتاژ و جریان مانع افت ولتاژ شبکه توزیع گردیده و در نتیجه از فشار بر روی نیروگاه ها در طی روز جلوگیری نمود. این امر به مثابه این است که هر مشترک شبکه سراسری برق، با نصب سیستم متصل به شبکه، خود بعنوان یک تولید کننده پراکنده کوچک (DG)، بصورت نیروگاهی کوچک عمل نماید. دراین روش علاوه بر تامین بخشی از انرژی الکتریکی مورد نیاز مصرف کننده، انرژی الکتریکی (مازاد بر مصرف) به شبکه سراسری برق تزریق می شود. ۲- مستقل از شبکه سراسری برق سیستمهای مستقل از شبکه ( Stand Alone ) تأمین انرژی الکتریکی ایستگاه های مخابراتی و تلویزیونی، خانه های مسکونی، چادرهای عشایری، کلبه های روستایی و بصورت کلی رفع نیاز انرژی الکتریکی مناطقی که فاقد شبکه سراسری برق می باشند. این بخش سهم بالایی از سیستم های مستقل ازشبکه را در جهان به خود اختصاص داده است. در بسیاری از کشورهای جهان (بویژه درحال توسعه جهت تامین انرژی الکتریکی مورد نیاز روستاهای فاقد برق ازاین سیستم استفاده می گردد، بطور مثال در سال 2007 کشور اندونزی برق رسانی به 15000 خانوارروستایی را از این طریق آغاز نموده است). عدم نیاز به سوخت و مشکلات سوخت رسانی بویژه در مناطق صعب العبوروعدم نیاز به تعمیر ونگهداری مداوم وطول عمر مناسب از جمله عمده مزایایی است که در رشد و توسعه این سیستم‌ها بویژه در نقاط محروم کشور نقش عمده و بسزایی دارد.
- بزرگترین نیروگاه خورشیدی دنیا در جنوب شرقی کالیفرنیا) صحرای موهاوی
- نیروگاههای حرارتی خورشیدی به 5 دسته تقسیم بندی می گردند: • نیروگاههای سهموی خطی (Parabolic Trough) • نیروگاههای دریافت کننده مرکزی (CRS) • نیروگاههای بشقابک سهموی (Parabolic Dish) • نیروگاههای دودکش خورشیدی(Solar Chimney) • نیروگاه کلکتورهای فرنل Fresnel Collector)) • نیروگاههای سهموی خطی (Parabolic Trough)
- نیروگاههای حرارتی خورشیدی از نوع سیستم کلکتور سهموی خطی شامل ردیفهای موازی و طولانی از متمرکز کننده¬ها می باشند. بخش متمرکز کننده شامل سطوح انعکاسی سهموی است که از جنس آینه های شیشه ای تشکیل شده و روی یک مادۀ سازه نگهدارنده قرار می¬گیرند. دریافت کننده از لوله های جاذب با پوشش مخصوص تشکیل شده که بوسیله شیشه پیرکس پوشانده می شوند و در طول خط کانونی قرار می گیرند. بخش دریافت کننده در قسمتهای انتهایی روی دو تکیه‌گاه، قرار گرفته‌اند که این مجموعه روی تیرکهای اصلی سازه سوار است. سیستم ردیابی خورشید در این دستگاهها تک محوره بوده و ردیابی خورشید از شرق به غرب انجام می گیرد.
- بگونه ای که پرتورهای خورشید در تمام مدت ردیابی بر روی لوله های جاذب منعکس شوند. یک سیال انتقال حرارت روغن با دمای حدود 400 درجه سانتیگراد از میان لوله های جاذب در جریان می باشد و روغن داغ در مبدلهای حرارتی آب را به بخار تبدیل و بخار سوپرهیت طی عبور از توربین ژنراتور، انرژی الکتریکی تولید می کند. این نوع نیروگاهها با ذخیره حرارت قابلیت تولید برق را حتی در مواقعی که خورشید غروب نموده است را دارا هستند.
- اجزاء اصلی نیروگاههای سهموی خطی • منعکس‌کننده از نوع آینه‌های سهموی • دریافت‌کننده تابش خورشیدی که پرتوهای منعکس شده را جذب کرده و موجب گرمایش سیال انتقال دهنده گرما می شود • مکانیزم حرکت دهنده (تک محوری) کلکتورهای سهموی به منظور ردیابی خورشید و کنترل کننده ها • اسکلت فلزی نگهدارنده و فونداسیون a • سیستمهای مربوط به تولید قدرت الکتریکی • تجهیزات مربوط به انتقال گرما • تجهیزات مربوط به تولید الکتریسیته و دفع گرمای تلف شده به محیط خارج
- نیروگاههای دریافت کننده مرکزی این سیستم شامل مجموعه ای از آینه هایی است(هلیوستات) که هر یک بطور جداگانه انرژی خورشید را متمرکز و به برج دریافت کننده مرکزی منتقل می کنند. انرژی توسط یک مبدل حرارتی که در روی یک برج نصب شده است و گیرنده نامیده می شود جذب میشود. در آن جا آب به بخار سوپر هیت تبدیل شده و این بخار توربین ژنراتور را که در پائین برج نصب شده به حرکت در آورده و تولید برق می نماید.
- اجزاء اصلی نیروگاههای دریافت کننده مرکزی هلیوستات: سیستم گردآورنده پرتوهای خورشیدی شامل مزرعه ای از هلیوستات ها از نوع شیشه ای یا غشایی دریافت‌کننده مرکزی: که گرمای پرتوهای خورشیدی را جذب و قابل استفاده می نماید. سیستم انتقال انرژی گرمائی: که گرمای وارده به گیرنده را جذب نموده و به گردش وا می‌دارد. در طرحهای اولیه از آب و بخار بعنوان سیال جذب کننده وانتقال دهنده انرژی گرمائی استفاده می گردید و در طرحهای توسعه یافته تر از سیالاتی چون نمکهای سدیم و پتاسیم مذاب استفاده میگردد. سیستم تبدیل قدرت سیستم ذخیره انرژی
- Ivanpah ۲۰۱۰ پروژه 2.2 میلیارد زمینی به وسعت 14 میلیون متر مکعب بزرگترین سیستم حرارتی خورشیدی
- گوگل، برایت سورس، ان آر جی و بکتل اصلی‌ترین سرمایه گذاران که این سایت به طور کامل به کار بیفتد، ۳۹۲ مگاوات برق (بیش از یک سوم نیروگاه اتمی بوشهر ۱۴۰۰۰۰ خانه کافی است و استفاده از مواد کربنی را تا ۴۰۰۰۰۰ تن کاهش میده
- 347 هزار آینه آفتاب گرد (helioata سه برج ۴۵۹ فوتی آینه‌ها متمرکز میشود آب داخل این برج‌ها را گرم و بخار بسیار داغی تبدیل شود و توربین‌های سایت الکتریسیته تولید میکنند
- برج اول و دوم شروع به کار کرده و با موفقیت داره به شبکه برق تزریق میکنه
- پرتوهای خورشید تابیده شده بر روی سطح متمرکز کننده سهموی در کانون آن جمع می شود. برای اینکه چنین سیستمی پر بازده باشد لازم است که این گردآورنده همواره بطرف خورشید ردیابی شود و در نتیجه به یک مکانیسم ردیابی دو محوره نیاز دارد. در این سیستم، نور خورشید در یک نقطه کانونی متمرکز میشود و یک موتور استرلینگ انرژی حرارتی این تشعشع تمرکز یافته را به انرژی مکانیکی تبدیل می‌کند و به کمک یک آلترناتور از این انرژی مکانیکی، الکتریسیته تولید میگردد.
- اجزاء اصلی نیروگاههای بشقابک سهموی سطح متمرکزکننده : وظیفه آن متمرکز کردن شعاعهای نور خورشید در نقطه کانونی است. موتور استرلینگ: انرژی گرمایی تمرکز یافته نور را به انرژی مکانیکی تبدیل کرده که توسط یک آلترناتور از آن الکتریسیته تولید میگردد. این موتورها با سیستمهای دما بالا و پرفشار با انتقال حرارت خارجی هستند که گاز هلیوم یا هیدروژن بعنوان سیال عامل آنها عمل می‌کند. بهترین عملکرد انواع این موتورها در دماهای بالای 700 درجه سانتیگراد و فشارهایی تا 20 مگاپاسکال انجام میشود. ردیاب و سیستم کنترل : سیستم ردیاب همواره سطح متمرکز کننده را در مقابل خورشید قرار می دهد تا نور دقیقاٌ در دریافت کننده موتور استرلینگ تمرکز یابد. بعلاوه سیستم کنترل با دریافت اطلاعات از سنسورهای مختلف و همچنین موتور استرلینگ، در هر وضعیت فرمان مناسبی برای کنترل سیستم ارسال می نماید. سازه و فونداسیون: برای نگه داشتن سطح متمرکزکننده، موتور استرلینگ و سایر اجزاء سیستم و تحمل بارهای اینرسی، باد و زلزله وجود یک فونداسیون و سازه ای سبک و با استحکام ضروریست.
- دودکش خورشیدی نیروگاه دودکش خورشیدی، یک نیروگاه خورشیدی است که از ترکیب کلکتورهای هوای خورشیدی و برج هدایت کننده هوا برای تولید جریان هادی القائی هوا استفاده می‌کند و این جریان هوا موجب چرخش توربین‌های پله‌ای فشار و در نهایت تولید برق توسط ژنراتور میشود.
- تابش خورشید موجب گرم شدن هوا در زیر سقف هادی نور (شفاف) که برج مرکزی را احاطه کرده است، می شود. در مرکز این سقف یک برج عمودی با دهانه ورودی عریض واقع شده است. محل اتصال این برج با سقف شیشه‌ای باید به نحوی ساخته شود که در مقابل نفوذ هوا مقاوم باشد. هوای گرم سبک‌تر از هوای سرد است لذا از برج بالا خواهد رفت. با مکش هوای گرم به بالای برج، هوای سرد مجدداً از فضای خارجی سقف وارد آن خواهد شد. این جریان مداوم هوا را با استفاده از توربین‌های پله‌ای فشار تبدیل به انرژی مکانیکی و سپس توسط ژنراتورهای مرسوم برق تولید می‌کند. شکل 1 نمایی از شماتیک عملکرد این نوع نیروگاههای خورشیدی را نشان می‌دهد. برای تولید 24 ساعته برق در این نیروگاه می‌توان از لوله‌های حاوی آب و یا محفظه‌های آب در زیر سقف استفاده نمود. این لوله‌ها یا محفظه‌ها تنها یک بار از آب پر می‌شوند و هیچ نیازی به آب‌گیری مجدد ندارند.
- اجزا اصلی یک دودکش خورشیدی سقف نیمه شفاف (مثلاً شیشه‌ای) که در ارتفاع چندمتری زمین نصب میگردد. دودکش مرتفع که درمرکز سقف شیشه‌ای قرار می‌گیرد. توربین های بادی که در پایة دودکش قرار می‌گیرند. زمین که با روکش مناسبی پوشانده میشود.
- در این گونه نیروگاهها از کلکتور فرنل برای متمرکز کردن نور خورشید روی لوله گیرنده استفاده می شود. در این نیروگاه همانند نیروگاههای سهموی خطی، کلکتورها به صورت خطی و در جهت شمال جنوب نصب می شوند. کلکتورهای آن تعداد زیادی آینه تخت با پهنای کم و طول زیاد هستند که کنار هم دیگر قرار می گیرند. زاویه قرار گیری هر کدام از آینه ها بصورتی است که بازتاب نور خورشید را روی بخش دریافت کننده متمرکز کنند. در بخش دریافت کننده یک بازتاب دهنده ثانویه از نوع جفت سهموی قرار دارد که بازتاب آینه ها را جمع آوری کرده و روی لوله گیرنده می تاباند با گرم شدن لوله گیرنده سیال داخل آن گرم می شود. برای نیروگاههای خورشیدی از این دست عملکرد ممکن است به دو صورت باشد در سیستم های متدوال سیال عامل داخل لوله گیرنده روغن است که پس از داغ شدن به مبدلهای حرارتی منتقل شده و سپس موجب تولید بخار می شود اما در نوع دیگر که نوع بخار مستقیم (direct steam) نامیده می شود طول کلکتورها بیش از یکصد متر می باشد. از یک طرف لوله دریافت کننده آب وارد شده و از طرف دیگر بخار خارج می شود و نیازی به سیستم های جانبی اضافی نیست.
- ایران با داشتن حدود ۳۰۰ روز آفتابی در سال جزو بهترین کشورهای دنیا در زمینه پتانسیل انرژی خورشیدی محسوب میشه. موقعیت جغرافیای ایران و پراکندگی روستای در کشور به طوریه که استفاده از انرژی خورشیدی باید مورد توجه قرار بگیره استانداردهای بین‌المللی بیان میکنند که اگر میانگین انرژی تابشی خورشید در روز بالاتر از ۳٫۵ کیلووات ساعت در مترمربع (۳۵۰۰ وات/ساعت) باشد استفاده از مدلهای انرژی خورشیدی نظیر کلکتورهای خورشیدی یا سیستمهای فتوولتائیک بسیار اقتصادی و مقرون به صرفه است. بسیاری از قسمتهای ایران =بالاتر از این میانگین بین‌المللی یعنی بالاتر از ۷ تا ۸ کیلو وات ساعت بر مترمربع اندازه‌گیری شده متوسط انرژی تابشی خورشید بر سطح سرزمین ایران حدود ۴٫۵ کیلو وات ساعت بر مترمربع
- 3.1% المان به این مقدار برق کشورش رو به صورت استفاده از فتوولتائیک تولید میکنه 24.8 گیگاوات