صفحه اصلی > فعالیت‌ها > انرژی های نو > انرژی خورشیدی 

 

سیستم‌های خورشیدی

سیستم های انرژی خورشیدی، فناوری های جدیدی هستند که برای تامین گرما، آب گرم، الکتریسیته و حتی سرمایش منازل مسکونی، مراکز تجاری و صنعتی به کار می روند و شامل موارد زیر هستند:

1. فتوولتائیک

        بی تردید یکی از مهمترین فعالیت های کشورهای پیشرفته در کاهش مصرف انرژی های ناپاک، گسترش تکنولوژی هایی است که از منابع تجدیدپذیر و نامحدود انرژی استفاده می کنند. این موضوع تأثیر فراوانی را هم بر اقتصاد و هم بر محیط زیست در پی خواهد داشت. بدین معنی که با استفاده از منابع تجدید پذیر انرژی از پایان منابع فسیلی سوخت جلوگیری شده و مضرات زیست محیطی آن ها نیز ایجاد نخواهد شد. تا زمانی که از منابع انرژی تجدیدپذیر استفاده شود، سیستم های فتوولتائیک یکی از بهترین راه های تولید انرژی از خورشید خواهند بود. ماده اوليه به كار رفته در سيستم هاي برق خورشیدی (فتوولتاييك)، سيليكون است. زمانيكه صفحه هاي سيليكون در معرض تابش نور خورشيد قرار مي گيرند، جريان الكتريكي مستقيم DC در آنها توليد مي شود. پانل هاي فتوولتاييك نسبت به تابش هاي مستقيم و پراكنده عكس العمل نشان مي دهند. اما مقدار خروجي انرژي الکتريکي با افزايش مقدار تابش نور يا پرتو افكني بيشتر، افزايش مي يابد.

1.1  فناوری‌های سیستم‌های فتوولتائیک

2.1 اهم کاربردهای سیستم‌های فتوولتائیک

3.1 روش‌های به‌کارگیری سیستم‌های فتوولتائیک

4.1 فعالیت‌های انجام شده در ایران در حوزه انرژی خورشیدی

5.1 پروژه‌های انجام شده توسط شرکت معیار توسعه نیرو در حوزه انرژی خورشیدی

6.1 توانمندی‌های حاصله در کشور در حوزه انرژی خورشیدی

7.1 آمار جهانی انرژی خورشیدی

 

1.1 فناوری سیستم‌های فتوولتائیک

سلول فتوولتائیک نور خورشید را مستقیما به انرژی الکتریکی تبدیل می کند. اصل مقدماتی در این تکنولوژی پدیده ” فتوالکتریک “ است که اولین بار توسط انیشتین مطرح گردید."فتو" به معنای نور و "ولتائیک" به معنای الکتریسیته می باشد. عنصر اصلی در ساخت سلول های خورشیدی، نیمه هادی هایی مانند سیلیکون و گالیوم آرسناید می باشد. اساس کار سلول های خورشیدی بر مبنای تئوری الکترون های 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 ها 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 هادی ها با اضافه کردن ناخالصی به کریستال خالص آن ها 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 بور 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، حامل های بار(الکترون حفره) بوجود آمده که می توانند در داخل نیمه هادی حرکت نموده و تولید الکتریسیته نمایند.

 

مواد گوناگونی تاکنون در ساخت سلول های خورشیدی استفاده شده اند که بازده و هزینه های ساخت متفاوتی دارند. در واقع این سلول ها باید طوری طراحی شوند که بتوانند طول موج های نور خورشید را که به سطح زمین می رسد با بازده بالا به انرژی مفید تبدیل کنند. موادی که برای ساخت سلول های خورشیدی استفاده می شوند را می توان در سه نسل طبقه بندی نمود.

 

نسل اول فناوری های فتوولتائیک: سلول های کریستالی

سیلیکون یکی از فراوان ترین عناصر حال حاضر کره زمین می باشد. این عنصر یک نیمه هادی بسیار مناسب برای استفاده در سیستم های فتوولتائیک می باشد. سلول های کریستالی سیلیکون بسته به این که ویفرهای سیلیکونی به چه روش ساخته می شوند، به 2 دسته کلی تقسیم بندی می شوند: مونو کریستال سیلیکونی و پلی کریستال سیلیکونی. دسته دیگر از سلول های کریستالی شامل گالیوم آرسناید می باشد.

 

نسل دوم فناوریهای فتوولتائیک: سلولهای خورشیدی تین فیلم

پس از بیش از 20 سال تحقیق و توسعه، سلول های خورشیدی تین فیلم شروع به گسترش نمودند. تین فیلم ها به طور قابل ملاحظه ای در هزینه تولید الکتریسیته نسبت به ویفرهای سیلیکونی کاهش ایجاد نمودند.

سه نوع اصلی سلول های خورشیدی تین فیلم که در حال حاضر تجاری شده اند شامل:

  • سیلیکونهای آمورف (a-Si  و  a-Si/μc-Si)
  • کادمیوم تلورید (Cd-Te)
  • مس- ایندیم- سلنید (CIS) و مس ایندیم گالیم- دیسلنید (CIGS)

 

 

مقایسه ای از ضخامت سیلیکون مورد نیاز در تین فیلم ها و سلولهای کریستالی

 

نسل سوم فناوریهای فتوولتائیک

فنآوری های این نسل در مرحله پیش از تجاری سازی به سر می برند. فنآوری های نسل سوم به دسته های زیر تقسیم می شوند:

  • CPV
  • سلول های خورشیدی ارگانیک
  • سلول های خورشیدی حساس به رنگ
  • سلول های خورشیدی پلیمری
  • سلول های خورشیدی مبتنی بر کریستال های مایع

 

2.1 اهم کاربردهای سیستم‌های فتوولتائیک

1. سیستم های تأمین برق مستقل از شبکه (تأمین برق خانه های مسکونی، چادرهای عشایری، کلبه های روستایی و بصورت کلی رفع نیاز الکتریکی مناطق فاقد شبکه سراسری برق می باشند)

 

2. پمپاژخورشیدی (آب شرب، آبیاری، دامپروری، پرورش ماهی، جنگلها، مراتع، آبشخورحیوانات، آبنماها و…) یکی از کاربردهای موفق سیستم های فتوولتائیک، پمپاژ آب خورشیدی می باشد. افزایش تقاضا در این بخش نشان گر توانمندی و قابلیت کارکرد این سیستم می باشد. به طورمثال درسال 2006 در کشور مکزیک بیش از  800 عدد پمپ با توان تجمعی 33 کیلووات و در بنگلادش بیش از 5000  عدد پمپ در سال 2005 و 2006  با مبلغ تجمعی 21  میلیون دلار نصب و راه اندازی گردید و یا 6/6% از سیستم های فتوولتائیک نصب شده در کشور هند را سیستم های پمپ فتوولتائیک تشکیل می دهد.
 

3. روشنایی خورشیدی (منازل مسکونی و مدارس، ایستگاههای بین راهی، تونلها، فانوسهای دریایی، چراغ های پارکی و ...) میزان روشنایی درشب یک امتیاز برای شهرهای بزرگ و صنعتی می باشد و بدون دسترسی به برق، تامین روشنایی به لامپ های دینامی و یا چراغ های نفتی محدود می گردد. یکی از راه حل های مناسب جهت تامین روشنایی مناسب جهت مناطق فاقددسترسی به برق، استفاده از چراغ های خورشیدی می باشد که سالانه ده ها هزار نمونه ازاین سیستم در سراسر جهان نصب و راه اندازی می گردد.  این سیستم در تامین روشنایی منازل مسکونی و مدارس، ایستگاههای بین راهی، چراغ های راهنمایی و رانندگی، فانوس های دریایی و ... موثر واقع شده است. بگونه ای که تعداد بسیارزیادی از آن ها در کشور ما نیز درشهرها (بویژه تهران) و جاده های کشور نصب گردیده است.
 

4. سیستم تغذیه کننده پرتابل (قابل حمل و نقل) همچون خودروهای خورشیدی، مصارف الکتریکی غیرصنعتی در ابزارهایی مانند، اسباب بازی ها، ماشین حساب های خورشیدی و... .قابلیت حمل و نقل سهولت در نصب و راه اندازی از جمله مزایای این سیستمها می باشد که در رشد و توسعه آن نقش بسزایی دارد.
 

 

 

3.1 روش‌های به‌کارگیری سیستم‌های فتوولتائیک

- 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.

 

 

2- 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.

 

4.1  فعالیت‌های انجام شده در ایران در حوزه انرژی خورشیدی

1-  احداث نیروگاه حرارتی خورشیدی سهموی خطی شیراز به ظرفیت 250 کیلووات تا مرحله تولید بخار و انجام تحقیقات در زمینه فناوری ساخت و تست قالب مربوط به آینه کلکتور نیروگاه شیراز، خمکاری شیشه و تولید آینه های سهمی، ایجاد پتانسیل علمی، فنی و تربیت کارشناسان ماهر برای طراحی و ساخت و راه اندازی نیروگاههای بزرگ خورشیدی در آینده و ساخت سیستم های کنترلی و نرم افزارهای کنترل کلکتورهای خورشیدی در نیروگاههای حرارتی خورشیدی در خصوص نیروگاه های حرارتی خورشیدی

شروع این پروژه در سال 1379 بوده و در سال 1387 نیز فاز بخار آن تکمیل شده است. نیروگاه خورشیدی شیراز از 48 عدد کلکتور سهموی در 8 ردیف 6 تایی تشکیل شده است که در راستای شمال- جنوب نصب گردیده است. طول هر کلکتور 25 متر و دهانه آن 4/3 متر میباشد بر روی هر کلکتور 6 عدد لوله جاذب استوانه ای شکل با پوشش کرم سیاه یا سرمت میباشد که بوسیله شیشه های پیرکس پوشانده شده است. این لوله ها در طول خط کانونی کلکتور قرار میگیرد.کل مجموعه بر روی سازه های نگهدارنده نصب شده است و توسط سیستم های ردیابی با سیستم کنترلی خورشید را در طول روز تعقیب میکند.

انرژی حرارتی پرتو های خورشید توسط لوله های گیرنده جذب شده و به سیال انتقال حرارت که روغن میباشد منتقل میشود . سیال تا 265 درجه سانتی گراد گرم میشود و سپس روغن داغ وارد مبدل های حرارتی شده و پس از عبوراز مبدل، آب را به بخار سوپر هیت تبدیل می کند و بخار حاصل وارد ماشین بخار شده و توسط ژنراتور برق تولید می شود .نیروگاه خورشیدی شیراز  شامل 48 عدد کلکتور ، 4992 عدد آینه نصب شده بر روی کلکتور ها ، 288 عدد لوله گیرنده میباشد. همچنین هر آینه تعداد 4 عدد پایه سرامیکی و هر کلکتور 416 عدد پایه سرامیکی دارد. مجموع تعداد پایه سرامیکی کل نیروگاه 19968 عدد می باشد .

از عمده دستاوردهای این پروژه می توان به موارد ذیل اشاره نمود:

  • تحقیق و پژوهش برای توسعه کاربرد انرژی های نو و پاکیزه از جمله انرژی خورشیدی برای تولید بخار و تولید برق در مقیاس نیمه صنعتی
  • مشارکت دانشگاه و صنعت پیرامون اجرای یک پروژه ملی با استفاده از نیروها، امکانات و توانایی های داخلی
  • انجام تحقیقات کاربردی و علمی با تکیه بر دانشجویان دوره‌های کارشناسی و کارشناسی ارشد
  • تولید فناوری جدید در بخش های مختلف کلکتورهای سهموی خطی از نظر سخت افزاری و سیستم های مدل سازی فرآیندی و بهینه سازی از طریق نرم افزار

 

2-   برق رسانی فتوولتائیک به روستاها (برق رسانی به 358 خانوار روستایی) جمعاً به ظرفیت 386 کیلووات

طرح برق رسانی روستایی در سال 1385 ابتدا از استان قزوین آغاز و سپس دراستانهای گیلان ، زنجان ، بوشهر ، یزد و کردستان اجرا گردید  .در این پروژه مجموعاً نصب  58 سیستم فتوولتائیک جهت برق رسانی به روستاهای فاقد برق و به صورت پایلوت با موفقیت انجام شده است . تنوع توان های 700 وات و 5/1 کیلووات به جهت تست شرایط مختلف در سیستم های پایلوت ، تجربه های مفیدی را برای سازمان در بر داشته است که از جمله مهمترین آن ها استفاده بهینه از این سیستم ها میباشد به طوری که مشاهده میگردد این سیستم ها قابلیت استفاده در سراسر ایران را دارد ، چنانچه فرهنگ مدیریت بر مصرف و نگهداری این سیستم ها وجود داشته باشد. در همین راستا پروژه برق رسانی به 634 خانوار روستایی نیز در سال 1387 تعریف گردیده و تاکنون در دست اجرا می باشد.

از عمده دستاوردهای این پروژه می توان به موارد ذیل اشاره نمود:

  • برقراری عدالت اجتماعی و امکان استفاده از تسهیلات انرژی و یارانه های دولتی برای تمامی اقشار جامعه
  • تامین انرژی الکتریکی خانوارهای روستایی توسط سیستم های فتوولتائیک
  • تأمین بخشی از نیاز روز افزون به مصرف انرژی الکتریکی در کشور
  • حفظ و صیانت از ذخایر سوخت فسیلی برای نسل های آینده
  • جلوگیری از اتلاف انرژی در شبکه های توزیع و فوق توزیع
  • ایجاد صنایع برق خورشیدی و صادرات خدمات مهندسی

 

3-  طراحی ،نصب و راه اندازی نیروگاه فتوولتائیک با ظرفیت اسمی 97 کیلووات در منطقه سرکویر سمنان

این پروژه در سال 1373  آغاز و در سال 1374 توسط سازمان انرژی اتمی ایران به پایان رسید . و در سال 1383 بعد از مصوبه تجمیع به وزارت نیرو منتقل گردید. نیروگاه فتوولتائیک سمنان شامل: 2 باب ساختمان ( هر کدام حدود 90 متر مربع زیر بنا که یک دستگاه آن اداری و دستگاه دیگر سالن تولید نیروگاه می باشد)، یک ساختمان منبع آب به همراه چاه آبیاری کشاورزی، حدود 450 پانل 53 وات ژاپنی و 1550 پانل ایرانی45 وات، 220 عدد باطری 2 ولت 490 آمپر ساعت ، 6 دستگاه اینورتر ایرانی و 6 دستگاه اینورتر خارجی ساخت شرکت SMA آلمان. این نیروگاه از طریق تابلوی تولید اصلی نیروگاه و خط زمینی به یک دستگاه ترانس و خط هوایی 20 کیلوولت متصل شده است. دستاورد اصلی این پروژه تأمین بخشی از نیاز انرژی الکتریکی کشور از طریق سیستم های PV  و تزریق برق تولیدی این سیستم ها به شبکه می باشد.

 

سیستم فتولتائیک 30 کیلووات متصل به شبکه در سایت طالقان در دامنه البرز جنوبی واقع می باشد. طول جغرافیایی محل نیروگاه 50 درجه و 34 دقیقه و عرض جغرافیایی 36 درجه و 11 دقیقه می باشد، ظرفیت نصب شده 40 کیلووات و قابلیت افزایش تا 100 کیلووات را دارا می باشد این نیروگاه در سال 1381 به بهره برداری رسیده و عمر مفید آن 25 سال تخمین زده می شود. هدف از اجرای این پروژه  تولید انرژی الکتریکی و تزریق آن به شبکه سراسری و تأمین بخشی از نیاز کشور می باشد

 

5-   طراحی ، نصب و راه اندازی نیروگاه فتوولتائیک با ظرفیت اسمی 5 کیلووات در منطقه دربید یزد

این پروژه توسط سازمان انرژی اتمی ایران اجراء گردیده و در سال 1383 به وزارت نیرومنتقل گردیده است. این نیروگاه شامل: 2 باب ساختمان( هر کدام حدود 90 متر مربع که یک دستگاه آن اداری و دستگاه دیگر سالن تولید نیروگاه می باشد)، یک ساختمان منبع آب به همراه چاه آبیاری کشاورزی، حدود 450 پانل 53 وات ژاپنی و 1550 پانل ایرانی45 وات، 220 عدد باطری 2 ولت 490 آمپر ساعت ، 6 دستگاه اینورتر ایرانی و 6 دستگاه اینورتر خارجی ساخت شرکت SMA آلمان. این نیروگاه از طریق تابلوی تولید اصلی نیروگاه و خط زمینی به یک دستگاه ترانس و خط هوایی 20 کیلوولت متصل شده است. این نیروگاه در 120 کیلوومتری جنوب دامغان مجاور دو روستای حسینان و معلمان واقع شده است. ظرفیت نصب شده آن 97 کیلووات می باشد و به منظور تزریق برق تولیدی به شبکه فشار ضعیف روستا برای جبران کاهش ولتاژ و توان شبکه و تأمین بخشی از نیاز انرژی الکتریکی کشور از طریق سیستم های PV . تزریق برق تولیدی این سیستم ها به شبکه احداث گردیده است.

 

6-   مطالعه و پژوهش برای تسلط بر فناوری طراحی و ساخت دیش استرلینگ خورشیدی(در حال انجام)

با توجه به محدودیت منابع فسیلی و افزایش تقاضا در بازار انرژی و نهایتاً ملاحظات زیست محیطی، بهره برداری از منابع تجدیدپذیر انرژی اجتناب ناپذیر است. نظر به موفقیت بسیار مناسب ایران در زمینه برخورداری از منابع انرژی خورشیدی، ضرورت استفاده از حداکثر پتانسیل این منبع پایان ناپذیر بر کسی پوشیده نیست. توسعه ساختارهای متمرکز کننده خورشیدی نقطه ای با موتور استرلینگ و تولید انرژی الکتریکی از انرژی خورشیدی برای تزریق به شبکه برق سراسری در همین راستا می باشد. ساختار کلی پروژه که در سال 1388 آغاز گردید شامل چهار فاز اصلی است :

  • بررسی و تحلیل نظری موتور استرلینگ موجود
  • انجام آزمایشات موتور استرلینگ و داده برداری
  • ارزیابی عملکرد موتور استرلینگ
  • بهینه سازی، مستند سازی و تهیه گزارش

از دستاوردهای اصلی این پروژه می توان به تدوین دانش فنی طراحی و ساخت موتور استرلینگ خورشیدی – فاز اول آزمایش داده برداری و آنالیز عملکرد موتور استرلینگ خورشیدی 10 کیلووات اشاره نمود.

 

7- انجام پتانسیل سنجی و تهیه اطلس خورشیدی کشور و زمینه سازی جهت تهیه نقشه های پتانسیل تابش خورشیدی ایران با سازمان فضایی آلمان (DLR)

پروژه زیر بنایی پتانسیل سنجی تابش خورشیدی ایران به منظور دستیابی به  مقادیر انرژی دریافتی مناطق مختلف کشور (داده های تابش خورشید) و مکانیابی و تعیین ظرفیت نیروگاه های حرارتی خورشیدی و سایر سیستم های خورشیدی تعریف گردیده است. در این پروژه ابتدا با استفاده از تصاویر ماهواره ای تابش کل کشور بدست می آید، سپس  با حذف مناطقی از کشور مانند: شهر ها، جنگل ها و مراتع، مناطق حفاظت شده و نظامی، دریا ها و دریاچه ها، مناطق کوهستانی و دارای شیب زیاد، و همچنین لحاظ نمودن اطلاعات تکمیلی مانند: منابع آب، خطوط فشار قوی، خطوط گاز و ...،  موقعیت و ظرفیت نیروگاه های خورشیدی کشور تعیین گردیده سپس طبقه بندی اقتصادی سایت ها بر اساس تابش، مساحت زمین، آب مورد نیاز، فاصله از خطوط انتقال نیرو و سایر عوامل انجام خواهد شد.

 

8- طراحی، ساخت و نصب انواع سیستم های برق خورشیدی نظیر چراغ های خیابانی فتوولتائیک ، پمپ آب کش برای مصارف کشاورزی ، تجهیز یک منطقه مرزی، روشنایی تونل به کمک سیستم های فتوولتائیک

این دسته از پروژه ها به منظور آگاه سازی و ترویج استفاده از سیستم های خورشیدی فتوولتائیک، نمایش کارکرد انواع سیستم های خورشیدی، انجام آزمایش ، تست و آزمون نمونه های ساخته شده و مقایسه کارایی آن ها، ایجاد توانمندی برای طراحی و ساخت سیستمی خورشیدی در کشور و همچنین توسعه تحقیقات کاربردی در خصوص سیستم های خورشیدی در کشور اجرا و به بهره برداری رسیدند.

 

9-   مطالعه و ساخت اتصالات اهمیک برای سلول های خورشیدی سیلیسیم لایه نازک

این پروژه در اواخر سال 1384 آغاز و در سال 1386 پایان یافت. با توجه به کاهش ضخامت سلول های خورشیدی روش های موجود فعلی اتصال هادی بر روی نیمه هادی امکانپذیر نخواهد بود. لذا با توجه به وجود خط تولید پنل خورشیدی در کشور، به منظور تدوین و کسب دانش فنی روش های جدید و با تکنولوژی بسیار بالای اتصال هادی به نیمه هادی پروژه تحقیقاتی مذکور تدوین و تصویب گردید تا به منظور بهینه سازی خط تولید کارخانجات داخلی از این روش استفاده شود. از دستاوردهای این پروژه می توان به کسب دانش فنی در اتصال هادی به سلول های خورشیدی با ضخامت 220 تا 250 میکرون اشاره نمود.

 

10- طراحی، تدوین دانش فنی و ساخت اینورتر متصل به شبکه با توان 5 کیلووات و همچنین اینورتر متصل به شبکه بدون ترانس با توان 1.5 کیلووات

در سال‌های اخیر بیش از 80 درصد از سامانه­ های فتوولتاییک در دنیا به صورت متصل به شبکه نصب شده اند. هدف از طرح پیشنهادی، کسب دانش فنی و ساخت اینورتر سامانه فتوولتاییک پشتیبان، جهت افزایش قابلیت عملکردی سامانه های فتوولتاییک متصل به شبکه است که درحالت وصل شبکه نیرو انرژی فتوولتاییک را به آن تزریق کند و در حالت قطع شبکه بتواند بارهای حساس و دارای اولویت بالای مصرف کننده را تغذیه نماید.  اهداف دیگر عبارتند از:

  • توجیه پذیرتر نمودن هزینه بالای به کارگیری انرژی فتوولتاییک
  • بررسی راه‌های امکان تامین انرژی الکتریکی مورد نیاز برای استفاده  مصارف استراتژیک در مواقع قطعی برق
  • امکان بکارگیری بصورت سیستم تولید پراکنده در زمان‌های پیک مصرف برق

 

11- مطالعات شناخت، امکان سنجی فنی -اقتصادی کاربرد و طراحی سیستمهای هیبرید انرژی های تجدید پذیر (باد-دیزل-فتوولتاییک- زیست توده و خورشیدی) در ایران

این پروژه در سال 1386 آغاز و در سال 1388 پایان یافت. از فعالیت های انجام شده در راستای این پروژه می توان به موارد ذیل اشاره نمود:

  • جمع آوری اطلاعات و تجربیات جهانی و استانداردهای بین المللی در طرح سامانه های هیبریدی تجدیدپذیر
  • انتخاب 5 استان جهت انجام مطالعات پتانسیل انرژی های باد، خورشید و زیست توده
  • ارائه روش و الگوریتم انتخاب بهینه ترین طرح انتخاب سامانه هیبرید تجدیدپذیر با توجه به پتانسیل های موجود و سهم هر یک از منابع و پارامترهای اقتصادی
  • ارائه دسته بندی سامانه های هیبریدی در هریک از 5 نقطه انتخاب شده به عنوان نمونه و مقایسه نتایج حاصل از الگوریتم پیشنهادی با نرم افزار محاسباتی سامانه های تجدیدپذیر هامر

 

12- احداث پارک خورشیدی در سایت انرژی های نو طالقان

این پروژه در سال 1383 آغاز و در سال 1388 به پایان رسید. با عنایت به اینکه این فناوری ها هنوز به بلوغ کامل نرسیده اند، فعالیت در خصوص تحقیقات کاربردی روی این سیستم ها در نقاط مختلف دنیا بطور جدی دنبال می شود لذا با ورود ایران به عرصه استفاده از سیستم های خورشیدی در بخش نیروگاهی و غیر نیروگاهی ، ایجاد مکانی متمرکز برای انجام فعالیت های فوق ضروری به نظر می رسد قبل از ساخت هر سیستم بزرگی ، لازم است نمونه هائی از اجزاء اصلی از قبل ساخته شوند و پس از گذراندان مراحل تست و آزمون و رفع مشکلات احتمالی ، جهت ارائه به پیمانکاران و سازندگان آماده می گردد. از طرفی وجود محل متمرکز جهت نمایش کارکرد این سیستم ها برای مسئولان محترم کشوری و ایجاد  امکان بازدید دانشجویان ، دانش آموزان و سایر علاقمندان از این محلها و از طرف دیگر جهت ایجاد بستر مناسب برای پژوهشگران در راستای اجراء پروژه های تحقیقاتی مرتبط می تواند در توسعه بهره برداری از انرژی خورشیدی در کشور بسیار مؤثر باشد .

اهداف دستیابی به فناوری ساخت اجزاء سیستم های خورشیدی به شرح ذیل میباشد . 

  • بهبود ارتقاء تکنولوژی های موجود از طریق بهینه سازی و طراحی اجزاء
  • نمایش کارکرد انواع سیستم های خورشیدی در یک مکان
  • برآورد عملی قیمت تمام شده ساخت اجزاء و تلاش در جهت کاهش هزینه های تجاری
  • انجام آزمایش ، تست و آزمون نمونه های ساخته شده و مقایسه کارایی آن ها
  • ایجاد توانمندی برای طراحی و ساخت سیستمی خورشیدی در کشور
  • توسعه تحقیقات کاربردی در خصوص سیستم های خورشیدی

این مجموعه از بخشهای مختلفی تشکیل شده است که عبارتند از:

کلکتور خورشیدی فرنل، کلکتور سهموی خطی، دیش سهموی، هلیوستات خورشیدی، خشک کن خورشیدی، آبگرمکن لوله گرمایی، اجاق خورشیدی، اتاق کنترل و مانیتورینگ و نرم افزارهای کنترلی

 

13- طراحی مفهومی نیروگاه هیبریدی خورشیدی شیراز به منظور افزایش ظرفیت 500 کیلووات با بهره گیری از کلکتورهای پیشرفته سهموی خطی (در حال انجام)

این پروژه به منظور طراحی مفهومی و تفصیلی یک کلکتور سهموی خطی پیشرفته مورد استفاده در نیروگاه های خورشیدی جهان، به کارگیری و الحاق این کلکتور به مزرعه کلکتورهای نیروگاه خورشیدی شیراز و طراحی مفهومی و تفصیلی توسعه نیروگاه هیبرید خورشیدی شیراز به ظرفیت 500 کیلووات، بررسی و ارزیابیهای فنی و اقتصادی مربوط به ساخت کلکتور و توسعه ظرفیت نیروگاه هیبرید خورشیدی شیراز ، تهیه مدارک فنی ساخت واجرای کلکتور پیشرفته و توسعه ظرفیت نیروگاه حاصل اجرای این پروژه تحقیقاتی، تهیه مدارک فنی و آمادگی جهت برگزاری مناقصه و انتخاب پیمانکار ساخت، نصب و اجرای توسعه نیروگاه هیبرید خورشیدی شیراز تعریف شده است. لذا اجرای پروژه جهت توسعه و بروزرسانی تکنولوژی ساخت کلکتورها در کشور جهت بسترسازی و تبادل دانش فنی با سایر کشورهای فعال در این زمینه و توسعه ظرفیت نیروگاه خورشیدی شیراز جهت فراهم نمودن زمینه به منظور هیبریدسازی نیروگاه های خورشیدی با نیروگاه های متداول ضروری می باشد.

 

14-مطالعه انواع فن اوریهای آب شیرین کن خورشیدی

هدف از اجرای این پروژه تحقیقاتی که در سال 1387 آغاز گردید، بررسی و شناخت استانداردهای مربوط به آب آشامیدنی ، بررسی و شناخت انواع سیستم های آب شیرین کن ها و بررسی استانداردهای مربوطه از دیدگاه فنی ، اقتصادی و زیست محیطی و بررسی و شناخت انواع آب شیرین کن های خورشیدی و معرفی انواع مناسب آن برای مناطق مختلف اقلیمی کشور می باشد. همچنین ارزیابی اقتصادی نیز در خصوص آب شیرین کن های انتخابی صورت خواهد گرفت.

 

15-ارزیابی رفتار مصرف کنندگان سیستم های انرژی خورشیدی (آبگرمکن و اجاق) در منطقه جنگلی آرمرده

بررسی تجارب جهانی در زمینه استفاده از سیستم های آبگرمکن و اجاق خورشیدی، تحقیق و مکانیابی جهت انتخاب یک روستای مناسب در کشور، مطالعه وبررسی میزان تابش در منطقه انتخابی و تعیین عوامل موثر بر عملکرد سیستم های خورشیدی (آب گرمکن و اجاق خورشیدی)، بررسی الگوی مصرف انرژی ساکنان روستای انتخابی، راه اندازی و بهره برداری از سیستم های خورشیدی، تدوین دستورالعمل های استفاده از سیستم های خورشیدی و آموزش مصرف کنندگان، ایجاد مکانیزم مناسب جهت پردازش اطلاعات میدانی و جمع آوری اطلاعات از مصرف کنندگان و تحلیل نتایج و مقایسه آن با نتایج مورد انتظار، ارزیابی و تحلیل رفتار مصرف کنندگان از جمله فعالیت هایی است که در این پروژه انجام گردیده است.

 

16- طراحی و ساخت دستگاه تبرید 5 تن خورشیدی به روش دسیکنت جامد خورشیدی

انرژی خورشیدی به عنوان مهمترین منبع انرژی های تجدیدپذیر محسوب می شود . با توجه به اینکه ایران بر روی کمربند خورشیدی واقع گردیده و میزان متوسط انرژی دریافتی در سال حدود KWH/M2 2000 و تعداد ساعات آفتابی بیش از 2800 ساعت در سال می باشد ، این منبع قابلیت بسیار مناسبی جهت استفاده و رفع نیاز سرمایش و گرمایش ساختمان ها را دارا می باشد .

سیستم های دسیکنت خورشیدی با جذب رطوبت هوا در آب و هوای گرم و مرطوب می توانند بار نهان سرمایش را حذف کنند و در این صورت مصرف برق را در مقایسه با سیستم های رایج به یک پنجم برسانند و همچنین به منظور صرفه جویی در سوخت های فسیلی می توان از انرژی خورشیدی در این دستگاه ها بهره برد. 

از اهداف این پروژه می توان به موارد ذیل اشاره نمود:

  • استفاده از انرژی خورشیدی در ایجاد سرما و صرفه جویی در مصرف برق و انرژی فسیلی
  • توسعه کاربرد انرژی خورشیدی در بخش ساختمان
  • کاهش انتشار آلاینده ها و حفظ محیط زیست
  • اشتغالزایی و توسعه صنعت در بخش ساختمان و انرژی خورشیدی

 

توانمندی های حاصله در کشور در حوزه انرژی خورشیدی:

با طراحی ، ساخت و اجرای  نیروگاه خورشیدی سهموی خطی شیراز توسط نیروهای داخلی، پتانسیل بسیار مناسبی برای ساخت این دسته از نیروگاه ها در کشور ایجاد گردیده است. ساخت و تست اجزای مختلف نیروگاه خورشیدی از قبیل سازه ها، آینه ها، سیستم کنترل و ابزار دقیق و بسیاری از بخش های دیگر در داخل کشور انجام شده است و تنها لوله گیرنده از خارج از کشور وارد شده است که هم اکنون برنامه ریزی لازم برای تولید داخل نمودن آن در حال انجام است. با احداث این نیروگاه و تکمیل و بازنگری و بهسازی مراحل اجراء و تست بخش های مختلف آن در طول دوره کارکرد پیش بینی می شود تولید انبوه قسمتهای مختلف نیروگاه گسترش یافته و انتقال دانش و ساخت و تولید برخی اجزاء خاص مانند لوله های گیرنده نیز ایجاد گردد. و این در حالی است که تمامی مراحل طراحی، نظارت و اجرا در داخل کشور انجام شده و ایران با انجام پروژه پایلوت مذکور به جمع معدود کشورهای صاحب فن آوری طراحی و احداث چنین نیروگاه هایی در جهان پیوسته است.

از جمله فعالیت ها و سرمایه گذاری‌های انجام شده دیگر در حوزه خورشیدی، ایجاد امکانات در بخش ساخت و احداث کارخانه تولید ماژول های خورشیدی (پنل فتوولتائیک) در چند نقطه و ایجاد چنین ظرفیتی در کشور است.

 

پروژه های اجرا شده در زمینه سیستم های فتوولتائیک در ایران عمدتاً با استفاده از محصولات کارخانجات مذکور شامل برق رسانی به روستاهای دورافتاده، تأمین انرژی الکتریکی مورد نیاز ایستگاه های مخابراتی، نصب پایه های روشنایی خورشیدی در پارک ها و سایر مراکز عمومی و نصب و راه اندازی نیروگاه های متصل به شبکه به منظور ایجاد زیرساخت ها بستر سازی در زمینه سیستم های فتوولتائیک در کشور و نیز اجرای چندین پروژه دیگر که به صورت پراکنده در سطح کشور اجرا گردیده و مورد استفاده قرار گرفته اند. در حال حاضر وزارت نیرو با سیاست گذاری انجام شده درصدد تشویق بخش خصوصی جهت تولید داخل نمودن تجهیزات جانبی لازم برای پنل های فتوولتائیک از قبیل اینورتور، باتری و شارژ کنترل ویژه سیستم های خورشیدی می باشد.

5.1 پروژه‌های انجام شده توسط شرکت معیار توسعه نیرو در حوزه انرژی خورشیدی

 

6.1 توانمندی‌های حاصله در کشور در حوزه انرژی خورشیدی

با طراحی ، ساخت و اجرای  نیروگاه خورشیدی سهموی خطی شیراز توسط نیروهای داخلی، پتانسیل بسیار مناسبی برای ساخت این دسته از نیروگاه ها در کشور ایجاد گردیده است. ساخت و تست اجزای مختلف نیروگاه خورشیدی از قبیل سازه ها، آینه ها، سیستم کنترل و ابزار دقیق و بسیاری از بخش های دیگر در داخل کشور انجام شده است و تنها لوله گیرنده از خارج از کشور وارد شده است که هم اکنون برنامه ریزی لازم برای تولید داخل نمودن آن در حال انجام است. با احداث این نیروگاه و تکمیل و بازنگری و بهسازی مراحل اجراء و تست بخش های مختلف آن در طول دوره کارکرد پیش بینی می شود تولید انبوه قسمت های مختلف نیروگاه گسترش یافته و انتقال دانش و ساخت و تولید برخی اجزاء خاص مانند لوله های گیرنده نیز ایجاد گردد. و این در حالی است که تمامی مراحل طراحی، نظارت و اجرا در داخل کشور انجام شده و ایران با انجام پروژه پایلوت مذکور به جمع معدود کشورهای صاحب فن آوری طراحی و احداث چنین نیروگاه هایی در جهان پیوسته است.

از جمله فعالیت ها و سرمایه گذاری‌های انجام شده دیگر در حوزه خورشیدی، ایجاد امکانات در بخش ساخت و احداث کارخانه تولید ماژول های خورشیدی (پنل فتوولتائیک) در چند نقطه و ایجاد چنین ظرفیتی در کشور است.

 

پروژه های اجرا شده در زمینه سیستم های فتوولتائیک در ایران عمدتاً با استفاده از محصولات کارخانجات مذکور شامل برق رسانی به روستاهای دورافتاده، تأمین انرژی الکتریکی مورد نیاز ایستگاه های مخابراتی، نصب پایه های روشنایی خورشیدی در پارک ها و سایر مراکز عمومی و نصب و راه اندازی نیروگاه های متصل به شبکه به منظور ایجاد زیرساخت ها بستر سازی در زمینه سیستم های فتوولتائیک در کشور و نیز اجرای چندین پروژه دیگر که به صورت پراکنده در سطح کشور اجرا گردیده و مورد استفاده قرار گرفته اند. در حال حاضر وزارت نیرو با سیاستگذاری انجام شده درصدد تشویق بخش خصوصی جهت تولید داخل نمودن تجهیزات جانبی لازم برای پنل های فتوولتائیک از قبیل اینورتور، باتری و شارژ کنترل ویژه سیستم های خورشیدی می باشد.

7.1 آمار جهانی انرژی خورشیدی

سیستمهای فتوولتائیک

حدود 30 گیگاوات از ظرفیت فتوولتائیک جدید در سراسر جهان در سال 2011 عملیاتی شده است و با افزایش 74 درصدی در کل دنیا به میزان 70 گیگاوات رسیده است. نصب و راه اندازی واقعی در طول سال 2011 نزدیک به 25 گیگاوات بوده است چراکه بعضی از ظرفیت های متصل شده به شبکه در سال 2010 نصب شده بوده اند.

ظرفیت عملیاتی سیستم های فتوولتائیک در آخر سال 2011 در حدود 10 برابر میزان کل نصب شده جهانی در 5 سال قبل بوده است و بدین وسیله به طور متوسط نرخ رشد سالانه 58 درصدی را در بازه زمانی 2006 تا 2011 به ارمغان آورده است. سهم بازار تین فیلم از 16% در سال 2010 به 15% در سال 2011 افت داشته است.

کشورهای پیشرو در بیشترین ظرفیت نصب شده تا انتهای سال 2011 آلمان، ایتالیا، ژاپن، اسپانیا و آمریکا بوده اند.

بار دیگر اتحادیه اروپا به خاطر وجود کشورهای آلمان و ایتالیا بازار سیستم های فتوولتائیک را در دست خود گرفت. این دو کشور با هم 57% از ظرفیت عملیاتی جدید را در سال 2011 به خود اختصاص دادند. اتحادیه اروپا تقریبا 17 گیگاوات ظرفیت نصب شده داشته و نزدیک به 22 گیگاوات ظرفیت را متصل به شبکه نموده است. مجموع ظرفیت نصب شده سیستم های فتوولتائیک تا انتهای سال 2011 در اتحادیه اروپا 51 گیگاوات بوده که این میزان در حدود سه چهارم از کل ظرفیت نصب شده جهانی می باشد. این میزان تقاضای برق بیش از 15 میلیون خانوار اروپائی را پاسخ گو خواهد بود.

در کشور آلمان کل ظرفیت نصب شده به میزان 24.8 گیگاوات رسیده که میزان 3.1% از برق تولیدی کشور آلمان را به خود اختصاص می دهد (در سال 2010 این میزان 1.9% بوده است).

ایتالیا رکورد جدیدی را ثبت نموده است، 9.3 گیگاوات سیستم فتوولتائیک وارد شبکه نمود که تا آخر سال به میزان 12.8 گیگاوات رسید.

از دیگر بازارهای برتر در اروپا می توان به بلژیک (نزدیک 1 گیگاوات)، انگلستان (0.9 گیگاوات)، یونان (بیشتر از 0.4 گیگاوات)، اسپانیا (نزدیک به 0.4 گیگاوات که از مقام دوم جهانی به مقام چهارمی نزول کرد)، اسلوواکی (0.3 گیگاوات) اشاره نمود.

 

 

در زمینه سیستم های BIPV جذابیت ها رو به افزایش می باشد. در حدود 1.2 گیگاوات در طول سال 2010 ظرفیت اضافه شده است به گونه ای که بازار جهانی در حال تجربه یک رشد متوسط سالانه 56 درصدی می باشد.

امروزه اکثریت قریب به اتفاق ظرفیت نصب شده سیستم های فتوولتائیک، متصل به شبکه می باشند به طوری که بخش مستقل از شبکه در حدود 2% از ظرفیت جهانی را به خود اختصاص داده است. با این وجود جذابیت ها در سیستم ها مستقل از شبکه و سیستم های مقیاس کوچک در کشورهای در حال توسعه به چشم می خورد(در بخش برقرسانی روستائی).

سیستم های فتوولتائیک متمرکز هنوز بازار بسیار کوچکی را به خود اختصاص داده است. بیشتر پروژه های CPV در مرحله پایلوت یا نمونه اولیه می باشند. اما اولین پروژه جهانی چند مگاواتی در سال 2011 نصب شده است و در حدود 33 مگاوات در اوایل سال 2012 تخمین زده شده که به بهره برداری برسد. اسپانیا و آمریکا (که در آنها 10 پروژه جدید به ظرفیت کل 12 مگاوات در سال 2011 وارد شبکه شده اند) بزرگترین بازارهای بروز شده را به خود اختصاص داده اند. هر چند پروژه های CPV در حداقل 20 کشور از استرالیا گرفته تا عربستان صعودی، عملیاتی شده اند.

 

سیستم های CSP

رشد سیستم های CSP در سال 2011 مانند چند ساله گذشته، همچنان ادامه داشته است. بیش از 450 مگاوات از ظرفیت CSP در این سال نصب شده که ظرفیت کل جهانی را نزدیک به 35% افزایش داده و میزان آن را به 1760 مگاوات رسانده است. در بازه زمانی سال های 2011-2006 کل ظرفیت جهانی سالانه به طور متوسط نرخ رشدی معادل 37% داشته است.

سیستم های سهموی خطی همچنان تسلط بازار را در دست داشته و در حدود 90% از نیروگاههای جدید و عملیاتی شده از این نوع می باشند ولی رشد سرمایه گذاری بیشتر بر روی انواع دیگری از تکنولوژی های حرارتی خورشیدی بوده است. در آمریکا و اسپانیا نیروگاه های دریافت کننده مرکزی و فرنل جدیدی دایر گردیده و انواع دیگر نیروگاه های حرارتی خورشیدی نیز در دست ساخت می باشند.

بیشتر ظرفیت سیستم های CSP در کشور اسپانیا می باشد که این کشور بازار جهانی سال 2011 را در دست خود داشته است. این کشور در سال 2011 در حدود 420 مگاوات به ظرفیت خود افزوده و تا انتهای این سال کل ظرفیت عملیاتی خود را به میزان 1150 مگاوات رسانیده است.

طبق آمارهای جهانی، کشور اسپانیا نقش حاکمیت سیستم های سهموی خطی را در جهان بر عهده داشته است. در حال حاضر تا به امروز کشور اسپانیا تنها کشوری است که بازار تکنولوژی دریافت کننده مرکزی در مقیاس نیروگاهی را عملیاتی نموده است. نیروگاه Gemasolar به ظرفیت 19.9 مگاوات در سال 2011 به بهره برداری رسید که آخرین نیروگاه از مجموع سه نیروگاه دریافت کننده مرکزی به شبکه وارد شده می باشد.

همچنین این نیروگاه، اولین نیروگاه CSP است که قابلیت تولید 24 ساعته را در شرایط خاص داشته و قابلیت ذخیره سازی تا 15 ساعت را دارا می باشد.

در اسپانیا 1.1 گیگاوات از ظرفیت اضافه شده CSP تا آخر سال در مرحله ساخت بوده که پیش بینی می گردد که بیشتر آن در سال 2012 وارد شبکه گردد.

آمریکا با 507 مگاوات ظرفیت عملیاتی تا پایان سال 2011 در مقام دوم بیشترین ظرفیت نصب شده قرار گرفته است. با وجود اینکه ظرفیت نصب شده جدیدی در این سال نداشته ولی در حدود 1.3 گیگاوات تا انتهای سال در دست ساخت داشته است.

در سراسر دنیا حداقل 100 مگاوات تا انتهای سال 2011 به بهره برداری رسیدند. مصر مانند کشور مراکش در حدود 20 مگاوات تا انتهای سال 2010 وارد شبکه نموده است. الجزایر در حدود 25 مگاوات، تایلند 9.8 مگاوات و هند 2.5 مگاوات که همه آن ها برای اولین بار نیروگاه CSP را در سال 2011 راه اندازی کرده اند.

تمامی برنامه ها در منطقه خاورمیانه و شمال آفریقا (MENA) روی سیستم های سیکل ترکیبی با خورشیدی (ISCC) و یا ادغام شده خورشیدی با نیروگاه های فسیلی می باشد.

کشور هند اولین نیروگاه دریافت کننده مرکزی را در راجستان به ظرفیت نهایت 10 مگاوات در دستور ساخت دارد که انتظار می رود تا اوایل سال 2013 به بهره برداری برسد. بقیه کشورها از جمله ایتالیا، ایران و استرالیا در زمینه CSP در طول سال 2011 ظرفیتی اضافه ننموده اند.

 

انتظار می رود رشد CSP با پروژه های در دست ساخت یا توسعه پروژه ها در چندین کشور از جمله استرالیا (250 مگاوات)، چین (50 مگاوات)، هند (470 مگاوات) و ترکیه و حداقل 100 مگاوات ظرفیت در دست ساخت در منطقه MENA، سرعت بخشی زیادی در سطح بین المللی داشته باشد.

 
 

2. روشنایی خورشیدی

3. نیروگاه‌های حرارتی خورشیدی

 

آمار بازدید
بازديد اين صفحه :5814
بازديد امروز:51
کل بازديد سایت :225909
بازديدکنندگان آنلاین :1
ارتباط با ما
آدرس دفتر مرکزی:تهران-بلوار مرزداران-خیابان شهید ابراهیمی-برج الوند-طبقه 3-واحد 307
تلفن : 48-62-61-44297560-021
فکس: 44297549-021

نقشه سایتارتباط با ما|