روش های نصب آرایه های خورشیدی

برای نصب آرایه های خورشیدی برروی منازل و محل های تجاری می توان به چندین صورت عمل نمود. برخی از ساختمان ها بنا به شرایط محیطی (مانند شمال کشور) و از نظر طراحی ساختمان دارای سقف های به صورت شیب دار (شیروانی) هستند. در اینگونه از ساختمان ها آرایه ها مستقیماً برروی سقف و به موازات آن نصب می شوند.  نکته ای که باید در این حالت مد نظر داشت این است که فاصله آرایه خورشیدی تا سقف حداقل 10 سانتی متر باشد. این فاصله برای گردش هوا و خنک شدن آرایه خورشیدی است. در صورتیکه بام به صورت ساده (سقف صاف) باشد. نکته مهمی که در این حالت باید به آن توجه نمود این است که ضلع پایینی آرایه خورشیدی که بر روی ساختمان قرار می گیرد، مستقیماً روی بام قرار نگیرد. دلیل این امر هم در این است که فاصله ای بین آرایه خورشیدی و زمین وجود داشته باشد تا محل عبور آب باشد و آب در پشت پنل خورشیدی  جمع نشود. البته می توان برای ساختمان هایی که در حال ساخت هستند از پانل های خورشیدی به عنوان نمای ساختمان استفاده کرد. در این صورت صرفه جویی در هزینه ساخت ساختمان صورت می گیرد که توجیه اقتصادی استفاده از نیروگاه خورشیدی برای منازل را موجه می سازد. در ساختمانهایی با نمای مسطح نیز می توان با استفاده از پنل های فتوولتاییک در بخش هایی از نما، به چشم اندازی خوشایند و کاربردی دست یافت. همچنین می توان از پنل های فتوولتاییک به عنوان سایه بان، نرده بالکن و یا سقف نورگیر در ساختمان استفاده نمود. همچنین می توان آرایه های فتوولتاییک را بر روی زمین هم نصب کرد. سیستم های فتوولتاییک نصب شده بر زمین، بر زمین پیچ می شوند و با کمک قاب هایی نگهداری می شوند. این گونه سیستم ها را می توان بر روی تپه ها نصب کرد. برای ثبات بیشتر و همچنین فراهم سازی منظره دید بهتر، باید تلاش شود که تا حد امکان، سیستم نزدیک به زمین نصب گردد و اجازه زه کشی کافی نیز فراهم شود و همچنین، گیاهان نباید موجب شوند که آرایه ها در سایه قرار بگیرند.

انواع اینورتر خورشیدی و مشخصات فنی آن

اینورتر وظیفه تبدیل برق DC به AC و بلعکس را انجام می دهد. در یک سیستم خورشیدی اینورتر ها مانند قلب سیستم عمل می کنند و برق DC تولید شده را به AC تبدیل می کنند.
بررسی اینورتر ها از نظر شکل موج تولیدی
اینورتر موج مربعی (square wave inverters)
این اینورتر ارزان ترین و در عین حال بدترین نوع اینورترها می باشد. موج مربعی یک موج نامناسب و نامطبوع برای بیشتر وسایل الکتریکی است. این اینورترها معمولاً ارزان، توان هایی کمتر از 500 وات و بیشتر برای جا فندکی ماشین استفاده می شوند. پس این اینورترها برای مصارف خانگی و صنعتی اصلاً کارایی ندارد.
اینورتر سینوسی اصلاح شده (modified sine wave inverters)
شاید بتوان گفت که اقتصادی ترین و معمول ترین اینورتر همین نوع می باشد. این نوع اینورتر یک موج متناوب تولید می کنند که شکل این موج مابین شکل موج مربعی و شکل موج سینوسی کامل قرار می گیرد. در بسیاری موارد به این نوع اینورترها، اینورتر شبه سینوسی (Quasi-Sine Wave inverters) نیز گفته می شود. مزیت این نوع اینورتر ها قیمت پایین آنهاست و در کل کارایی خوبی دارند و بیشتر وسایل برقی مانند لوازم روشنایی، رادیو، بسیاری از تلویزیون ها و کامپیوترها و … را می توان با این اینورترها راه اندازی کرد ولی بعضی از وسایل الکتریکی مانند بیشتر موتورها توانایی کار با این اینورترها را ندارند. پس نتیجه می گیریم که این اینورتر برای مصارف کوچک کاربرد دارد.
اینورتر سینوسی خالص (pure sine wave inverter)
همانطور که از اسم این اینورتر مشخص است یک موج سینوسی کامل یا خالص تولید می کند تا حدی که در بعضی از اینورترها حتی یک موج سینوسی بهتر از برق شهر تولید می کند. این اینورتر قادر به راه اندازی تمامی وسایل الکتریکی در حد توان خود می باشد ولی قیمت این اینورتر گران است. پس می توان گفت بهترین نوع اینورتر این مدل است و می توان از این اینورتر برای تمامی مصارف استفاده کرد. بهترین نوع اینورتر، نوع سینوسی خالص آن است ولی چون گران قیمت است نمی توان از آن در بسیاری از مصارف کوچک استفاده کرد. اما از میان دو اینورتر دیگر نوع شبه سینوسی بهتر از مربعی است. چون با اینورتر شبه سینوسی می توان وسایل الکتریکی موتور دار مانند یخچال را راه اندازی کرد فقط تلفات توان این وسایل بالاتر می رود و عمر آنها کمی کاهش پیدا می کند. اما اینورتر موج مربعی را اصلاً نباید برای وسایل موتوری استفاده کرد زیرا این نوع اینورتر در یک لحضه از مقدار مثبت به مقدار منفی می رود و این تغییر علامت ناگهانی خیلی برای وسایل موتوری خطرناک است. پس در کل تا می شود باید از اینورتر سینوسی خالص و شبه سینوسی استفاده کرد.
اینورتر متصل به شبکه (grid tie inverter)
اگر شما به شبکه برق متصل هستید و انرژی خورشیدی را برای کاهش دادن میزان هزینه برق مصرفی از شبکه نصب می کنید و یا اگر به هر دلیلی نمی توانید ارتباط خود را با شبکه برق قطع کنید این اینورترها راه حل خوبی برای شماست. با استفاده از این اینورترها هر چقدر که سیستم خورشیدی شما برق تولید کند به همان میزان برق مصرفی از شبکه کم می شود در واقع هزینه های شما کم می شود. و اگر سیستم شما بیش از نیاز برق تولید کرد می توان ان را به شبکه فروخت. در این نوع سیستم ها اگر شما نیاز به برق پشتیبان نداشته باشید در نتیجه نیاز به باطری ندارید و هزینه نصب سیستم خورشیدی شما هم کاهش پیدا می کند. یا اگر نیاز به برق پشتیبان برای زمان کمی دارید مثلاً یک ساعت می توان ظرفیت باطری ها را خیلی کم انتخاب کرد.در نوع متصل به شبکه، برق تولیدی از پنل خورشیدی به طور مستقیم به اینورتر وارد می‌شود. بنابراین این اینورتر با اینورترهای معمولی متفاوت است. زیرا برق تولید شده از پنل به دلیل تاثیرات شرایط محیطی مانند تغییرات تابش نور خورشید همیشه در حال تغییر است. پس اینورتر با یک توان ورودی یکنواخت روبرو نیست و در نتیجه باید الگوی خاصی برای تبدیل برق مستقیم به برق متناوب داشته باشد. در نتیجه قیمت اینورتر خورشیدی نسبت به اینورتر معمولی بالاتر است.
اینورترهای جدا از شبکه (off grid inverte)
این نوع اینورترها همان گونه که از نامشان مشخص است قابلیت اتصال به شبکه برق را ندارند و نمی توان آنها را به شبکه متصل کرد. تقریباً تمام اینورترهایی که در خودرو و برای سیستم های کوچک استفاده می شود از این نوع اینورتر هستند.
در نوع منفصل از شبکه، اینورتر برق ذخیره شده در باتری را از 12 ولت مستقیم به 220 ولت متناوب تبدیل می‌کند تا مناسب برای استفاده در وسایل برقی خانه شود. اینورترها هرچه قدر شکل تبدیلشان سینوسی تر باشد، بهتر خواهند بود. این اینورترها مانند اینورتر متصل از شبکه نیستند زیرا برق یکنواخت باتری را تبدیل خواهند کرد.
برای انتخاب اینورتر دو پارامتر بسیار مهم را باید در نظر گرفت:
•    ولتاژ ورودی به اینورتر
•     توان خروجی از اینورتر
ولتاژ ورودی به اینورتر منفصل از شبکه مربوط به ولتاژ باتری و در نوع متصل به شبکه مربوط به ولتاژ پنل است. توان خروجی از اینورتر هم مربوط است به حداکثر توانی که سیستم برای آن طراحی شده است. این توان برای سیستم‌های منفصل معمولا در اینورترها از 200 وات تا 3000 وات می‌باشد.
چه ولتاژی (12 ، 24 ، 48 ولت) برای ورودی اینورتر انتخاب کنم ؟
ولتاژ ورودی اینورتر باید همیشه با ولتاژ سیستم که همان ولتاژ باتری ها و پنل هاست برابر باشد. تاثیر گذارترین عامل در انتخاب ولتاژ سیستم فاصله بین باتری ها و پنل هاست. زیرا در ولتاژ بالاتر میزان جریان کم تر است و در نتیجه قطر کابل که نسبتاً گران قیمت است کم می شود.
آیا می توان از هر اینورتری در سیستم های خورشیدی استفاده کرد؟
با توجه به اینکه اینورتر برق DC را به AC تبدیل می کند، بله می توان هر اینورتری را برای سیستم های خورشیدی استفاده کرد ولی باید این را مد نظر داشت که چون این اینورتر باید دائم در حال کار باشد باید از اینورتری که کیفیت و بازده خوبی دارد استفاده شود. پس توصیه نمی شود از اینورتر های ارزان قیمت داخل بازار که عمدتاً برای مسافرت ها و کمپ ها استفاده می شود و از اجناس نامرغوب با بازده پایین ساخته می شوند استفاده کنید.

پمپ های آب خورشیدی

آب یکی از مهمترین منابعی است که زندگی انسان به آن وابسته است. آب حاصل از دریاچه ها، برکه ها، رودخانه ها و چاه ها جهت مصارفی همچون کشاورزی، دامداری، صنعت و مصارف عمومی همواره یکی از معظلات موجود بر سر راه توسعه جوامع انسانی به خصوص جوامع روستایی بوده است.در بسیاری از مناطق، آب در سفره های زیرزمینی وجود داشته و خارج سازی آن توسط دست یا تلمبه های دستی و یا توسط موتورهای دیزلی که از سوخت های فسیلی استفاده می کنند صورت می گیرد.در مناطق کویری یا کوهستانی که مشکلات برق رسانی وجود دارد و نیز آب در عمق نسبتاً زیادی از سطح زمین قرار دارد خارج سازی آب به روش های فوق امکان پذیر نیست. در این مناطق استفاده از پمپ های خورشیدی می تواند مزایای فراوانی داشته باشد.به دلیل دور دست بودن این مناطق از شبکه برق امکان انتقال انرژی به این مناطق با هزینه های بسیار بالایی روبرو می باشد در بخش کشاورزی هم از مهمترین عوامل وجود منابع حتی آب می باشد.
استفاده از انرژی های نو مانند خورشید و باد بهترین راه حل برای تامین برق در بخش آب شرب و کشاورزی می باشد.

ضرورت استفاده از پمپ های خورشیدی

پمپ های خورشیدی دارای مزایایی نسبت به پمپ های دیگر می باشد که در زیر به چند مورد از آنها اشاره می کنیم:
•    استفاده از پمپ های خورشیدی در مناطقی که از شبکه انتقال برق فاصله زیادی دارند.
•    عدم اطمینان از آینده قیمت برق (افزایش تعرفه برق با برداشتن یارانه ها)
•    عدم استفاده از منابع سوخت های فسیلی
•    افزایش هزینه ی سوخت های فسیلی مانند گازوئیل و بنزین
•    عدم نیاز به متخصص و کارشناسان خبره برای راه اندازی و استفاده از پمپ های خورشیدی
•    با توجه به محدود بودن اجزای سیستم، پمپ های خورشیدی به مراقبت و تعمیرات کمتری در قیاس با پمپ های دیزلی نیاز دارند.
•    با توجه به پاک بودن منابع انرژی تجدید پذیر هیچ آسیبی به محیط زیست وارد نمی شود.
•    عدم نیاز به اجرای شبکه kv 20 جهت تامین برق پمپ
•    آسانی کار با پمپ های خورشیدی،سرعت بالای یادگیری کار با آنها و حمل و نقل آسان آنها از مزایای بزرگ این چنین پمپ ها است که باعث می شود کار با آنها در مناطق دور افتاده مورد توجه قرار گیرد.
•    و مهمترین دلیلی که می توان استفاده از پنل های خورشیدی و اصولا پمپ های خورشیدی را توجیه کرد این است که زمان استفاده از چاه های آب شرب به عبارتی بهره برداری از چاه ها از فصل بهار افزایش یافته و تا ابتدای پاییز به طول می انجامد که این دوره زمانی بیشترین ساعات تابش آفتاب در مقایسه با فصول دیگر وجود دارد ودر این فصول نیزمی توان از انرژی خورشیدی حداکثر استفاده را برد.
مکانیزم استفاده از پمپ های خورشیدی عموما به گونه ای است که در طول روز و تا زمانی که خورشید در دسترس باشد از انرژی آن برای تامین انرژی مورد نیاز برای استفاده از پمپ بهره می بریم و آب را در مخازن برای استفاده در مواقع دیگر ذخیره می کنیم. به طور میانگین ۸ ساعت زمان پمپاژ آب در طول روز است که با توجه به فصول قابل تغییر است.
به طور کلی پمپ های خورشیدی پمپ هایی هستند که در آنها انرژی خورشیدی به وسیله پنل خورشیدی به انرژی الکتریسیته تبدیل می شود و این انرژی در راه اندازی پمپ آبی مورد استفاده قرار می گیرد.
به طور کلی پمپ های خورشیدی از 3 جزء اصلی تشکیل شده است. شامل:
•    پنل های خورشیدی
•    کنترل کننده
•    بدنه اصلی
پمپ های آب عموما به دو دسته AC و DC تقسیم می شوند. از آنجایی که پنل های خورشیدی جریان DC تولید می کند به نظر می رسد پمپ های DC باعث کاهش تجهیزات مورد نیاز و صرفه جویی بیشتر در انرژی می شود.از نظر اقتصادی موتورهای AC بسیار ارزانتر از موتورهای DC هستند، اما تبدیل کننده DC به AC نسبتا گران قیمت است.سیستم های پمپاژ آب خورشیدی شامل پمپ,پنل خورشیدی برای تولید جریان برق مستقیم و یک کنترل کننده و دیگر ملزومات از قبیل سنسور تعیین سطح آب و .. است. سیستم های پمپاژ آب خورشیدی در دو گروه پمپ های سطحی (Surface Pumps) و پمپ های غوطه ور در آب (Submersible Pumps ) عرضه می گردند.
نحوه انتخاب و خرید یک سیستم پمپ خورشیدی
عوامل موثر در طراحی یک سیستم پمپاژ خورشیدی عبارتند از:
•    محل جغرافیایی نصب سیستم
•    میزان ارتفاع چاه یا منبع آب
•    میزان ارتفاع از سطح چاه تا سطح منبع ذخیره در صورت وجود
•    میزان دبی آب مورد نیاز در روز بر حسب متر مکعب یا لیتر بر ثانیه
•    مدت زمان آبیاری سیستم
•    طول خط انتقال آب از چاه تا منبع ذخیره در صورت وجود

سوالات متداول در زمینه سیستم های خورشیدی و پاسخ

•    به چه سیستم هایی، سیستم فتوولتایی/ خورشیدی می گویند؟
به تمامی تجهیزاتی که در جهت تولید و استفاده از برق تولید شده توسط نور خورشید بکار می روند، سیستم فتوولتایی می گویند.
•    آیا برق تولید شده توسط سیستم خورشیدی برای تمام وسایلی که با برق کار می کنند (وسایل الکتریکی)  کاربرد دارد؟
برق تولیدی توسط سیستم فتوولتاییک از نوع برق DC می باشد. بنابراین کلیه وسایلی که با برق DC کار کنند را می توان به این سیستم وصل کرد. مانند: رادیو، شارژ موبایل، چراغ قوه و برخی از موتورها که با برق DC کار می کنند. برای سایر وسایل برقی که با استفاده از برق AC کار می کنند از دستگاهی به نام اینورتر، که وظیفه تبدیل برق DC به AC را بر عهده دارد، استفاده می شود.
•    وسایل برقی منزل با برق DC (مستقیم) کار می کنند؟
خیر. بیشتر وسایل برقی مانند یخچال، فریزر و تلویزیون با برق شهر کار می کنند. برق شهر از نوع برق AC یا متناوب می باشد.
•    چگونه می توان از سیستم های فتوولتائیک برای به کار انداختن وسایل که با برق متناوب کار می کنند بهره برد؟
می توان به وسیله دستگاهی به نام اینورتر برق DC را به برق شهر یا برق AC تبدیل نمود.
•    پنل خورشیدی چه وظیفه ای از سامانه فتوولتائیک بر عهده دارد؟
پنل خورشیدی (که خود مجموعه ای از سلول های خورشیدی هست) انرژی خورشید را به الکتریسیته تبدیل می کند.
•    چگونه یک سلول خورشیدی برق تولید می کند؟
نور خورشید حاوی بسته های انرژی به نام فوتون می باشد که با برخورد این فوتون ها به سطح سلول خورشیدی انرژی الکتریکی تولید می گردد.
•    جنس سلول های خورشیدی چیست؟
سلول های خورشیدی از نیمه رساناهایی به نام سیلیکون یا ژرمانیوم ساخته شده اند که با تحریک الکترون های این نیمه هادی توسط فوتون های نوری الکتریسیته تولید می شود.
•    بازده بیشینه سلول های خورشیدی چه موقع است؟
بهترین شرایط برای دریافت بیشترین انرژی الکتریکی از یک سلول خورشیدی در شرایط آفتابی و هوای خنک (تقریبا 25 درجه سانتیگراد، با توجه به مشخصات فنی پنل) و در موقعیتی درست عمود بر تابش خورشید است.
•    آیا سلول های خورشیدی انرژی را در خود ذخیره می کنند؟
خیر، سلول ها تنها نور خورشید را به جریان الکتریکی تبدیل می کنند و کار ذخیره در باطری هائی انجام می گیرد که به همین منظور تعبیه شده اند.
•    راندمان پنل های خورشیدی در زمستان و در هوای ابری به چه صورت است؟
نور خورشید از لایه های نازک برف و یخ به راحتی عبور می کند و تاثیر چندانی بر روی کارکرد پنل خورشیدی  ندارد، ولی تا حدی راندمان را کاهش می دهد و بهتر است که سطح پانل ها به دقت تمیز گردد. با توجه به شیب پنل ها، برف بر سطح پنل انباشته نخواهد شد.
•    سطح پنل ها در مقابل برخورد اجسام از جمله تگرگ و ... مقاوم است؟
به این منظور یک لایه پلاستیک یا شیشه ضخیم شفاف بر روی پانل گذاشته شده است که از برخورد اشیاء به سطح سلول ها محافظت می کند.
•    آیا در هنگام شب که نور خورشید وجود ندارد می توان از این سیستم استفاده نمود؟
در سامانه های متصل به شبکه که فاقد باتری ذخیره ساز می باشند، در شب امکان استفاده از تولید برق خورشیدی وجود ندارد. و در سامانه های مستقل از شبکه از برق ذخیره شده در بانک باتری ها استفاده می شود.
•    عمر پنل های خورشیدی چقدر می باشد؟
از پنل ها به طور کلی، به مدت حداقل 20 تا 25 سال می توان بهره برداری نمود ولی بعد از 25سال (با توجه به برند پنل) بازده آنها تا حدی کم می شود.
•    هزینه های جانبی و نگهداری سامانه های فتوولتاییک به چه صورت است؟
این سیستم ها هزینه های جانبی و تعمیرات خاصی ندارند و هزینه ها به هزینه های سرمایه گذاری اولیه محدود خواهد شد تا 25سال می توانید از سیستم بهره برداری کنید.
•    بطور کلی به چند صورت می توان ازسیستم های فتوولتایی استفاده نمود؟
1- به صورت مستقل از شبکه برق، مانند مکان هایی که به شبکه سراسری برق دسترسی ندارند.

2- به صورت متصل به شبکه سراسری برق، در محل هایی که به شبکه سراسری دسترسی دارند.
•    برآورد قدرت مورد نیاز برای یک ساختمان مسکونی به چه صورت است؟
ابتدا باید برآورد کرد که در یک روز به طور میانگین هر وسیله الکتریکی چند ساعت در حال کار است و توان مصرفی هر وسیله الکتریکی چند وات بر ساعت می باشد و توان مصرفی روزانه تمامی وسایل الکتریکی موجود در آن خانه را با هم جمع کرده و به این ترتیب مصرف ماهانه را برآورد کرد. و یا با استفاده از قبض برق انرژی مصرفی دوره را دریافت کرد. و با توجه به راندمان قدرت مورد نیاز ساختمان را بدست آورد.
•    بازده پنل های فتوولتایی تقریبا چقدر می باشد ؟
بازده پنل های تجاری در حدود 11 تا 18 % می باشد.
•    در طرح خرید تضمینی برق، تولید انرژی خورشیدی در مصرف تاثیری خواهد داشت؟
خیر، تولید انرژی خورشیدی با کنتوری جداگانه و با تعرفه های مصوبه وزیر محترم نیرو در سال 95 محاسبه و خریده خواهد شد.
•    سیستم‌های خورشیدی چگونه کار می‌کنند؟‌
یک سیستم فتوولتائیک یا PV از قسمت‌های مختلفی تشکیل شده است. پنل‌های خورشیدی، زیرساخت نصب پنل‌ها روی پشت‌بام یا محل نصب، سیم‌کشی سیستم الکتریکی، و یک مبدل قسمت‌های اصلی این سیستم هستند. از هنگام طلوع خورشید تا غروب خورشید پنل‌های خورشیدی الکتریسیته مستقیم یا DC تولید می‌کنند و به مبدل می‌فرستند. این مبدل برق مستقیم را به برق متناوب یا AC تبدیل می‌کند که مورد نیاز مصرف خانگی است. برق متناوب به تجهیزات الکتریکی خانگی منتقل می‌شود و مصرف می‌شود.
در صورت تمایل و هزینه کردن بیشتر می‌توان یک سیستم ذخیره انرژی که همان ردیف‌های باتری است نیز تعبیه شود تا برای تعداد روزهای مشخصی الکتریسیته برای مصرف ذخیره شود.
•    آیا سایه بر عملکرد سیستم خورشیدی تاثیر می‌گذارد؟‌
سایه ممکن است یک مسئله جدی باشد زیرا پنل‌های خورشید با دریافت نور مستقیم خورشید  عملکرد بهینه را دارا هستند. در نتیجه برای بهترین عملکرد و تولید بیشینه بهتر است از حداقل سایه نیز دوری شود.
•    آیا سیستم خورشیدی باعث افزایش مالیات بر املاک می‌شود؟
خیر. سیستم خورشیدی باعث افزایش قیمت ملک شما بدون تاثیر بر روی مالیات آن می‌شود.
•    سیستم خورشیدی چقدر ارزش ملک را افزایش می‌دهد؟
خانه‌های دارای سیستم خورشیدی ۱۷٪ بیشتر مورد توجه و ۲۰٪ زودتر از خانه‌های دیگر در کشور‌های مختلف فروش رفته‌اند. با توجه به تحقیقات آزمایشگاه ملی آمریکا متوسط ارزش افزوده سیستم خورشیدی به املاک برابر ۵۰۰۰ هزار دلار برای هر کیلووات است که مصرف متوسط هر خانه مسکونی به طور متوسط برابر ۳.۱ کیلووات است.
•    چقدر می‌توان توسط سیستم خورشیدی از لحاظ مالی ذخیره کرد؟
با توجه به سایز سیستم خورشیدی شما و مصرف روزانه شما می‌توان به تخمینی از ذخیره و مستقل شدن از سیستم شبکه برقی دست پیدا کرد. با در نظر گرفتن مقدار کمی هزینه راه‌اندازی اولیه، سیستم خورشیدی از روز اول شروع به پرداخت هزینه صرف شده برای خود می‌کند و باید در نظر داشت که شما از شبکه برقی مصرفی ندارید و قیمت برق هر ساله افزایش می‌یابد. به صورت معمول بازگشت سرمایه در طول عمر کارکرد سیستم ۲۰ درصد بیشتر از هزینه کلی برای سیستم خواهد بود.
•    چه تجهیزاتی برای یک سیستم فتوولتاییک بکار می رود؟
بطور کلی یک سیستم فتوولتایی از 4 عضو اصلی تشکیل یافته است.
1- پنلهای خورشیدی
2- باتری
3- اینورتر (تبدیل کننده برق DC به AC)
4- شارژکنترل
•    آیا قیمت پایین تر همیشه بهترین انتخاب است؟ مقایسه دو سیستم را چگونه انجام دهیم؟
موردی که باید دقت شود توجه به طراحی، میزان توان پنل و ظرفیت باطری در وهله اول و بعد از آن برندهای استفاده شده و ضمانت نامه‌ها است. باید واقع بین باشیم که یک سیستم با 300 وات پنل توانایی تولید 3000 وات در روز را به هیچ عنوان ندارد.پس باید به خروجی و میزان پنل و باطری دقت کرد.
•    استهلاک، تعمیر و نگهداری سیستم های خورشیدی به چه صورت است؟
چون قطعات مکانیکی – الکتریکی و الکترونیکی در آن بکار نرفته استهلاکی ندارد. برای کارایی هر چه بیشتر بهتر است سطوح جذب نور همواره تمیز باشد و پس از بارش برف یا جمع شدن غبار روی سطح کلکتور ها تمیز شود.
•    آیا سیستم های خورشیدی نیازمند تعمیرات و نگهداری زیادی می باشند ؟
یک سیستم خورشیدی تقریبا نیاز به هیچ نوع نگهداری و تعمیراتی نمی باشد، تنها نیازمند سرویس های دوره ای می باشد هر سه سال یکبار سیستم خورشیدی تست شود تا اطمینان حاصل کنیم برفک وجود ندارد و به همراه آن ph مایعی که داخل پنل ها جریان دارد نیز کنترل می شود تا سیستم بتواند بیشترین طول عمر ممکن را داشته باشد.
•    اینورتر چیست؟
اینورتر برق DC (باتری یا سلول خورشیدی) را گرفته و آن را تبدیل به برق AC یا برق خانگی جهت روشن کردن وسایل الکترونیکی می کند.
•    آیا سیستم های خورشیدی در ایران توجیه اقتصادی دارند؟
باید دقت شود برای مناطق محروم از برق استفاده از هر نوع سیستم خورشیدی چه چراغ های خورشیدی برای نورپردازی محوطه و چه استفاده از سیستم های تامین برق خورشیدی دارای توجیه اقتصادی است.
همچنین برای مناطق بهره مند از برق استفاده از چراغ های خورشیدی در محوطه ها توجیه اقتصادی دارد چرا که هزینه های کابل، حفر کانال، عایق کاری، تابلو برق و … حذف می شوند.
علاوه بر این موارد سیستم های متصل به شبکه با توجه به تزریق برق به شبکه سراسری و همچنین با توجه به خرید تضمینی 20 ساله برق توسط دولت و شرکت برق هر سیستم خورشیدی بین 4 تا 5 سال بازگشت سرمایه دارد.
•    سایت های خورشیدی جهت نصب پنل های فتوولتائیک چگونه انتخاب می شوند؟
سایت ها باید با معیارهای لازم فیزیکی همخوانی داشته باشند، از جمله اینکه جهت آنها رو به جنوب باشد (جنوب مغناطیسی) به خوبی در معرض آفتاب قرار داشته باشند ( آفتاب گیر باشند) و فضای لازم و همچنین ساختار مناسبی برای نصب پنل های فتوولتائیک داشته باشند.

معرفی شارژر سولار

در ادامه بحث مربوط به پنل خورشیدی  به معرفی شارژر سولار که به عنوان یکی از تکنولوژی های نو به شما می رود میپردازیم . با بالارفتن هر روزه سرعت پردازنده و اندازه صفحه نمایش و در مقابل کاهش ضخامت لوازم قابل‌حمل الکترونیکی همراه مثل گوشی موبایل، تبلت، لپ‌تاپ، دوربین، پخش‌کننده موزیک، جی‌پی‌اس و غیره، ظرفیت باتری به تناسب افزایش مصرف این وسایل افزایش نیافته و خالی شدن باتری هنگام استفاده به یکی از نگرانیهای همیشگی کاربران این وسایل تبدیل شده است. یکی از وسایل موجود جهت رفع این نگرانی همیشگی، شارژر سولار (Solar Charger) می‌باشد.
شارژر سولار در حقیقت یک مبدل انرژی تابشی خورشید به انرژی الکتریکی می‌باشد که ولتاژ و جریان خروجی آن جهت شارژ وسایل الکترونیکی همراه تنظیم شده است.
موارد استفاده :
با همراه داشتن شارژر سولار نگرانی فوق در مواقع زیر که دسترسی به منابع رایج شارژ مانند برق شهر یا برق خودرو محدودتر است، رفع خواهد شد:
•    مسافرت
•    پیک‌نیک
•    دوچرخه‌سواری
•    کوه‌نوردی
•    پیاده‌روی
•    ماهیگیری
همچنین هنگام بروز سوانح و حوادث طبیعی مانند زلزله، سیل، طوفان و غیره دسترسی به برق مشکل یا غیرممکن می‌گردد که برای این مواقع، برخورداری از شارژرهای سولار به همراه پاوربانک برای ذخیره طولانی مدت انرژی جهت روشن نگهداشتن تلفنهای همراه، تلفنهای ماهواره‌ای، دستگاههای بی‌سیم و غیره از ضروریات مهم به ویژه برای گروههای امداد و نجات می‌باشد.
این شارژرها به سادگی با قرارگیری در برابر تابش خورشید شروع به شارژ باتری وسایل الکترونیکی همراه می‌نمایند که استفاده از وسیله حین شارژ نیز مقدور می‌باشد.
شارژر سولار دارای خروجی استاندارد USB با ولتاژ ۵ ولت می‌باشند که امروزه مورد توافق بین تمام برندها و سازندگان معروف جهت شارژ لوازم الکترونیکی قرار گرفته است.
از شارژرهای سولار برای شارژ باتری انواع وسایل زیر که دارای پورت شارژ USB باشند می‌توان استفاده نمود:
•    گوشی موبایل
•    تبلت
•    پاوربانک
•    فایل‌هاب
•    هدست بلوتوث (Bluetooth Headset)
•    مکان‌یاب ماهواره‌ای (GPS)
•    پخش‌کننده موزیک (MP3 Player)
•    بلندگوی قابل حمل (Portable Speaker)
نحوه استفاده شارژر سولار:
شارژرهای سولار را به صورتهای زیر می‌توان در مقابل تابش خورشید قرار داده  و استفاده نمود:
•    اتصال به صورت آویز از کوله پشتی با قلابهای مربوطه
•    اتصال به صورت آویز از کیف با قلابهای مربوطه
•    خواباندن به صورت مسطح یا قراردادن با زاویه مناسب روی سطح زمین یا داشبورد خودرو جهت دریافت تابش عمودی آفتاب تا حد امکان
•    خواباندن به صورت مسطح یا قراردادن با زاویه مناسب پشت پنجره منزل یا محل کارجهت دریافت تابش عمودی آفتاب تا حد امکان
مزایا :
•    قطع وابستگی به برق شهری یا برق خودرو برای شارژ وسایل همراه مانند گوشی موبایل و تبلت در طول روز توسط تابش مستقیم یا حتی از پشت شیشه آفتاب
•    امکان ذخیره‌سازی انرژی الکتریکی برای طول شب، روزهای ابری یا مواقع نیاز در فضاهای بسته با استفاده از انواع پاوربانک
•    در صورت استفاده از ترکیب شارژر سولار و پاوربانک، کاربر برای شارژ وسایل خود به صورت کامل از برق شهر و برق خودرو چه در طول روز و چه در طول شب و مواقع ابری، بی‌نیاز می‌گردد.
•    استفاده از انرژی پاک، رایگان و همیشه در دسترس خورشید
•    عدم نیاز به برق شهری موجب کاهش تولید گازهای گلخانه‌ای از نیروگاه‎های استفاده‌کننده از سوخت فسیلی شده که این امر به کاهش اثرات پدیده گرمایش زمین کمک می‌نماید.
•    سهولت استفاده به دلیل عدم نیاز به هیچ نوع وسیله جانبی. فقط پنل‌های شارژ سولار را در برابر تابش خورشید قرار دهید و گوشی موبایل، تبلت یا سایر وسایل خود را به آن متصل نمایید، فرآیند شارژ بلافاصله آغاز خواهد شد.
ویژگیها و امکانات خاص :
بعضی از شارژرهای سولار به صورت تخت و دارای پنل بسیار کوچک هستند که زمان شارژ را بسیار طولانی می‌نماید. اما شارژرهای سولار تاشونده روپاور دارای مزایای زیر می‌باشد:
•    سبک
•    کم حجم به دلیل تاشوندگی
•    تکنولوژی iSmart جهت شارژ سریع بدون آسیب رساندن به باتری وسیله شارژشونده
•    تا حدی انعطاف‌پذیر به دلیل استفاده از پنل‌های سولار نوع پت-لمینیتد (PET Laminated) به جای پنل‌های سیلیکونی مرسوم که شکننده و سنگین می‌باشند.
•    دارای قلاب کارابین (Carabiner) جهت آویز به کوله‌پشتی یا کیف در حین کوهنوردی یا پیاده‌روی
•    دارای جیب جهت حفاظت از وسیله شارژ شونده (گوشی، تبلت، پاوربانک و غیره) از تابش خورشید

تنظیم زاویه پنلهای خورشیدی

1)    تعاریف اولیه:
2)    زاویه یک پنل خورشیدی به صورت زاویه بین صفحه پنل و سطح زمین تعریف می‌گردد. به این ترتیب زاویه یک پنل که به صورت کاملاً مسطح و افقی روی سطح زمین نصب شده باشد صفر و پنلی که سطح آن عمود بر سطح زمین باشد، دارای زاویه 90 درجه می‌باشد.
همچنین زاویه تابش خورشید به صورت زاویه بین خط واصل فرضی بین مرکز زمین و مرکز خورشید و خط تراز افق تعریف می‌گردد. به این ترتیب زاویه تابش هنگام طلوع و غروب به ترتیب برابر صفر و 180 درجه و هنگام ظهر روی خط استوا در روز اول فروردین و اول مهر برابر 90 درجه می‌باشد.
واضح است که توان تولیدی پنل سولار وقتی به مقدار بیشینه خود می‌رسد که بیشینه تابش را دریافت کند و این مقدار در زاویه تابش عمود بر صفحه پنل اتفاق می‌افتد. پس اگر زاویه پنل را با PA و زاویه تابش خورشید را با SA نشان دهیم:
3)    PA(Max) = 90° - SA(Max)
4)    اگر کره زمین در یک نقطه ثابت بود، کافی بود که پنلها در یک زاویه مشخص عمود بر تابش خورشید ثابت گردند تا حداکثر تابش را دریافت و حداکثر توان را تولید نمایند.
اما در تنظیم زاویه پنلها دو چالش اساسی وجود دارد:
1) چرخش وضعی کره زمین حول محور خود باعث تغییر موقعیت ظاهری خورشید در آسمان در طول روز به صورت قوسی از دایره می‌گردد.
2) زاویه انحراف محور زمین سبب می‌گردد که مکان همین قوس هم در آسمان در طول سال تغییر نماید.
برای تنظیم زاویه بهینه پنلها، ابتدا باید به تعریف دو مفهوم اساسی زیر پرداخت:
1) عرض جغرافیایی (Latitude):
به زاویه بین خط واصل هر نقطه روی سطح کره زمین به مرکز کره زمین و صفحه دایره خط استوا، عرض جغرافیایی آن نقطه گفته می‌شود. با این تعریف، عرض جغرافیایی تمام نقاط خط استوا صفر، قطب شمال 90 درجه شمالی و قطب جنوب 90 درجه جنوبی است. به عنوان نمونه، عرضهای جغرافیایی مرکز شهر تهران و کرج به ترتیب حدود  35.4 و 35.5 درجه شمالی هستند.
2) زاویه انحراف مداری کره زمین (Obliquity):
محور گردش وضعی زمین نسبت به صفحه چرخش آن به دور خورشید دارای انحراف زاویه‌ای حدود 23.5 درجه می‌باشد که این انحراف در طی مسیر زمین در مدار خود حول خورشید همیشه در یک امتداد می‌باشد.

2) تنظیم زاویه پنلها:
به طورکلی، اگر ارتفاع زاویه ای خورشید را با SA و عرض جغرافیایی محل را با L نشان دهیم، مقادیر بیشینه و کمینه زاویه تابش در روزهای اول تابستان و زمستان (انقلاب تابستانی و زمستانی) در هر نقطه در نیمکره شمالی زمین (همچنین به ترتیب عکس در نیمکره جنوبی) برابر است با:
5)    SA(Max) = 90°- L + 23.5°
6)    SA(Min) = 90°- L - 23.5°
7)    روزهای اول بهار و پاییز (اعتدال بهاری و پاییزی)، زمین در میانه مسیر مداری خود بین دو مقدار بیشینه و کمینه فوق می‌باشد و بنابراین، زاویه انحراف بی تأثیر می‌گردد:
8)    SA(Mid) = 90°- L
9)    از روابط فوق نتایج جالبی بدست می‌آید:
10)    1) تنها مناطقی از کره زمین دارای تابش کاملاً عمودی 90 درجه هستد که بین 2 مدار 23.5 درجه شمالی معروف به مدار رأس‌السرطان (Tropic of Cancer)  و 23.5 درجه جنوبی معروف به مدار رأس‌‌الجدی (Tropic of Capricorn) باشند. این تابش کاملاً عمودی روی خط استوا فقط در 2 روز اول فرورودین و اول مهر و روی مدارهای 23.5 درجه شمالی و 23.5 درجه جنوبی فقط در یک روز از سال به ترتیب روزهای اول تیر (شروع تابستان نیمکره شمالی) و اول دی (شروع تابستان نیمکره جنوبی) اتفاق می‌افتد. به طور کلی تمام مناطق استوایی (Tropical) که بین این دو مدار قرار دارند، دارای 2 روز تابش عمودی 90 درجه در طول سال هستند.
2) خارج از این ناحیه، هیچگاه تابش آفتاب حتی در تابستان به صورت عمودی کامل نخواهد  بود. به عنوان مثال حتی در جنوبی ترین ناحیه ایران یعنی جزیره ابوموسی با عرض جغرافیایی تقریبی 25.8 درجه شمالی، زاویه تابش خورشید بیش از 87.7 درجه در روز اول تیر نخواهد شد.
3) مناطقی از کره زمین که دارای عرض جغرافیایی بیشتر از 66.5 درجه شمالی معروف به دایره شمالگان (Arctic Circle) و 66.5 درجه جنوبی معروف به دایره جنوبگان (Antaractic Circle) باشند، به ترتیب در 6 ماه دوم سال و 6 ماه اول سال خورشید زیر خط افق قرار گرفته و دارای شب قطبی طولانی و در سمت مقابل، دارای روز قطبی طولانی هستند.
با یک مثال موضوع روشنتر خواهد شد:
11)    عرض جغرافیایی تقریبی مرکز شهر تهران 35.4 درجه شمالی می باشد. طبق روابط فوق، بیشترین ارتفاع آفتاب تابستانی در روز اول تیر برابر است با:
12)    SA(Max) = 90° - 35.4° + 23.5° = 78.1°
13)    کمترین ارتفاع آفتاب زمستانی تهران در روز اول دی برابر است با:
14)    SA(Min)  = 90° - 35.4° - 23.5° = 31.1°
15)    و ارتفاع خورشید در روزهای اول فرورودین و اول مهر برابر است با:
16)    SA(Mid) = 90° - 35.4° = 54.6°
17)    با توجه به کاربرد سیستم سولار، می توان رویکردهای مختلفی برای تنظیم زاویه پنلها اتخاذ کرد:
 - اگر سیستم وظیفه تأمین انرژی در تمام طول سال را داراست، رویکرد محتاطانه این است که زاویه پنلها با مقدار زمستانی تنظیم گردد، چون به طور کلی انرژی تابشی دریافتی در زمستان به دلیل تعدد روزهای ابری و تابش مایل خورشید، کمتر از بقیه طول سال می‌باشد.
 - ممکن است مکانی مانند یک ویلا در تمام طول سال استفاده نشده و در یک دوره زمانی خاص مثلاً فقط در طول 3 ماه تابستان استفاده گردد که در این صورت، تنظیم زاویه پنلها با مقدار مناسب آن دوره زمانی منطقی می باشد.
 - اگر منطقه ای دارای روزهای ابری بسیار کم در طول زمستان باشد (مانند مناطق جنوبی کشور)، می‌توان رویکردی بین دو رویکرد فوق درنظر گرفت و پنلها را با زاویه بهاری-پاییزی معادل میانگین دو مقدار تابستانی و زمستانی تنظیم نمود.
18)     - علاوه بر رویکردهای فوق، می توان به جای یکبار تنظیم اولیه و ثابت نمودن زاویه پنلها در همان مقدار، هر 3 ماه یا هر 6 ماه یک‌بار زاویه پنلها را به بهترین مقدار مناسب آن فصل یا نیمسال تغییر داد.
19)    3) ردیاب خورشیدی (Solar Tracker):
همانطور که در بخش اول توضیح داده شد، موقعیت ظاهری خورشید در آسمان در طول روز روی قوسی از دایره بین شرق و غرب موسوم به زاویه سمت (Azimuth Angle) و همچنین زاویه‌ ارتفاع (Altitude Angle) آن در طول سال بین شمال و جنوب متغیر است.
برای افزایش راندمان پنلهای سولار، می‌بایست زاویه پنلها پیرو موقعیت ظاهری خورشید در آسمان تغییر کند، به نحوی که زاویه تابش همیشه عمود بر سطح صفحه باشد. جهت تنظیم خودکار زاویه پنلها از وسیله ای به نام ردیاب (Tracker) استفاده می‌شود که رایجترین انواع آن به شرح زیر می‌باشد:
1) ردیاب تک محوره (Single-Axis Tracker):
این نوع ردیاب دارای یک درجه آزادی و یک موتور جهت تنظیم زاویه پنل خورشیدی از هنگام طلوع خورشید از شرق تا غروب خورشید در غرب جهت تنظیم زاویه سمت Azimuth می‌باشد. زاویه بهینه ارتفاع پنلها توسط نصب کننده سیستم بسته به استراتژی توضیح داده شده در بخش دوم روی یک مقدار ثابت برای تمام طول سال یا شروع هر فصل یا شروع هر نیمسال یک بار تنظیم می‌گردد.
2) ردیاب دو محوره (Dual-Axis Tracker):
20)    این نوع ردیاب دارای دو درجه آزادی و دو موتور مستقل می باشد و هر دو زاویه سمت (Azimuth) و ارتفاع (Altitude) توسط آن تنظیم می‌گردد. این نوع ردیاب بازده سیستم را از ردیاب نوع اول بیشتر بهتر می‌بخشد، اما به دلیل پیچیدگی مکانیسم سخت افزاری و نرم افزاری کنترلر دو جهته آن، از نظر هزینه تفاوت چشمگیری نسبت به نوع تک محوره دارد. همچنین به دلیل حرکات دوگانه موتورها در راستای زوایای سمت و ارتفاع، پنلها به فضای باز بیشتری در اطراف خود نیاز دارند.