پایان نامه افزایش بهره‌وری نیروگاه‌های خورشیدی با بهبود پیکره‌بندی سلول‌ها در برابر سایه‌های قابل پیش‌بینی
اختصاصی از یارا فایل پایان نامه افزایش بهره‌وری نیروگاه‌های خورشیدی با بهبود پیکره‌بندی سلول‌ها در برابر سایه‌های قابل پیش‌بینی دانلود با لینک مستقیم و پرسرعت .
نام محصول: پایان نامه افزایش بهره‌وری نیروگاه‌های خورشیدی با بهبود پیکره‌بندی سلول‌ها در برابر سایه‌های قابل پیش‌بینی
فرمت : word
تعداد صفحات : 76
زبان : فارسی
سال گردآوری : 94
چکیده
امروزه با توجه به افزایش آلودگی هوا در اثر استفاده از سوخت‌های فسیلی، تمایل به استفاده از انرژی‌های تجدیدپذیر و پاک رو به افزایش است. در این بین، صفحات فتوولتاییک به عنوان یکی از رایج‌ترین و در دسترس‌ترین انواع روش‌های استفاده از انرژی پاک و تمیز خورشید به شمار می‌رود. عوامل متعددی بر میزان توان دریافتی از این صفحات تاثیرگذار می‌باشد. اثر سایه به عنوان یکی از عوامل تاثیر گذار بر کاهش توان خروجی این صفحات زمینه‌های تحقیقاتی زیادی ایجاد نموده و روش‌های متنوعی برای مواجه با آن ارائه گردیده است. بطور کلی برخی از سایه‌ها بصورت روزانه تکرار شده و قابل پیش‌بینی بوده و برخی دیگر بصورت ناگهانی بوجود آمده و غیرقابل پیش‌بینی می‌باشند. از آنجا که راهکار حل مشکل سایه متناسب با الگوی آن می باشد لذا قابل پیش بینی بودن سایه سبب کاهش پیچیدگی و نیاز کمتر به سرمایه گذاری اولیه می گردد.
در این پیشنهاد پروژهاثرات سایه یا بعبارت دیگر عدم توازن تابش بر روی سلول‌های خورشیدی بیان گردیده است. در ادامه آرایش‌های مختلف سلول‌های خورشیدی تحت سایه‌های مختلف بررسی شده و تاثیرات استفاده از دیود بای پس به همراه صفحات خورشیدی گفته شده است. سپسروش‌های مختلف کاهش اثرات سایه به طور خلاصه بیان گردیده و استفاده از پیکره‌بندی ثابت و دینامیکی صفحات خورشیدی جهت مقابله با اثر سایه به همراه مروری بر کارهای انجام شده در ارتباط با آنها بیانشده است. در این متن پیشنهادی سعی می‌گردد تا با بررسی جامع کارهای انجام شده زمینه‌های علمی و فنی لازم جهت بهبود بهره‌وری در نیروگاه‌های فتوولتاییک فراهم گردد. در انتها نیز انگیزه‌ها، اهداف و سوالات اصلی تحقیق که رساله به آنها جواب خواهد داد ارائه می‌گردد.
واژه‌های کلیدی :اثر سایه؛ صفحات فتوولتاییک؛ آرایش صفحات؛ پیکره‌بندی مجدد
پیشگفتار
انرژی خورشید یکی از منابع تامین انرژی رایگان، پاک و عاری از اثرات مخرب زیست محیطی است که از دیر باز به روش‌های گوناگون مورد استفاده بشر قرار گرفته است. بحران انرژی در سال‌های اخیر، کشورهای جهان را بر آن داشته که با مسائل مربوط به انرژی، برخوردی متفاوت نمایند که در این میان جایگزینی انرژی‌های فسیلی با انرژی‌های تجدیدپذیر و از جمله انرژی خورشیدی به منظور کاهش و صرفه‌جویی در مصرف انرژی، کنترل عرضه و تقاضای انرژی و کاهش انتشار گازهای آلاینده با استقبال فراوانی روبرو شده است. پاک و رایگان بودن، در دسترس بودن، بی خطر بودن، کاهش مصرف سوخت‌های فسیلی و بی پایان بودن مهمترین ویژگی انرژی خورشیدی است.
به طور متوسط انرژی تابشی خورشید 1020×8/3 مگاوات است که برابر با 63 مگاوات بر متر مربع در سطح خورشید می‌باشد. از این انرژی تنها درصد کمی توسط زمین جذب می گردد که معادل 1014×7/1 کیلووات تخمین زده می شود. حتی با این مقدار کم انرژی دریافتی از خورشید تابش 84 دقیقه به زمین قادر است تا یک سال انرژی مورد نیاز این کره را تامین نماید[1]. بنابراین با به کارگیری کلکتورهای خورشیدی می‌توان تا حدودی از این منبع انرژی بی‌پایان، پاک و رایگان استفاده کرد و تا حد بسیار زیادی در مصرف سوخت‌های فسیلی صرفه جویی نمود. در این بین کشورایران نیز در بینمدارهای 25 تا 40 درجه عرض شمالی قرار گرفته است و در منطقه‌ای واقع شده که به لحاظ دریافتانرژیخورشیدی در بین نقاط جهان در بالاترین رده‌ها قرار دارد. بر اساس گزارش سازمان انرژی‌های نو ایران (سانا) میزان تابش خورشیدی در ایرانبین5/4 الی 5/5کیلووات ساعت بر مترمربع در روزتخمین زده شده است، علاوه بر اینبطور متوسط سالیانهبیش از 280 روز آفتابی گزارش شده است کهبسیار قابل توجه است شکل (1-1) انرژی تابشی روزانه خورشیدی را در نقاط مختلف ایران نشان میدهد.
با توجه به مطالب مطرح شده روند رشد نیروگاه‌های خورشیدی امری اجتناب ناپذیر خواهد بود. یک نیروگاه خورشیدی حرارتی شامل تاسیساتی است که انرژی تابشی خورشید را جمع کرده و با متمرکز کردن آن، درجه حرارت‌های بالا ایجاد می‌کند. انرژی جمع آوری شده از طریق مبدل‌های حرارتی، توربین ژنراتورها و یا موتورهای بخار به انرژی الکتریکی تبدیل خواهد شد. در نیروگاه‌های فتوولتاییک، نور خورشید مستقیما به برق تبدیل شده و بدون نیاز به تجهیزات مکانیکی برق استحصال می‌گردد. ماهیت برق تولیدی در این نیروگاههابرق مستقیم می‌باشد که این برق با استفاده از تجهیزات الکترونیک قدرت به برق متناوب تبدیل می‌گردد.
یکی از مزایای عمده نیروگاه‌های برق خورشیدی فتوولتاییک عدم استفاده از تجهیزات مکانیکی در این نیروگاه‌ها می‌باشد عدم استفاده از این ادوات باعث از بین رفتن تعمیرات دوره ای و در نتیجه کاهش هزینه‌های بهره برداری در این نیروگاه‌ها است. در نیروگاه‌های برق خورشیدی برای بالا بردن ضریب اطمینان، با توجه به میزان مصرف و توان نیروگاه، باتری خانهمناسبی طراحی می‌گردد. وظیفه این مجموعه تضمین کارکرد سیستم در طول شب و در روزهایابریاست.
1-1) مقدمه
در سال‌های اخیر، رشد گازهای گلخانه‌ای سبب نگرانی‌های زیست محیطی و بطبع حرکت به سمت تعیین جایگزینی جهت سوخت‌های فسیلی گردیده است. از سوی دیگر رو به اتمام بودن این منابع تعیین منابع جایگزین را به امری غیر قابل اجتناب تبدیل نموده است. در این بین انرژی‌های تجدید پذیر به عنوان جایگزین مناسبی برایسوخت‌های فسیلی مطرح گردیده‌اند. این منابع فاقد آلودگی زیست محیطی بوده و از سوی دیگر پایانی برای آنها در نظر گرفته نمی‌شود. از مهمترین منابع تجدیدپذیر می‌توان از انرژی بادی، خورشیدی، زمین گرمایی، بیوماس و آبی را نام برد. بر اساس گزارش‌های موجود، در سال 2012 تقریبا 19% انرژی مصرفی زمین از طریق انرژی‌های تجدید پذیر تامین گردیده و در سال 2013 مقدار انرژی‌های تجدیدپذیر نصب شده نسبت به سال 2012 رشد هشت درصدی را شاهد بوده است. در انتهای سال 2013 کشورهای چین، ایالات متحده امریکا، برزیل، کانادا و آلمان بزرگترین ظرفیت نصب شده منابع تجدیدپذیر را به خود اختصاص داده‌اند.
انرژی خورشیدی به عنوان یکی از مهمترین منابع انرژی‌های تجدیدپذیر به دلیل پاک بودن، در دسترس بودن و رایگان بودن بسیار مورد توجه قرار گرفته است. کاربرد این انرژی به دو گروه انرژی فتوولتاییک و انرژی حرارتی خورشیدی تقسیم می‌گردد. امروزه سلول‌های فتوولتاییک با گسترش دانش به کار گیری نیمه هادی‌ها در بسیاری از مناطق شهری و روستایی برای تولید انرژی الکتریکی استفاده می‌گردند. از سوی دیگر نگرانی‌های زیست محیطی نیز به عنوان عامل محرک دیگری در رشد روز افزون این منابع به شمار می‌رود.
علی رغم ویژگی‌های منحصربفرد و مطلوب استفاده از صفحات فتوولتاییک، گرانی این صفحات به عنوان عاملی مهمی در جلوگیری از رشد آنها به شمار می‌رود. به طور معمول هر وات صفحات فتوولتاییک هزینه اولیه ای معادل نیم دلار را بر مشترکین تحمیل می‌نماید. تمایل مشترکین به بازگشت سریعتر سرمایه گذاری انجام شده برای نصب صفحات فتوولتاییک سبب شده است تا دریافت حداکثر انرژی از این صفحات در شرایط مختلف بهره برداری به عنوان زمینه تحقیقات بسیاری از محققین قرار گیرد. کاهش تلفات نیز به عنوان جزیی از این مطالعات به شمار می‌رود. از عوامل مهم در ایجاد تلفات در داخل سلول‌های خورشیدی می‌توان به کثیف بودن ماژول ها، ناهمجوری ناشی از ساخت، تلفات ناشی از بکارگیری مبدل ها، تلفات در سیم‌های ارتباطی و تلفات ناشی از عدم کار در نقطه کار بهینه را نام برد. شکل (1-2) دیاگرام تلفات در یک سلول خورشیدی را نشان میدهد.
در دیاگرام تلفات توان، انرژی تبدیل شده الکتریکی در اثر تبدیل انرژی خورشیدی به انرژی الکتریکی بوجود می‌آید. این انرژی متناسب با راندمان سلول‌های خورشیدی بوده و در سلول‌های با راندمان بالا تا 30 انرژی خورشیدی به انرژی الکتریکی تبدیل می‌گردد. در قسمت بعد تلفات ناشی از ناهمجوری که شامل فرسودگی و سایه بوده بعلاوه تلفات ناشی از افزایش دما و گردوغبار سبب کاهش توان تبدیل شده الکتریکی گردیده و توانی که بعد از این قسمت به جا می‌ماند توان خروجی آرایه می‌باشد. در ادامه تلفات ناشی از اتصالات و مبدل‌ها نیز باعث کاهش توان خروجی شده و در این مرحله توان خروجی سلول به شبکه مشخص می‌گردد.
یکیاز مهمترین تلفات سلول‌های خورشیدی در نیروگاه‌های فتوولتاییک تلفات ناشی از سایه اندازی می‌باشد. میزان این تلفات 3 الی 6 درصد بوده و کاهش اثرات آن می‌تواند سبب بهبود در بهره‌وری نیروگاه گردد. این تلفات در زمانی که سایه تنها قسمتی از سطح آرایه را بپوشاند بوجود می‌آید، لذا از آن تحت عنوان سایه جزیی یاد می‌گردد. سایه جزیی علاوه بر افزایش تلفات در داخل صفحات، در مواردی می‌تواند منجر به سوختن صفحات و از بین رفتن آن نیز گردد.