بایگانی برای دسته بندی: وبلاگ

رصد تحولات در چشم‌انداز انرژی‌های تجدیدپذیر آفریقای جنوبی

 

این مقاله به رصد تولید برق بادی با مطالعه موردی نیروگاه بادی در آفریقای جنوبی پرداخته و چالش‌های مربوط به نوسانات تولید برق بادی در زمستان به دلیل عبور جبهه‌های سرد، و همچنین تاثیر آن بر تقاضای برق را توضیح می‌دهد.

 

برنامه تامین انرژی تجدیدپذیر آفریقای جنوبی با مشارکت بخش خصوصی، موجب افزایش تولید برق بادی شده است.

روزنامه دیلی ماوریک از مزارع بادی Brandvalley و Rietkloof در منطقه Karoo بازدید کرد که در حال ساخت هستند. هر یک از این مزارع پس از تکمیل، قادر خواهند بود سالانه حدود ۵۹۰ گیگاوات ساعت انرژی تولید کنند.

غول‌های سفید دست‌ساز مزارع بادی Brandvalley و Rietkloof، تضادی خیره‌کننده با چشم‌انداز ناهموار و خالی از سکنه Karoo ایجاد کرده‌اند. این پروژه‌های خواهر در امتداد مرز بین استان‌های کیپ غربی و کیپ شمالی، درست در کنار جاده R354 که شهرهای Matjiesfontein و Sutherland را به هم متصل می‌کند، قرار دارند.

پس از تکمیل، هر مزرعه بادی دارای 32 توربین بادی Vestas V150-4.5MW خواهد بود که قادر به تولید حدود 590 گیگاوات ساعت انرژی در سال است. این امر به هر پروژه اجازه می‌دهد سالانه حدود 183000 خانوار را تامین انرژی کند و در عین حال از انتشار تقریباً 620,000 تن معادل CO2 در هر سال جلوگیری کند.

 

مزارع بادی Brandvalley و Rietkloof بخشی از گروهی از پروژه‌هایی هستند که در فوریه ۲۰۲۳ تحت پنجره مزایده ۵ برنامه تامین انرژی تجدیدپذیر آفریقای جنوبی با مشارکت بخش خصوصی (REIPPP) به مرحله تامین مالی نهایی رسیدند. انتظار می‌رود هر دو پروژه در سه ماهه چهارم سال جاری به صورت تجاری به بهره‌برداری برسند.

 

 

توسعه بخش تولید برق بادی در آفریقای جنوبی

در سال‌های اخیر، بخش انرژی‌های تجدیدپذیر آفریقای جنوبی با سرعت زیادی گسترش یافته است. انبوهی از پروژه‌های ساختمانی ظرفیت تولید برق از طریق انرژی خورشیدی و بادی را افزایش داده است.

شرکت Eskom گزارش داد که از تاریخ ۱ ژوئن ۲۰۲۳ تا ۳۱ می ۲۰۲۴، ۱۱.۴ تراوات ساعت انرژی از مزارع بادی خصوصی تحت برنامه REIPPPP خریداری کرده است. در حال حاضر ۴۰ مزرعه بادی تحت این برنامه وجود دارد که ۳۴ مورد از آنها با ظرفیت مشترک ۳۳۵۷.۳ مگاوات در حال بهره‌برداری تجاری هستند. شش مزرعه بادی دیگر نیز در حال ساخت می‌باشند.

 

نوسان در میزان تولید برق بادی در آفریقای جنوبی

شرکت Eskom اعلام کرده است که میزان برقی که روزانه توسط انرژی بادی وارد شبکه برق آفریقای جنوبی می‌شود، بسیار متغیر است. بالاترین میزان ثبت‌شده تولید برق بادی در یک روز، ۳۱۰۰ مگاوات بوده است، در حالی که این میزان می‌تواند تا حدود ۲۰۰ مگاوات نیز کاهش یابد.

این بخش اطلاعات تکمیلی راجع به نوسانات تولید برق بادی در آفریقای جنوبی ارائه می‌دهد و با متن قبلی در مورد توسعه این بخش مرتبط است.

نوسانات فصلی در تولید برق بادی

بر اساس گفته‌های Eskom، «به دلیل نصب بیشتر ژنراتورهای بادی در امتداد مناطق ساحلی کیپ، در تولید برق بادی آفریقای جنوبی، قطعاً فصل‌بندی وجود دارد. در تابستان، تولید برق بادی در طول شب به شدت کاهش می‌یابد و در زمان غروب آفتاب به حداکثر میزان خود در طول روز می‌رسد.»

«این امر به دلیل بادهای قوی دریایی است که به سمت غروب آفتاب می‌وزند و ناشی از اختلاف دما بین خشکی و دریا است. این الگو تقریباً به طور کامل با الگوی تقاضای برق کشور مطابقت دارد، زیرا بالاترین تقاضا در عصر و حوالی غروب آفتاب است.»

این متن جزئیات بیشتری را در مورد دلایل نوسانات روزانه تولید برق بادی ارائه می دهد و همچنین به ارتباط بین این نوسانات و تقاضای برق کشور اشاره می کند.

چالش‌های تولید برق بادی در زمستان

متاسفانه، میزان تولید برق بادی در زمستان تحت تاثیر جبهه‌های سردی است که از مناطق کیپ عبور می‌کنند. قبل از رسیدن جبهه سرد، بادهای شدید می‌وزند و این امر به طور قابل توجهی خروجی تولید برق بادی را افزایش می‌دهد. با عبور جبهه سرد از مناطق کیپ، حوضه کم‌فشار پشت این جبهه باعث کاهش شدید تولید برق بادی می‌شود.

موسسه Eskom گزارش می‌دهد که: «این خروجی بالا به دنبال خروجی پایین اغلب طی ۳۶ تا ۴۸ ساعت اتفاق می‌افتد و با رسیدن هوای سرد به گائوتنگ همزمان می‌شود. بنابراین، علاوه بر تامین تقاضای اضافی ناشی از هوای سرد، باید کمبود ناشی از کاهش تولید برق بادی را نیز جبران کند.»

غول‌های بادی مقاوم

شرکت Red Rocket Energy، تولیدکننده مستقل انرژی و مسئول این پروژه‌ها، اعلام کرده است که توربین‌های بادی در مزارع بادی Brandvalley و Rietkloof دارای عمر مفید حداقل ۲۰ ساله هستند، اما بسته به شرایط خاص محل، می‌توانند تا ۳۰ سال یا بیشتر عمر کنند.

بزرگی قطعات تشکیل دهنده هر توربین بادی، افراد حاضر در محل را بسیار کوچک نشان می‌دهد. به گفته اولوین هوفمان، رئیس بخش مدیریت پروژه، تدارکات و ساخت‌وساز در شرکت Red Rocket Energy، طول هر تیغه تقریباً ۷۴ متر و قطر کامل روتور برای یک سازه کامل ۱۵۰ متر است. همچنین ارتفاع محل اتصال پره‌ها (هاب) ۹۰ متر و ارتفاع نوک تیغه‌ها ۱۶۵ متر می‌باشد.

 

 

هافمن گفت: جرثقیل مورد استفاده برای بلند کردن پره ها در بالای توربین ها باید دمونتاژ شود و با استفاده از 25 کامیون حمل و نقل شود.

 

در حالی که تعداد کارکنان شاغل در سایت های مزرعه بادی در طول فرآیند ساخت و ساز متفاوت است، در این مرحله به طور متوسط ​​روزانه 600 کارمند در هر سایت وجود دارد. بیش از 25 درصد از این کارکنان از جوامع اطراف پروژه ها هستند.

بر اساس گفته های شرکت انرژی رد راکت، نگرانی مهمی که کار در سایت های برندولی و ریتکلوف را هدایت می کند، اطمینان از طراحی، ساخت و بهره برداری از تمام سازه ها مطابق با قوانین ملی و بین المللی، دستورالعمل ها و بهترین روش های موجود برای محافظت از محیط زیست و حفظ تنوع زیستی است.

این پروژه ها از طریق فرآیندهای ارزیابی تأثیر زیست محیطی مجوز معتبر زیست محیطی دریافت کرده اند.

شرکت رد راکت توضیح داد: «این پروژه ها برای دستیابی به رویکرد “بدون کاهش خالص” [در زمینه] تنوع زیستی، به ویژه برای گونه های در معرض خطر و اکوسیستم ها تلاش می کنند. اگرچه تأثیرات پرندگان را نباید به تنهایی در نظر گرفت، اما این تأثیرات از طریق مجوزهای زیست محیطی (EA) و برنامه های مدیریت زیست محیطی (EMPr) پروژه ها به شدت مورد نظارت و مدیریت قرار می گیرند.»

«هر دو نیروگاه بادی برندولی و ریتکلوف برای کاهش تأثیر بر پرندگان، از تیغه های توربین با الگوی خاص به عنوان اولین سطح کاهش آسیب استفاده کرده اند. علاوه بر این، نیروگاه بادی برندولی از فناوری پیشرو در صنعت به نام سیستم خاموش شدن خودکار بر اساس تقاضا استفاده خواهد کرد… سایر اقدامات تکنولوژیکی زیست محیطی در محل شامل اجرای روشنایی فعال با حسگر برای کاهش تأثیرات بصری در شب طبق مقررات هواپیمایی کشوری است.»

نویسنده : دپارتمان خبری آرا نیرو 

 

 

 

 

 

 

 

اولین ایستگاه ذخیره انرژی باتری سدیم در مقیاس بزرگ چین به بهره برداری رسید

 

چین اولین نیروگاه ذخیره سازی انرژی با باتری سدیم در مقیاس بزرگ را راه اندازی کرده است. این نیروگاه ۱۰ مگاوات ساعت ظرفیت دارد و در استان گوانگشی در جنوب غربی چین واقع شده است. این پروژه اولین نیروگاه ذخیره سازی انرژی در چین است که از باتری های سدیمی در چنین ابعادی استفاده می کند.

بهره برداری از این نیروگاه نقطه عطفی برای استفاده گسترده از باتری های سدیمی کم هزینه در ذخیره سازی انرژی های تجدیدپذیر به شمار می رود.
نیروگاه ذخیره سازی انرژی که توسط شعبه گوانگشی شرکت برق جنوب چین ساخته شده، فاز اول یک پروژه ۱۰۰ مگاوات ساعتی است.

طبق بیانیه‌ای که در ۱۱ می از سوی بخش ذخیره سازی انرژی شرکت برق جنوب چین منتشر شد، پس از تکمیل کل پروژه، این نیروگاه قادر خواهد بود سالانه ۷۳ میلیون کیلووات ساعت برق پاک تأمین کند، نیازهای برق ۳۵۰۰۰ مشترک خانگی را برآورده سازد و انتشار گاز دی اکسید کربن را تا ۵۰ هزار تن کاهش دهد.

این بیانیه همچنین اشاره می کند که تا پایان سه ماهه اول سال، ظرفیت کل نصب شده پروژه های جدید ذخیره سازی انرژی چین به ۳۵.۳ میلیون کیلووات ساعت رسیده است که از این میان، بیش از ۹۵ درصد آن مربوط به ذخیره سازی الکتروشیمیایی، از جمله باتری های لیتیوم یونی، می باشد.

بیانیه مذکور همچنین به کمبود منابع مواد اولیه باتری های لیتیوم یونی اشاره می کند که مانعی برای توسعه پایدار و سریع صنعت ذخیره سازی انرژی جدید چین به شمار می‌رود.

باتری های سدیمی و لیتیوم یونی از لحاظ مکانیزم الکتروشیمیایی شباهت دارند. هر دو نوع باتری از طریق جداسازی و جایگذاری برگشت پذیر کاتیون ها بین الکترودهای مثبت و منفی، به ذخیره و رهاسازی انرژی دست می‌یابند.

آند هر دو نوع باتری از کربن ساخته شده است، با این تفاوت که ماده کاتد باتری های لیتیوم یونی حاوی یون های لیتیوم و ماده کاتد باتری های سدیمی حاوی یون های سدیم است.

در هنگام شارژ، یون های سدیم از الکترود مثبت باتری خارج شده و از طریق الکترولیت و جداکننده وارد الکترود منفی می شوند و بدین ترتیب انرژی در باتری ذخیره می گردد.
در فرایند دشارژ، این یون ها دوباره از الکترود منفی خارج شده و از طریق الکترولیت به الکترود مثبت باز می گردند و انرژی ذخیره شده در باتری را به شبکه برق منتقل می کنند.

شرکت ذخیره سازی انرژی شرکت برق جنوب چین اعلام کرد که باتری های سدیمی در مقایسه با باتری های لیتیوم یونی از مزایای قابل توجهی برخوردار هستند، زیرا ذخایر مواد اولیه آن‌ها فراوان، استخراجشان آسان، قیمتشان پایین، عملکردشان در دماهای پایین بهتر و برای ذخیره سازی انرژی در مقیاس بزرگ مناسب‌تر هستند.

طبق گفته چن من، کارشناس فنی شرکت برق جنوب چین، با ورود باتری های سدیمی به عرصه کاربردهای وسیع، هزینه آن ها می‌تواند ۲۰ تا ۳۰ درصد کاهش یابد و قیمت هر کیلووات ساعت برق به ۰.۲ یوان چین (معادل ۰.۰۲۷۶ دلار آمریکا) برسد. این فناوری جهتی مهم برای ترویج کاربرد سیستم های ذخیره سازی انرژی جدید به شمار می رود.

بیانیه همچنین اشاره می کند که این نیروگاه ذخیره سازی انرژی ۱۰ مگاوات ساعتی از سلول های باتری سدیمی ۲۱۰ آمپر ساعت استفاده می کند که قابلیت شارژ تا ۹۰ درصد در مدت ۱۲ دقیقه را دارا هستند.

بر اساس این بیانیه، تیم تحقیق و توسعه پروژه، یک سیستم مدیریت حرارتی ایجاد کرده است که اختلاف دما بین بیش از ۲۲۰۰۰ سلول باتری سدیمی را در محدوده ۳ درجه سانتیگراد نگه می دارد و زمان انتشار فرار حرارتی (thermal runaway) از سلول ها را از ۳۰ دقیقه به ۲ ساعت افزایش می دهد.

منبع:cnevpost/2024/05/13/china

ناترازی برق همسایگان ایران

قسمت اول؛ عراق

 

ناترازی برق به عدم تعادل بین تولید و مصرف برق اشاره دارد. به عبارت دیگر، زمانی که تقاضا برای برق از عرضه آن بیشتر باشد.

شرکت ره آورد آرا نیرو تصمیم دارد در یک رشته مقاله به واکاوی ناترازی برق در ایران و همسایگان خود بپردازد و درنهایت راهکاری مهندسی شده برای گذر از ناترازی در برق ارائه دهد. با ما همراه باشید.

 

وضعیت ناترازی در عراق:

عراق با ناترازی قابل توجهی در برق روبرو است. تقاضا برای برق در این کشور به طور فزاینده ای در حال افزایش است، در حالی که ظرفیت تولید برق به اندازه کافی برای پاسخگویی به این تقاضا افزایش نیافته است.

 

چالش های صنعت برق عراق کمبود تولید، فرسودگی و کمبود تجهیزات در نیروگاه های برق، وابستگی به واردات گاز از ایران، ناتوانی در تامین کامل نیازهای داخلی، قطعی برق به خصوص در فصل های گرم سال که در مناطق مختلف شدت های متفاوتی دارد و اثرات منفی بر زندگی روزمره و فعالیت های اقتصادی گذاشته است.

دلایل ناترازی:

 

کمبود سرمایه گذاری:

کمبود سرمایه گذاری در بخش برق، منجر به فرسودگی تجهیزات و ناکارآمدی شبکه برق شده است.

 

البته فساد در بخش برق، که مانع استفاده بهینه از منابع و سرمایه گذاری ها شده است و حملات تروریستی به تاسیسات برق، نیز از چالش های مهم در عراق است.

 

رشد جمعیت عراق نیز از عوامل دیگر این ناترازی است که گرمای هوا، منجر به افزایش استفاده از کولرهای گازی در بخش مسکونی و به تبع آن افزایش تقاضا برای برق در فصل های گرم سال می‌شود.

 

عواقب ناترازی برق، قطعی برق و آسیب به اقتصاد و به تبع آن نارضایتی عمومی است.

 

راه حل های ناترازی:

افزایش سرمایه گذاری: 

دولت عراق باید در بخش برق سرمایه گذاری بیشتری کند تا ظرفیت تولید برق را افزایش دهد.

 

توسعه خطوط انتقال برق: 

دولت عراق باید خطوط انتقال برق را توسعه دهد تا پایداری شبکه برق را افزایش دهد.

افزایش استفاده از منابع انرژی تجدیدپذیر: 

دولت عراق باید از منابع انرژی تجدیدپذیر، مانند نیروگاه خورشیدی و نیروگاه بادی، بیشتر استفاده کند.

بهینه سازی مصرف: 

دولت عراق باید با برنامه های آموزشی و تشویقی، مردم را به مصرف بهینه برق تشویق کند.

 

چشم انداز:

حل کامل مشکل ناترازی برق در عراق به زمان و سرمایه گذاری قابل توجهی نیاز دارد. انتظار می رود که با اجرای راه حل های ذکر شده، ناترازی برق در سالهای آینده به تدریج کاهش یابد.

 

جزئیات تقاضای برق در عراق:

 

عوامل موثر:

 

جمعیت عراق حدود 40 میلیون نفر است و به طور فزاینده ای در حال افزایش است. افزایش جمعیت، منجر به افزایش تقاضا برای برق در عراق شده است.

رشد اقتصادی عراق در سال های اخیر به طور متوسط ​​4% بوده است. رشد اقتصادی، منجر به افزایش تقاضا برای برق در بخش های مختلف اقتصادی شده است.

عراق در منطقه ای گرم و خشک واقع شده است. استفاده از کولرهای گازی در فصل های گرم سال، منجر به افزایش تقاضا برای برق می شود.

 

میزان تقاضا:

تقاضا برای برق در عراق در حال حاضر حدود 25 گیگاوات است. پیش بینی می شود که تقاضا برای برق در عراق در سال های آینده به طور متوسط ​​5% در سال افزایش یابد.

ظرفیت تولید برق در عراق در حال حاضر حدود 15 گیگاوات است. کمبود تولید برق، منجر به قطعی برق در عراق، به خصوص در فصل های گرم سال، می شود.

 

عراق برای جبران کمبود برق، مجبور به واردات برق از ایران است. وابستگی به واردات برق، عراق را در معرض آسیب پذیری های اقتصادی قرار میدهد.

اقدامات در حال انجام:

دولت عراق در حال سرمایه گذاری در ساخت نیروگاه های جدید، به خصوص نیروگاه های گازی و سیکل ترکیبی، است.

تعدادی از شرکت های ایرانی در حال ساخت نیروگاه های جدید در عراق هستند.

 

توسعه خطوط انتقال برق: 

دولت عراق در حال توسعه خطوط انتقال برق برای افزایش پایداری شبکه برق و کاهش هدررفت برق است.

 

افزایش استفاده از منابع انرژی تجدیدپذیر: 

دولت عراق برنامه هایی برای افزایش استفاده از منابع انرژی تجدیدپذیر، مانند انرژی خورشیدی و بادی، در سال های آینده دارد.

 

چشم انداز:

تقاضا برای برق در عراق در سال های آینده به طور فزاینده ای در حال افزایش خواهد بود. انتظار می رود که با اجرای برنامه های در حال انجام، وضعیت برق در سال های آینده به تدریج بهبود یابد.

 

 

جزئیات نیروگاه های عراق:

 

کل ظرفیت تولید برق نصب شده در عراق حدود 15 گیگاوات است. از این مقدار، حدود 11 گیگاوات از طریق نیروگاه های حرارتی (گازی و فسیلی) و 4 گیگاوات از طریق نیروگاه های برق آبی تامین می شود.

حدود 80% از برق عراق توسط نیروگاه های حرارتی تولید می شود. این نیروگاه ها عمدتاً از گاز طبیعی به عنوان سوخت استفاده می کنند. تعدادی از نیروگاه های حرارتی عراق نیز از مازوت و گازوئیل استفاده می کنند.
حدود 20% از برق عراق توسط نیروگاه های برق آبی تولید می شود.
سد دوکان در شمال عراق بزرگترین منبع تولید برق آبی در این کشور است.

سهم نیروگاه های تجدیدپذیر در تولید برق عراق:

سهم نیروگاه های تجدیدپذیر در عراق هنوز بسیار ناچیز است، با این حال، دولت عراق برنامه هایی برای توسعه این نوع نیروگاه ها در سال های آینده دارد.

با ما در مقالات بعدی همراه باشید. 

نویسنده : مهدی پارساوند

منابع:

• The World Bank
• The International Energy Agency (IEA)

• BP Statistical Review of World Energy

• The Organization of the Petroleum Exporting Countries (OPEC)

• The Arab Electric Power Generation Company (AEPGC)

• Enerdata

• Iraq Ministry of Electricity

زنجیره تولید پنل خورشیدی:

از فراوری سیلیس تا تولید ماژول فتوولتائیک

 

معرفی

زنجیره تولید پنل خورشیدی عبارت است از مراحل مختلفی که در فرآیند تولید پنل‌های خورشیدی از ابتدا تا انتها به کار گرفته میشوند. در این مقاله به اختصار به این مراحل که شامل فرآوری سیلیس، تولید سلول‌های خورشیدی، تولید ماژول‌های خورشیدی، تست و کنترل کیفیت های پس از تولید سل و ماژول و در نهایت بسته‌بندی و حمل و نقل پنل خورشیدی اشاره میکنیم.

1. فرآوری سیلیس:

   ابتدای زنجیره تولید پنل خورشیدی، با فرآوری سیلیس آغاز می‌شود. سیلیس یکی از مواد اصلی برای تولید سلول‌های خورشیدی سلیکونی است. در این مرحله، سیلیس استخراج شده از منابع معدنی تصفیه و پالایش می‌شود. این فرایند جهت تصفیه و آماده‌سازی سیلیس (سلیسیوم) از چند مرحله مهم تشکیل شده است:

استخراج سیلیس

   ابتدا، سیلیس از منابع معدنی مختلف استخراج می‌شود. معادن سنگ‌های کوارتز اغلب به عنوان منابع اصلی برای سیلیس استفاده می‌شوند.

خردایش و سایش

   سیلیس استخراج شده به اندازه مناسب خرد می‌شود و سپس در دستگاه‌های سایش، طی فرآیند آسیاب‌کاری تحت فشار قرار می‌گیرد تا به اندازه دقیقتر و به شکل مشخصی تبدیل شود.

پالایش سیلیس

   سپس، سیلیس خرد شده به فرآیند پالایش می‌رود. در این مرحله، از روش‌های مختلفی نظیر شستشو با آب یا اسیدهای قوی برای حذف آلودگی‌ها و ناخالصی‌ها استفاده می‌شود.

تصفیه سیلیس

   در این مرحله، سیلیس تصفیه می‌شود تا ناخالصی‌ها و مواد غیرمطلوب حذف شوند. این ممکن است شامل فرآیندهای فیلتراسیون، تقطیر یا فرآیندهای شیمیایی باشد.

تولید اسلایس (سلیسیوم)

   سیلیس پاک‌شده به اسلایس (سلیسیوم) تبدیل می‌شود. در این مرحله، سیلیس از آلاینده‌های معدنی و مواد غیرضروری دیگر پاک‌سازی می‌شود تا به خلوص مطلوب برای تولید سلول‌های خورشیدی برسد.

آماده‌سازی برای استفاده

   اسلایس حاصل از مراحل قبلی در این مرحله آماده‌سازی می‌شود. این شامل پردازش‌هایی نظیر خشکاندن ، ذوب، و یا دیگر فرآیندهایی است که سلیس به شکل مناسبی جهت استفاده در تولید سلول‌های خورشیدی آماده می‌شود.

2. تولید سلول‌های خورشیدی:

   پس از فرآوری سیلیس، سلیس تبدیل به اسلایس (سلیسیوم) می‌شود که به سلول‌های خورشیدی تبدیل می‌شود. سلول‌های خورشیدی عملکرد اصلی تبدیل نور خورشید به انرژی الکتریکی را دارند. فرآیند تولید سلول‌های خورشیدی از چند مرحله اصلی تشکیل شده است. در ادامه به این مراحل با جزئیات بیشتر اشاره می‌شود:

تهیه و پالایش اسلایس

   ابتدا، اسلایس (سلیسیوم) که از مراحل فرآوری سیلیس به دست آمده است، تمیز شده و پالایش می‌شود تا از هر گونه ناخالصی و آلاینده حذف شود.

تولید اکسید سیلیسیم (SiO2)

   اسلایس پالایش شده به صورت پودر درآمده و با حرارت بالا تحت فشار به مخلوطی از گازهای هیدروژن و سیلان (SiH4) تبدیل می‌شود. این فرآیند منجر به تولید اکسید سیلیسیم (SiO2) می‌شود.

تهیه پلی سیلیکون (Poly-Silicon)

   اکسید سیلیسیم حاصل از مرحله قبل به واکنش با فرایند کاربوراسیون (Carburization) تحت دماهای بالا قرار می‌گیرد و پلی سیلیکون تولید می‌شود. پلی سیلیکون ماده اصلی سلول‌های خورشیدی است.

تولید اسلاب پلی سیلیکون

   پلی سیلیکون به شکل اسلاب درآمده و به سپتون‌هایی به ضخامت خاص برش داده می‌شود. این اسلاب‌ها به عنوان مواد اولیه برای ساخت سلول‌های خورشیدی استفاده می‌شوند.

تولید و پالایش ورقه سیلیکونی

   اسلاب‌های پلی سیلیکون به ورقه‌هایی با ضخامت معین برش داده و سپس این ورقه‌ها تحت فرآیندهای پالایشی قرار می‌گیرند تا به خلوص و کیفیت مطلوب برسند.

پوشش دهی با لایه های ناقل (N-Type و P-Type)

   سپس به ورقه‌های سیلیکونی لایه‌های ناقل مثبت (P-Type) و لایه‌های ناقل منفی (N-Type) اعمال می‌شود. این لایه‌ها با استفاده از فرآیندهای تفکیکی تحت دماهای خاص و از طریق تزریق موادی مثل فسفر و کلر به سطح سلول افزوده می‌شوند.

تولید الکترودها و اتصالات

   در این مرحله، الکترودها و اتصالات لازم جهت جمع‌آوری جریان الکتریکی تولید شده در لایه‌های ناقل به سلول افزوده می‌شوند.

تست و کنترل کیفیت

   سلول‌های خورشیدی تولید شده در مراحل قبل تحت تست‌های دقیق و کنترل کیفیت قرار می‌گیرند تا اطمینان حاصل شود که عملکرد آنها در شرایط مختلف به درستی انجام می‌شود. کمی پایین تر از جزئیات تست ها و استاندارد های سل های خورشیدی بیشتر خواهم گفت.

3. تولید ماژول‌های خورشیدی:

   سلول‌های خورشیدی به ماژول‌های خورشیدی تبدیل می‌شوند. این ماژول‌ها علاوه بر سلول‌های خورشیدی، دارای لایه‌های محافظ و سیستم‌های مدیریت حرارت هستند. این لایه‌ها نقش مهمی در محافظت و بهینه کردن عملکرد ماژول دارند. پس از تولید سلول‌های خورشیدی، مراحل تولید ماژول فتوولتائیک (پنل خورشیدی) شامل چند مرحله اصلی است. در ادامه به جزئیات این مراحل اشاره می‌شود:

تهیه ماژول‌های سلولی

   ابتدا، سلول‌های خورشیدی که در مراحل قبلی تولید شده‌اند، به شکل‌های مختلف ماژول‌های سلولی گروه‌بندی می‌شوند. این مراحل شامل قرار دادن سلول‌ها در قالب‌ها و اتصالات مورد نیاز است.

پیوندگذاری (Interconnection)

   سلول‌های خورشیدی درون ماژول به وسیله سیم‌های فلزی به یکدیگر متصل می‌شوند. این پیوندگذاری باعث ایجاد یک مدار الکتریکی مناسب برای جمع‌آوری جریان تولیدی توسط سلول‌ها می‌شود که آن را باسبار هم میگویند.

لایه‌گذاری محافظ

   یک لایه محافظ معمولاً از شیشه یا مواد پلاستیکی نشری بر روی سلول‌های خورشیدی قرار می‌گیرد. این لایه محافظ سلول‌ها را در برابر شرایط جوی، گرد و غبار، و نفوذ آب محافظت می‌کند.

تهیه فریم (Frame) و مونتاژ

   یک فریم (قاب) از مواد مقاوم به هوا و محیط زیست، معمولاً آلومینیوم یا فلزهای دیگر، ساخته می‌شود و ماژول‌های سلولی درون آن مونتاژ می‌شوند و در نهایت پس از نصب جانکشن باکس و فریم و گلس روی سطح سل های باسبار شده، ماژول وکیوم شده به مرحله تست میرود.

قبل از اینکه در مورد تست ها و استانداردهای سل و ماژول خورشیدی صحبت کنم، اجازه بدید خیلی خلاصه از انواع ماژول های کریستاله شرحی ارائه دهم. ماژول های کریستاله به انواع مونو، پلی، و لایه نازک تقسیم بندی می شوند.

ماژول های مونو کریستال که از یک کریستال سیلیکون واحد ساخته می شوند. این ماژول ها دارای راندمان بالا و عمر طولانی هستند.  با این حال، آنها گران تر از سایر انواع ماژول های کریستاله هستند.

ماژول های پلی کریستال از چندین کریستال سیلیکون کوچکتر ساخته می شوند. این ماژول ها ارزان تر از ماژول های تک کریستالی هستند، اما راندمان کمتری دارند.

ماژول های کریستاله فیلم نازک از یک فیلم نازک از ماده نیمه هادی مانند سیلیکون، کادمیوم تلوراید یا دی سلنید ایندیوم مس ساخته می شوند. این ماژول ها سبک تر و ارزان تر از ماژول های کریستالی هستند، اما راندمان کمتری نیز دارند.

و اما در مورد پنل های مونوکریستال که امروزه سهم بیشتری از بازار را در نیروگاه های خورشیدی متصل به شبکه به خود اختصاص داده میتوان بیشتر صحبت کرد. تکنولوژی های مختلفی در ساخت پنل های مونو کریستال خورشیدی مورد استفاده قرار می گیرند. این تکنولوژی ها باعث افزایش راندمان، کاهش هزینه و بهبود عملکرد ماژول های مونو کریستال فتوولتاییک می شوند.

برخی از مهم ترین تکنولوژی های به کار رفته در ماژول های مونو کریستال عبارتند از:

• تکنولوژی PERC (Passivated Emitter Rear Cell)

تکنولوژی PERC یک تکنولوژی پیشرفته است که باعث افزایش راندمان سلول های خورشیدی می شود. در این تکنولوژی، یک لایه اکسید روی (ZnO) در پشت سلول خورشیدی قرار می گیرد. این لایه باعث جذب نور بیشتری و کاهش تلفات انرژی می شود. راندمان سلول های خورشیدی PERC معمولاً بین 18 تا 22 درصد است. این تکنولوژی همچنین باعث بهبود مقاومت سلول های خورشیدی در برابر شرایط آب و هوایی می شود.

• تکنولوژی Half-cell

تکنولوژی Half-cell یک ایده مثبت جهت افزایش راندمان سلول های خورشیدی بود. در این تکنولوژی، هر سلول خورشیدی به دو سلول کوچکتر تقسیم می شود. این کار باعث کاهش تلفات مقاومت در سلول های خورشیدی می شود. راندمان سلول های خورشیدی Half-cell معمولاً بین 1 تا 2 درصد بیشتر از سلول های خورشیدی معمولی است. این تکنولوژی همچنین باعث کاهش هزینه تولید سلول های خورشیدی می شود.

 

• تکنولوژی Bifacial

تکنولوژی Bifacial تکنولوژی پنل های دو رو است که باعث افزایش تولید انرژی سلول های خورشیدی می شود. در این تکنولوژی، پشت سلول خورشیدی نیز قادر به جذب نور خورشید می باشد. راندمان سلول های خورشیدی Bifacial معمولاً بین 10 تا 20 درصد بیشتر از سلولهای خورشیدی معمولی است که البته وابسته به میزان بازتاب نور از سطح زمین دارد. تکنولوژی Bifacial همچنین باعث بهبود عملکرد سلول های خورشیدی در شرایط کم نور می شود. با این رویکرد استفاده از پنل های بایفشیال یا دورو در نیروگاه های خورشیدی بزرگ مقیاس می تواند نظر به اصلاح زمین نیروگاه و افزایش بازتاب نوری از کف، درآمد قابل توجهی را با سرمایه کم تر برای مالک نیروگاه ایجاد نماید، کمااینکه تاثیر این تکنولوژی بر افزایش نرخ تولید و درآمد در نیروگاه خورشیدی پشت بامی با وجود ایزوگام تثبیت شده است . 

 

• تکنولوژی HIT (Heterojunction with Intrinsic Thin-layer)

تکنولوژی HIT یک تکنولوژی پیشرفته است که باعث افزایش راندمان سلول های خورشیدی می شود. در این تکنولوژی، از یک لایه نازک از ماده نیمه هادی آلی (ITO) برای بهبود عملکرد سلول خورشیدی استفاده می شود. راندمان پنل های خورشیدی با تکنولوژی HIT معمولاً بین 22 تا 24 درصد است و مقاومت سلول های خورشیدی در برابر شرایط آب و هوایی با وجود این تکنولوژی بهبودیافته تر است.

 

• تکنولوژی TOPCon (Tunnel Oxide Passivated Contact)

در این تکنولوژی، یک لایه اکسید روی (ZnO) با ضخامت کم در پشت سلول خورشیدی قرار می گیرد. این لایه باعث جذب نور بیشتری و کاهش تلفات انرژی می شود و البته راندمان سلول های خورشیدی با وجود TOPCon معمولاً بین 22 تا 24 درصد است.

انتخاب تکنولوژی مناسب

انتخاب تکنولوژی مناسب برای ساخت ماژول های مونو کریستال به عوامل مختلفی بستگی دارد، از جمله:

• میزان راندمان مورد نیاز
• هزینه تولید
• شرایط آب و هوایی محل نصب

اگر به دنبال ماژول هایی با راندمان بالا هستید، تکنولوژی PERC، Half-cell، HIT یا TOPCon گزینه های خوبی هستند. اگر به دنبال ماژول هایی با هزینه تولید پایین هستید، تکنولوژی Half-cell گزینه خوبی است. اگر به دنبال ماژول هایی هستید که در شرایط کم نور عملکرد خوبی دارند، تکنولوژی Bifacial گزینه خوبی است.

4. تست و کنترل کیفیت

   پس از مونتاژ، ماژول‌های خورشیدی تحت تست‌های دقیق و کنترل کیفیت قرار می‌گیرند. این تست‌ها شامل بررسی عملکرد الکتریکی، تحت شرایط نوری و حرارتی مختلف است.

در ادامه به برخی از تست‌ها و استانداردهای مهم برای سل ها و ماژول های خورشیدی اشاره می‌شود:

تست‌ها برای سلول‌های خورشیدی:

1. تست I-V (تست جریان-ولتاژ):

هدف آن اندازه‌گیری خطوط جریان-ولتاژ سلول‌های خورشیدی است تا عملکرد این سلول‌ها در شرایط نوری مختلف مشخص گردد. سلول خورشیدی تحت نور مصنوعی قرار گرفته و جریان و ولتاژ آن در شرایط مختلف نوری ثبت می‌شود.

 

2. تست زمانی (Temporal Stability Test):

هدف این تست ارزیابی پایداری عملکرد سلول در طول زمان است. سلول به مدت زمان مشخصی تحت شرایط نوری و حرارتی نگهداری می‌شود و تغییرات عملکرد آن طی زمان بررسی می‌شود.

 

3. تست حرارتی (Thermal Cycling Test)

در این تست به بررسی تحمل سلول در برابر تغییرات دما می پردازیم.

سلول از چرخه‌های مشخصی از تغییرات دما عبور می‌کند، و سپس عملکرد و کیفیت آن ارزیابی می‌شود.

 

استانداردها برای سلول‌های خورشیدی:

1. استاندارد IEC 61215:

موضوع: مشخصات عملکردی برای ماژول‌های فتوولتائیک.

اهمیت: این استاندارد به ویژه برای ارزیابی کیفیت و عملکرد ماژول‌های خورشیدی در شرایط مختلف نوری و حرارتی طراحی شده است.

 

2. استاندارد IEC 61646:

موضوع: مشخصات ماژول‌های فتوولتائیک سلفون.

اهمیت: این استاندارد برای سلفون‌ها، که نوع خاصی از ماژول‌های فتوولتائیک هستند، ارائه شده است.

 

تست‌ها برای ماژول‌های خورشیدی:

1. تست (PID) Potential-Induced Degradation

هدف این تست بررسی توانایی ماژول در مقاومت در برابر فرآیند آلودگی ناشی از تغییرات ولتاژ است. ماژول تحت شرایط مشخصی از تغییرات ولتاژ و دما قرار گرفته و عملکرد آن بررسی می‌شود.

 

2. تست فرآیند نما (Damp Heat Test)

جهت ارزیابی عملکرد ماژول تحت تأثیر رطوبت و گرما از این تست استفاده میشود. ماژول به شرایط حرارت و رطوبت بالا قرار گرفته و عملکرد آن در طول زمان بررسی می‌شود.

 

3. تست (UV) Ultraviolet Light Test

هدف این تست بررسی تأثیر تابش ماوراء بنفش نور بر مواد سازنده ماژول خورشیدی است. ماژول به تابش نور UV تحت شرایط خاصی قرار گرفته و تغییرات جزئیات ساختاری آن بررسی می‌شود.

 

4. تست عدم ایزولاسیون (Insulation Test)

بررسی عدم ایزولاسیون بخش‌های مختلف ماژول به یکدیگر طی این آزمایش مورد ارزیابی قرار می گیرد. این تست با اعمال ولتاژ بر روی ماژول انجام می‌شود و عملکرد عدم ایزولاسیون بررسی می‌شود.

 

استانداردها برای ماژول‌های خورشیدی:

 

1. استاندارد IEC 61215:

موضوع: مشخصات عملکردی برای ماژول‌های فتوولتائیک.

اهمیت: این استاندارد به ویژه برای ارزیابی کیفیت و عملکرد ماژول‌های خورشیدی در شرایط مختلف نوری و حرارتی طراحی شده است.

 

2. استاندارد IEC 61730:

موضوع: الزامات ایمنی برای ماژول‌های فتوولتائیک.

اهمیت: این استاندارد به ایمنی الکتریکی ماژول‌های خورشیدی توجه دارد و نیازمندی‌ها برای اطمینان از عدم وقوع حوادث الکتریکی را مشخص می‌کند.

 

3. استاندارد IEC 62716:

موضوع: تست نمایشگرهای تقویت‌شده تحت تأثیر اشعه مستقیم خورشید.

اهمیت: این استاندارد به ارزیابی نمایشگرهای تقویت‌شده در شرایط نوری خورشید مستقیم می‌پردازد.

 

تست‌ها و استانداردها اهمیت زیادی در صنعت خورشیدی دارند و اطمینان از تطابق تجهیزات با این استانداردها بهبود کیفیت و عملکرد سلول‌ها و ماژول‌ها را فراهم می‌کند.

با اجتماع این مراحل، ماژول فتوولتائیک (پنل خورشیدی) آماده به تولید انرژی خورشیدی می‌شود و می‌تواند به تأمین انرژی الکتریکی در سیستم‌های مختلف مورد استفاده قرار گیرد.

5. بسته‌بندی و حمل و نقل:

   پس از گذر از تمام مراحل تولید و تست، پنل‌های خورشیدی بسته‌بندی می‌شوند و برای حمل و نقل به مقصد نهایی ارسال می‌شوند.

 

نتیجه:

داشتن یک زنجیره تولید کامل برای پنل‌های خورشیدی میتواند ما را در تحقق اهداف وتوسعه نیروگاه های خورشیدی یاری رساند در حالیکه با وجود در اختیار داشتن صفرتا صد خط تولید پنل های خورشیدی میتوانیم به برد استراتژیک در راستای پدافند غیرعامل دست یابیم. در پایان به تعدادی از این مزیت های حیاتی وجود خط کامل تولید پنل خورشیدی اشاره میکنم:

1. کنترل کیفیت بیشتر:

   امکان کنترل کامل بر تمام مراحل تولید، از فرآوری سیلیس تا تولید ماژول، به بهبود کیفیت و دقت در هر مرحله از زنجیره تولید کمک می‌کند. این امر باعث افزایش کیفیت نهایی پنل‌های خورشیدی و افزایش عملکرد آنها می‌شود.

 

2. کاهش هزینه‌ها:

   داشتن زنجیره تولید کامل از مراحل مختلف، از جمله فرآوری سیلیس، تولید سلول‌های خورشیدی و تجمیع، می‌تواند به کاهش هزینه‌ها کمک کند. کاهش وابستگی به تامین‌کنندگان خارجی و افزایش کارایی در تمام فرآیند تولید می‌تواند به بهینه‌سازی هزینه‌ها منجر شود.

 

3. تضمین تأمین مواد اولیه:

   داشتن زنجیره تولید کامل به شرکت تضمین می‌دهد که مواد اولیه مورد نیاز برای تولید پنل‌های خورشیدی، مانند سیلیس، به صورت پایدار و در مقدار کافی در دسترس باشند.

 

4. تعامل یکپارچه بین مراحل:

   هماهنگی بیشتر و تعامل یکپارچه بین مراحل مختلف زنجیره تولید، از جمله فرآوری سیلیس، تولید سلول‌های خورشیدی، و تجمیع، می‌تواند به بهبود کارایی و کاهش زمان تولید منجر شود.

 

5. استقلال از تحریم‌ها و مشکلات تامین:

   اگر دارای زنجیره تولید کامل باشیم، از تحریم‌ها و مشکلات ممکن در تأمین مواد اولیه تحت تأثیر کمتری قرار می‌گیریم. این امر می‌تواند برای استقلال از عوامل خارجی و حفظ پایداری تولید مفید باشد.

 

6. فلزات گرانبها و استراتژیک:

   اگر زنجیره تولید شامل استخراج فلزات گرانبها (مانند سیلیس) باشد، کشور می‌تواند از استراتژی‌های متنوعی برای بهره‌وری از این فلزات استراتژیک بهره‌مند شود.

داشتن زنجیره تولید کامل برای پنل‌های خورشیدی به یک شرکت این امکان را می‌دهد که به طور کلی به عنوان یک واحد یکپارچه عمل کند و مزایای مختلفی را در زمینه کیفیت، هزینه، و کنترل تأمین به دست آورد. شرکت ره آورد آرا نیرو آمادگی خود جهت مشاوره، تجهیز و تامین زنجیره کامل تولید پنل های خورشیدی برای شرکت های سرمایه گذار را اعلام میدارد.

نویسنده: مهدی پارساوند