درآمدزایی نیروگاه‌های خورشیدی بستگی به عوامل مختلفی دارد از جمله موقعیت جغرافیایی نیروگاه، ظرفیت نیروگاه، راندمان تولید، هزینه‌های نصب و نگهداری، تعداد ساعات تابش آفتاب در منطقه و قیمت برق در بازار محلی وابسته است. همچنین، تکنولوژی استفاده شده در تجهیزات نیروگاه نیز تأثیر زیادی بر درآمدزایی آن دارد.

به طور کلی، نیروگاه‌های خورشیدی می‌توانند درآمدهای قابل توجهی تولید کنند، به ویژه در مناطقی که تابش آفتاب بالا و هزینه فروش برق نیز مناسب است. با توجه به پیشرفت تکنولوژی و کاهش هزینه‌های نصب، نیروگاه‌های خورشیدی به صورت گسترده‌تری در سراسر جهان راه‌اندازی می‌شوند.

در بسیاری از موارد، نیروگاه‌های خورشیدی به صورت قراردادهای خرید برق بلندمدت (Power Purchase Agreements)   عمل می‌کنند، که در آن یک شرکت یا دولت با نیروگاه قرارداد خرید برق منعقد کرده و برق تولیدی را خریداری می‌کند. قیمت برق در این قراردادها معمولاً بر اساس توافق بین طرفین تعیین می‌شود. بنابراین، درآمد زایی نیروگاه‌های خورشیدی می‌تواند متفاوت باشد و بسته به شرایط محلی و قراردادهای برق مورد استفاده، تغییر کند که در ایران توسط دولت به سه صورت خریداری میشود: حالت اول قرارداد خرید برق تضمینی 20 ساله با نرخ خرید 1750 تومان برای هرکیلووات تا ظرفیت 20 کیلووات و 1650 تومان برای ظرفیت های بالاتر از 20 کیلووات تا 3 مگاوات با وجود احداث نیروگاه خورشیدی در زمین شخصی و در فرمت دیگر عقد قرارداد دلاری با پایه 7 سنت دلار به مدت 6 سال و در فرمت سوم فروش برق در بورس انرژی که به مالکان نیروگاه خورشیدی این امکان را میدهد برق تولیدی خود را در بورس به قیمت درخواستی از طرف مشتریان برق عرضه نمایند که البته در این حالت مالک نیروگاه خورشیدی قرارداد PPA یا قرارداد خرید برق تضمینی نخواهد داشت.

مطالعه دقیق‌تری درباره شرایط محلی، هزینه‌ها و درآمدهای نیروگاه‌های خورشیدی در منطقه مورد نظر شما و مشاوره با اشخاص متخصص و متخصصان صنعت مربوطه، می‌تواند بهترین پاسخ را در خصوص میزان درآمد زایی نیروگاه‌های خورشیدی در آن منطقه ارائه دهد.

x 0 0 0 14103287 800 - میزان درآمد نیروگاه‌های خورشیدی و عوامل وابسته آن

نیروگاه‌های خورشیدی به عنوان یکی از منابع تولید انرژی پاک و قابل تجدید، درآمد قابل توجهی برای مالکان و سرمایه‌گذاران خود ایجاد کرده‌اند. اما میزان درآمد زایی نیروگاه‌های خورشیدی به عوامل مختلفی بستگی دارد، از جمله:

ظرفیت نصب و توان نیروگاه: میزان تولید برق از نیروگاه خورشیدی به توان نصب شده و ظرفیت آن بستگی دارد. نیروگاه‌های خورشیدی می‌توانند از چند کیلووات تا چند مگاوات ظرفیت داشته باشند. هرچه توان نیروگاه بیشتر باشد، تولید برق و درآمد آن نیز افزایش می‌یابد.

راندمان نیروگاه: راندمان نیروگاه خورشیدی نشان دهنده میزان بهره‌وری و تبدیل انرژی خورشید به برق است. هرچه راندمان بالاتر باشد، تولید برق بیشتر و درآمد بالاتری نیز تحقق می‌یابد.

منطقه جغرافیایی: شرایط آب و هوایی و میزان تابش خورشید در منطقه جغرافیایی می‌تواند تاثیر زیادی بر درآمد نیروگاه خورشیدی داشته باشد. مناطقی که در آنها تابش خورشیدی بیشتر است، قادر به تولید برق بیشتری هستند و درآمد نیروگاه بالاتر خواهد بود.

قراردادهای خرید برق: در برخی مناطق، مالکان نیروگاه خورشیدی می‌توانند با برق خود را به شبکه برق متصل کنند و برای این برق تولید شده قرارداد خرید برق بسته شود. در این صورت، قیمت خرید برق و مدت زمان قرارداد بر اساس توافقات مابین مالکان نیروگاه و مراجع مربوطه تعیین خواهد شد و به این ترتیب، درآمد نیروگاه مشخص می‌شود.

سیاست‌های دولتی و حوزه‌های مالیاتی: سیاست‌ها و قوانین دولتی و حوزه‌های مالیاتی نیز می‌تواند تأثیر بزرگی بر درآمد نیروگاه خورشیدی داشته باشد. برخی دولت‌ها تسهیلات و تخفیفات مالیاتی را برای مالکان نیروگاه‌های خورشیدی فراهم می‌کنند تا این صنعت را تشویق به رشد و توسعه کنند.

لازم به ذکر است شرکت آرا نیرو این امکان رو برای مشتریان خود فراهم نموده است تا با تسهیلات بانکی بتوانند با شرایط پرداخت هزینه های خرید تجهیزات را پرداخت نمایند.

به طور کلی، میزان درآمد زایی نیروگاه‌های خورشیدی به عوامل متعددی بستگی دارد و به طور مستقیم و براساس عوامل فوق قابل تعیین نیست. اما با توجه به رشد رو به افزایش این صنعت و پتانسیل بالای تولید برق خورشیدی، می‌توان درآمد قابل توجهی را انتظار داشت.

x 0 0 0 14007395 800 - میزان درآمد نیروگاه‌های خورشیدی و عوامل وابسته آن

درآمدزایی از نیروگاه خورشیدی معمولاً به دو روش انجام می‌شود: تولید و فروش برق و استفاده از سیستم‌های حمایتی مالی.

تولید و فروش برق: در این روش، نیروگاه خورشیدی از طریق تبدیل انرژی خورشید به برق، برق را تولید می‌کند و آن را به شبکه برق ارسال می‌کند. در بسیاری از کشورها، اپراتور نیروگاه خورشیدی برق تولید شده را به شبکه برق محلی متصل می‌کند و با شرکت برق محلی یا شرکت توزیع برق قرارداد برق فروش می‌کند. در این حالت، درآمدزایی اصلی از فروش برق به عنوان یک تولید کننده برق است. اپراتور نیروگاه خورشیدی بر اساس قراردادهای برق فروش، پرداختی معین برای هر واحد برق تولید شده دریافت می‌کند. درآمد زایی بیشتر از نیروگاه خورشیدی وابسته به قیمت برق، سیاست‌های حمایتی دولت، ظرفیت تولید نیروگاه و عملکرد بهینه آن است.

سیستم‌های حمایتی مالی: برخی کشورها و دولت‌ها سیستم‌های حمایتی مالی را برای تشویق سرمایه‌گذاری در نیروگاه‌های خورشیدی ایجاد کرده‌اند. این سیستم‌ها شامل تسهیلات و امتیازهای مالی متنوعی می‌شوند که به صورت مستقیم یا غیرمستقیم به اپراتور نیروگاه خورشیدی ارائه می‌شود. مثال‌هایی از این سیستم‌ها عبارتند از: تعلیق مالیات بر ارزش افزوده برای تجهیزات نیروگاه، سبسیدی مستقیم برای تولید برق از منابع خورشیدی، خرید برق با قیمت تضمین شده توسط دولت، قراردادهای طولانی‌مدت برای فروش برق به دولت یا شرکت‌های دولتی، و برنامه‌های حمایتی مالی دیگر.

به طور کلی، درآمدزایی از نیروگاه خورشیدی بستگی به عوامل متعددی دارد که شامل قوانین و مقررات محلی، سیاست‌های دولت، قیمت برق، هزینه‌های نیروگاه و کارایی عملکرد آن می‌شود. همچنین، شرایط محلی میزان تابش خورشید و تقاضای برق نیز بر درآمدزایی تأثیرگذار است

 

 

 

.

مقدمه – توضیح وضعیت فعلی محیط زیست و نیاز به منابع انرژی پایدار – مروری کوتاه بر نقش خورشیدی نیروگاه ها در پرداختن به این مسائل

II.

مزایای نیروگاه های خورشیدی – کاهش انتشار گازهای گلخانه ای – کاهش وابستگی به سوخت های فسیلی – افزایش استقلال انرژی – پتانسیل ایجاد اشتغال و رشد اقتصادی

III.

نحوه کار نیروگاه های خورشیدی – توضیح اصول اولیه تولید انرژی خورشیدی – بحث در مورد انواع نیروگاه های خورشیدی و ویژگی های منحصر به فرد آنها

نیروگاه های خورشیدی و محیط زیست – بحث در مورد اثرات زیست محیطی نیروگاه های خورشیدی، از جمله نگرانی های کاربری زمین و حیات وحش – توضیح چگونگی طراحی نیروگاه های خورشیدی برای به حداقل رساندن اثرات منفی و ارتقای تنوع زیستی

V.

مطالعات موردی: نیروگاه های خورشیدی موفق – بحث درباره نیروگاه های خورشیدی موفق در سراسر جهان، از جمله تأثیر آنها بر محیط زیست و جوامع محلی – به عنوان مثال می توان به پروژه انرژی خورشیدی کاموتی در هند، مزرعه خورشیدی توپاز در کالیفرنیا و نیروگاه خورشیدی نور ابوظبی در امارات متحده عربی اشاره کرد.

VI.

چالش ها و راه حل ها – بحث در مورد چالش های پیش روی توسعه نیروگاه خورشیدی، از جمله موانع هزینه و نظارتی – توضیح راه حل های بالقوه، مانند مشوق های دولتی و پیشرفت های تکنولوژیکی

 

VII.

نتیجه گیری – خلاصه ای از نقش نیروگاه های خورشیدی در بازسازی زمین – تشویق به حمایت از توسعه انرژی پایدار و پذیرش پتانسیل نیروگاه های خورشیدی برای ایجاد سیاره ای پاک تر و سالم تر.

 

وضعیت کنونی محیط زیست با تغییرات آب و هوا، آلودگی هوا و سایر مسائل زیست محیطی که بر روی سیاره تأثیر می گذارد، باعث نگرانی است. نیاز به منابع انرژی پایدار به طور فزاینده ای ضروری شده است زیرا ما به دنبال کاهش وابستگی خود به سوخت های فسیلی و کاهش تأثیر تغییرات آب و هوایی هستیم. نیروگاه های خورشیدی با ارائه یک منبع انرژی پاک و تجدیدپذیر نقش مهمی در رسیدگی به این مسائل ایفا می کنند. نیروگاه های خورشیدی با بهره گیری از نیروی خورشید که یک منبع انرژی بی حد و حصر است، الکتریسیته تولید می کنند. برخلاف سوخت‌های فسیلی، انرژی خورشیدی باعث انتشار گازهای گلخانه‌ای نمی‌شود که به تغییرات اقلیمی و آلودگی هوا کمک می‌کند. نیروگاه‌های خورشیدی علاوه بر کاهش ردپای کربن، می‌توانند به افزایش استقلال انرژی و رشد اقتصادی کمک کنند. با سرمایه گذاری در انرژی خورشیدی، کشورها می توانند وابستگی خود به سوخت های فسیلی وارداتی را کاهش دهند و مشاغل جدیدی در بخش انرژی های تجدیدپذیر ایجاد کنند. به طور کلی، نیروگاه های خورشیدی بخش مهمی از راه حل برای چالش های زیست محیطی هستند که امروزه با آن روبرو هستیم. با استقبال از منابع انرژی پایدار مانند انرژی خورشیدی، می‌توانیم در مسیر سیاره‌ای پاک‌تر و سالم‌تر برای نسل‌های آینده تلاش کنیم.

ARANIROO SOLAR PANEL 01 - یک طرح کلی در مورد نقش نیروگاه های خورشیدی در بازسازی زمین:

 

بله، اینها برخی از مزایای کلیدی نیروگاه های خورشیدی هستند. در اینجا جزئیات بیشتری در مورد هر یک از این مزایا وجود دارد:

 

  1. کاهش انتشار گازهای گلخانه ای: نیروگاه های خورشیدی بدون تولید گازهای گلخانه ای برق تولید می کنند. این بدان معنی است که آنها می توانند به کاهش میزان دی اکسید کربن و سایر آلاینده های منتشر شده در جو کمک کنند، که می تواند به کاهش اثرات تغییرات آب و هوایی کمک کند.

 

  1. کاهش وابستگی به سوخت های فسیلی: نیروگاه های خورشیدی برای تولید برق به هیچ گونه سوخت فسیلی نیاز ندارند. این بدان معنی است که آنها می توانند به کاهش وابستگی ما به منابع تجدید ناپذیر مانند زغال سنگ، نفت و گاز طبیعی کمک کنند که محدود هستند و به تغییرات آب و هوایی کمک می کنند.

 

  1. افزایش استقلال انرژی: نیروگاه های خورشیدی می توانند با تولید برق محلی به افزایش استقلال انرژی کمک کنند. این بدان معناست که جوامع و کشورها می توانند کمتر به منابع انرژی وارداتی تکیه کنند و کنترل بیشتری بر تامین انرژی خود داشته باشند.

 

  1. پتانسیل ایجاد اشتغال و رشد اقتصادی: توسعه و بهره برداری از نیروگاه های خورشیدی می تواند باعث ایجاد اشتغال و تحریک رشد اقتصادی شود. این به این دلیل است که نیروگاه های خورشیدی به طیف وسیعی از کارگران ماهر، از مهندس و تکنسین گرفته تا کارگران ساختمانی و مدیران پروژه، نیاز دارند. علاوه بر این، نیروگاه های خورشیدی می توانند سرمایه گذاری را جذب کرده و از طریق مالیات و سایر جریان های درآمدی به اقتصاد محلی کمک کنند.

 

 

چکیده: رشد سریع صنعت در انرژی خورشیدی نشان دهنده علاقه به انرژی های تجدید پذیر است. اهمیت برق شبکه های هوشمند حاصل از نیروگاه ها، تشخیص زودهنگام خطا یا ناهنجای در سیستم‌های فتوولتائیک (PV) را ضروری می سازد تا با کاهش اتلاف یا هدررفت پتانسل انرژی خورشیدی بتوانیم نیروگاه های خورشیدی بهینه در دوره بهره برداری داشته باشیم.

از این نظر، استفاده دقیق از آخرین و به‌روزترین  فناوری هوش مصنوعی ضروری است تا به موقع ناهنجاری های مختلف سیستم افشا شود. این مقاله با ارزیابی این موضوع به آن می پردازد.

عملکرد طرح‌های مختلف هوش مصنوعی و استفاده از آن‌ها برای تشخیص ناهنجاری‌ها، قطعات فتوولتائیک طرح‌های زیر ارزیابی می‌شوند:

AutoEncoder Long Short-Term Memory (AE-LSTM), Facebook-Prophet, and Isolation Forest

این مدل ها می توانند رفتارهای واقعی سالم و غیرعادی سیستم PV را شناسایی کنند، نتایج ما بینش روشنی برای شکل گیری یک راه حل ارائه می دهد. راه حل آگاهانه، به ویژه با مبادلات تجربی برای چنین فضای پیچیده ای، در این صنعت راه گشا خواهد بود.

کلمات کلیدی: تشخیص ناهنجاری. فراگیری ماشین؛ تجزیه و تحلیل سری زمانی؛ همبستگی

10araniroo.irخورشیدی.png pyranometer field use min - به کارگیری هوش مصنوعی برای مانیتورینگ و تشخیص خطاها در نیروگاه های خورشیدی فتوولتائیک

مقدمه

در دهه گذشته، توسعه و گسترش سریع انرژی های تجدید پذیر از جمله نیروگاه ها صورت گرفته است. انتظار می‌رود توسعه‌ و توانایی تولید انرژی پاک و مقرون به صرفه و ایجاد رشد اقتصادی باعث پیشرفت ما شود. در نتیجه، چالش های تولید انرژی خورشیدی اخیرا توجه قابل توجهی را به خود جلب کرده است. یک نگرانی پیشرو، شناسایی و بومی سازی الگوهای غیرعادی در نیروگاه های خورشیدی است و تکنیک های داده محور به تشخیص و پیشگیری از چنین ناهنجاری هایی کمک زیادی میکند.

سیستم های هوش منطقی می توانند ثابت کنند تجهیزات فتوولتائیک (PV)  در بسیاری از موارد کارآمد است، که با استفاده از شبکه های عصبی کانولوشن برای پیاده سازی هوش مصنوعی قابل پیاده سازی است.(شبکه عصبی کانولوشنال کلاسی از شبکه عصبی مصنوعی است که بیشتر برای تجزیه و تحلیل تصاویر بصری استفاده میشود).

عملکرد مقیاس پذیر و منسجم سیستم های خورشیدی PV به ابزارهای پیشرفته برای نظارت نیاز دارد، تکامل دینامیکی پارامترهای سیستم و انتشار هشدارهایی در مورد ناهنجاری ها به تصمیم گیرندگان و نظارت آنلاین سیستم های PV از نظر فنی برای کمک به اپراتورها مفید است. شکست در شناسایی خطاهای فاجعه بار در آرایه های فتوولتائیک (PV)  براین اساس کاهش می یابد. توان تولید شده و عدم کنترل حفاظتی، در واقع خطرات آتش سوزی را ایجاد می کند که ابتدا ناهنجاری درنمای بیرونی پنل های خورشیدی ظاهر می شود، اگر دارندگان پنل زودتر از وجود ناهنجاری ها مطلع شوند، آنها می توانند ناهنجاری ها را از بین ببرند تا از کمبود توان بیشتر جلوگیری کنند. بنابراین، سرعت و روش‌های تشخیص ناهنجاری برای بهبود قابلیت اطمینان و ایمنی و عملکرد سیستم های فتوولتاییک PV ( نیروگاه خورشیدی ) مهم هستند.

نیروگاه های خورشیدی PV معمولاً در نتیجه اشکال مختلف ناهنجاری ها به اندازه کافی اجرا نمی شوند. این ناهنجاری ها یا داخلی یا خارجی هستند. خطاها در سیستم خورشیدی PV بوجود می آیند و باعث می شوند تولید در روز صفر شود. خطاهای رایج عبارتند از خرابی در یک قطعه، جداسازی سیستم، خاموش شدن اینورتر، سایه اندازی و نقطه حداکثر توان اینورتر. عوامل خارجی مانند سایه، رطوبت، گرد و غبار و دما به عنوان ناهنجاری های خارجی قابل توجهی در نظر گرفته می شوند که سیستم های فتوولتاییک PV ( نیروگاه خورشیدی ) را تحت تاثیر قرار می دهند و تولید برق آن را تضعیف می کنند.

چندین ابتکارعمل برای رسیدگی به ناهنجاری قبلی پیشنهاد شده است.

کاربرد شبکه عصبی مصنوعی(ANN)  در مدل‌سازی دستگاه‌های خورشیدی بررسی می‌شود، که در مقایسه با تجربه مطالعات انجام شده، به آزمایش های تجربی کمتری برای تعیین اتصالات ورودی/خروجی نیاز دارد، بنابراین باعث صرفه جویی در زمان و کاهش هزینه های مالی می شود. یک حافظه کوتاه مدت طولانی طرح شبکه عصبی (LSTM) برای پیش‌بینی بازده عکس‌های خورشیدی استفاده می‌شود. هوش مصنوعی می تواند آمارهای دریافتی، در یک بازه زمانی مشخص را برای شکل گیری الگوهای کنترل به کار گیرد. به همین ترتیب، طرح‌های مبتنی بر هوش مصنوعی مانند مدل LSTM و بهینه‌ساز شعله پروانه برای پیش‌بینی بازده دستگاه‌های تقطیر آب خورشیدی. LSTM بهینه شده بهتر از طرح LSTM مستقل عمل کرد.

کاربرد روش‌های یادگیری عمیق (DL) را در زمینه‌های مختلف بازبینی کردند، از جمله تولید برق از توربین های بادی و پنل های خورشیدی، پزشکی، کشاورزی و داده کاوی.

موارد مهم مقاله به شرح زیر است:

  1. بررسی سه مدل شناخته شده تشخیص ناهنجاری: Autoencoder LSTM (AE-LSTM)، پیام رسان فیسبوک ، و محدوه ایزوله سازی. آزمون های مقایسه ای انجام شد: بررسی دقت و عملکرد این مدل ها با بهینه سازی هایپرپارامترها
  2. تعریف و طبقه بندی عوامل داخلی و خارجی که باعث ایجاد ناهنجاری در نیروگاه فتوولتاییک میشوند، بررسی تاثیر آنها بر دقت مدل و مطالعه اثر همبستگی و تاثیر آن در تشخیص ناهنجاری ها.

در ادامه این مقاله، بخش 2 پیشینه مقاله و مرتبط را مورد بحث قرار می دهد و بخش 3 الگوریتم های یادگیری ماشین استفاده شده را مشخص می کند. بخش 4 مجموعه داده های جمع آوری شده را مشخص می کند و بخش 5 خروجی ها و پارامترهای آزمایشی را نشان می دهد.

در پایان، ما نتایج خود را جمع آوری می کنیم و برخی از جهت گیری های آینده را در بخش 6 ارائه می دهیم.

  1. Related Work

چندین روش تکنیک های تشخیص ناهنجاری در نیروگاه های فتوولتائیک (PV) را بررسی کرده اند. به عنوان مثال، روش های متعددی را برای افشا و مقایسه دسته بندی ناهنجاری های حاوی مدل میانگین متحرک یکپارچه رگرسیون خودکار (ARIMA)، شبکه‌های عصبی، ماشین‌های بردار پشتیبان و طبقه‌بندی  k-نزدیک‌ترین همسایه‌ها.

طرحی برای چیدمان سیستم های فتوولتاییک PV ( نیروگاه خورشیدی ) این مدل برای پیش بینی تولید برق AC پیاده سازی شده است. ساخته شده بر روی ANN، که تولید برق AC را با استفاده از تابش خورشیدی و دمای داده های پانل سیستم های فتوولتاییک PV ( نیروگاه خورشیدی ) یک تکنیک جدید برای تشخیص ناهنجاری پیشنهاد شده است.

در پردازش تصویر حرارتی با ابزار SVM که ویژگی ها را به عنوان عنصر معیوب و انواع غیر معیوب طبقه بندی می کند.

یک تکنیک تشخیص ناهنجاری مبتنی بر مدل بخش DC و سایه لحظه ای از سیستم های فتوولتاییک PV ( نیروگاه خورشیدی ) برای بازرسی پیشنهاد شده است. در ابتدا، یک مدل بر اساس یک دیود برای تشریح ماهیت معمولی سیستم PV نظارت شده و تشکیل شده است. باقیمانده برای تشخیص عیب در مرحله بعد، یک فرآیند ماشین بردار پشتیبانی یک کلاس SVM)) به باقیمانده ها که با مدل در حال اجرا برای افشای خطا شروع می شود، اجرا می شود. روشی بدون حسگر برای آشکارسازی خطاهای هر پنل از آرایه های خورشیدی روش مدل محور SunDown بر تعاملات بین توان خروجی پنل ها تأثیر می گذارد. تولید توان توسط پنل های مجاور برای تشخیص نابرابری ها از تولید پیش بینی شده بررسی میشود.

این مدل می‌تواند خطاهای همزمان را در بسیاری از پنل‌ها مدیریت کند و ناهنجاری‌ها را برای تصمیم‌گیری ممکن طبقه‌بندی کند؛ منابعی از جمله برف، برگ ها، زباله ها و خرابی های الکتریکی.

ابزار جدیدی به نام ISDIPV) ) ارائه شده است که قادر به تشخیص ناهنجاری ها است و عیب یابی آنها در نیروگاه خورشیدی PV  شامل سه عملیات اساسی است: مواردی برای جمع آوری داده ها، تشخیص ناهنجاری و تشخیص ارائه شده، تفاوت در عملکرد منظم دو شکل از روش های مدل سازی اجرا شده است.

برای توصیف عملکرد معمولی پیش بینی شده: توابع انتقال خطی (LTF) و مدل های شبکه های عصبی ساخته شده بر روی رسپترون های چند لایه (MLP)  یک پاسخ داده محور برای تشخیص و طبقه بندی ناهنجاری کافی ارائه کرد که جریان های آرایه های سیستم های فتوولتاییک PV ( نیروگاه خورشیدی ) را به عنوان نشانه هایی برای افشا و طبقه بندی ناهنجاری های سیستم های فتوولتاییک PV ( نیروگاه خورشیدی ) اعمال کرد. رویکرد تشخیص ناهنجاری پیشنهادی از تکنیک‌های هوش مصنوعی بدون نظارت استفاده می‌کند. این رویکرد شامل دو مرحله، به ویژه تشخیص سیستم هوشمند محلی  (LCAD) و تشخیص ناهنجاری هوشمند در بستر جهانی (GCAD). شناسایی ناهنجاری های مربوط به مصرف سوخت ایستگاه های پایه و

داده های ثبت شده با استفاده از ژنراتور به عنوان مبدأ قدرت. ناهنجاری ها شناسایی شده از طریق یادگیری الگوهای مصرف سوخت با استفاده از چهار روش طبقه بندی: ماشین‌های بردار پشتیبانی (SVM)، k-نزدیک‌ترین همسایگان (KNN)، رگرسیون لجستیک (LR)  و پرسپترون چند لایه (MLP)  نتایج نشان داد که MLP بیشترین کارایی را در این زمینه دارد.

8araniroo.irخورشیدی.png solar panel - به کارگیری هوش مصنوعی برای مانیتورینگ و تشخیص خطاها در نیروگاه های خورشیدی فتوولتائیک

 

تفسیر اندازه گیری

یک تکنیک جدید برای نظارت بر سیستم های نیروگاه خورشیدی فتوولتاییک PV با تشخیص ناهنجاری ها ارائه شده است. با استفاده از “k-نزدیکترین همسایگان  (kNN) و “ماشین بردار پشتیبانی یک کلاس OCSVM)) الگوریتم های خودآموز به طور قابل توجهی تلاش اندازه گیری را کاهش داده و پشتیبانی می کنند که از پایش قابل اعتماد خطاها از الگوریتم k- نزدیکترین همسایه استفاده کردند و یک پرسپترون چند لایه برای پردازش داده ها از یک حسگر DC و تشخیص اختلاف جریان الکتریکی یک المان و تشخیص بدون حسگر پیشنهاد شده است. که توسط کاهش سریع جریان محصور شده توسط دو نقطه حداکثر توان کنترل می شود. شبیه سازی نمونه برداری ردیابی شده (MPPT) در نیروگاه های خورشیدیPV  برای اعتبار سنجی اجرا شد.

امکان تعیین ناهنجاری ها در برابر موارد نوسانی، صرف نظر از درجه اختلاف و تابش یک چارچوب با تشخیص ناهنجاری سلول های خورشیدی مونو کریستالی پیشنهاد شده است.

این چارچوب دو مرحله دارد: در مرحله اولیه، یک شبکه مولد غیرهماهنگ (GAN) برای ساخت یک مدل تشخیص ناهنجاری استفاده می شود. این مدل امکان تشخیص ترکیبات غیر طبیعی که فقط از نمونه های غیر معیوب برای تمرین استفاده می کنند.

شبکه کانولوشن

یک طرح تحلیلی برای بررسی آنلاین ویدیوی خام تصویربرداری از سطح پنل های نیروگاه خورشیدی ارائه شده است. جریان های ترموگرافی هوایی این طرح ترکیبی از پردازش تصویر و آمار است. روش های هوش مصنوعی طرح ارائه شده به اجزا قدرتمند بستگی دارد. تجزیه و تحلیل (RPCA)، که بر روی تصاویر سطح پنل های نیروگاه خورشیدی PV برای تشخیص و محصور کردن همزمان استفاده می شود از ناهنجاری ها علاوه بر RPCA، روش‌های پس از پردازش نیز برای آن پیشنهاد شده‌اند. کاهش نویز تصویر و تقسیم بندی مدل های متمایز برای نیروگاه انتخاب می شوند. بررسی داده های این مدلهای خطی، مدلهای مبتنی بر مجاورت، مدل‌ها، مجموعه‌های ناهنجاری و شبکه‌های عصبی که بالاترین نرخ تشخیص را دارند، احتمالات هستند.

SolarClique، یک روش مبتنی بر داده، برای تشخیص ناهنجاری ها درتولید برق تاسیسات نیروگاه خورشیدی است که این روش به هیچ دستگاه سنسوری نیاز ندارد. برای تشخیص خطا/ناهنجاری در عوض، منحصراً به نتیجه مونتاژ آرایه نیاز دارد

و آرایه های نزدیک برای تشخیص ناهنجاری عملیاتی به کار گرفته میشوند.

یک تکنیک دیگر تشخیص ناهنجاری استفاده از یک مدل یادگیری نیمه نظارتی برای از پیش تعیین کردن نرخ تولید با اطلاع از میزان تابش خورشید پیشنهاد شده است. شرایط پنل های خورشیدی برای شرایطی که پنل خورشیدی نمی تواند برق تولید کند مورد آنالیز قرار میگیرد. در نتیجه خراب شدن تجهیزات این روش از مدل خوشه بندی برای اعمال منظم فیلتراسیون و مدل شبکه عصبی، Autoencoder، برای ایجاد طبقه بندی ناهنجاری یا خطا ها استفاده می کند.

یک طرح کلی، بدون نظارت و صرفا مقیاس پذیر برای تشخیص ناهنجاری ها و خطاهای نیروگاه خورشیدی ارائه شده است.

در داده ها در قالب یک بازه زمانی که می توانند به صورت آفلاین و آنلاین اجرا شوند. این طرح از یک مدل بازسازی به دنبال رمزگذار خودکار متغیر تشکیل شده است. رمزگذار و رمزگشا هر دو پارامتری هستند که با شبکه های عصبی دامنه دار برای تشخیص در بازه زمانی داده های دریافتی نتایج را بررسی کرده و نشان می‌دهد که مدل می‌تواند شرایط غیرعادی را با استفاده از معیارهای ترمیم احتمالی مانند ناهنجاری تشخیص دهد.

مدل رویکرد تشخیص ناهنجاری یا خطاهای بالقوه (به عنوان مثال، ولتاژ بالا/پایین) مجموعه ای با مدل های رگرسیون غیر خطی و آمار و ارقام ناهنجاری پس از مطالعه همبستگی که برای تشخیص نفوذ فیزیکی اقتباس شده است.

این الگوریتم بر داده های ورودی، شکل ناهنجاری ها، داده های خروجی و دانش متکی است.

6araniroo.irخورشیدی Thermographie Solar - به کارگیری هوش مصنوعی برای مانیتورینگ و تشخیص خطاها در نیروگاه های خورشیدی فتوولتائیک

 

  1. مواد و روش ها: الگوریتم های ML

تکنیک ها و روش های مختلف مورد استفاده در این مقاله در این بخش مورد بحث قرار می گیرد.

یعنی، ما با الگوریتم‌های ML نور بیشتری را مورد استفاده قرار دادیم AutoEncoder Long Short-

روش تحقیق معماری های این الگوریتم به شدت مورد بحث قرار می گیرند و درک کاملی از آن ایجاد می کنند.

3.1. AutoEncoder حافظه کوتاه مدت /بلند مدت (AE-LSTM)

AutoEncoder (AE) یک ANN بدون نظارت است. دارای سه ساختار متقارن است: لایه ها: ورودی پنهان و یک لایه خروجی (بازسازی) . دارای فرآیندهای رمزگذاری و رمزگشایی داخلی است. رمزگذاری از ورودی شروع می شود لایه پنهان، در حالی که رمزگشایی لایه پنهان را به لایه خروجی هدایت می کند. AE شایستگی یادگیری موثر داده ها بدون برچسب برای پیش بینی از بردار ورودی را دارد. شکل 1ساختار AE را نشان می دهد.

1araniroo.irخورشیدی 258x300 - به کارگیری هوش مصنوعی برای مانیتورینگ و تشخیص خطاها در نیروگاه های خورشیدی فتوولتائیک

Figure 1. The AutoEncoder (AE) model.

 

فرآیند رمزگذاری به شرح زیر است:

H = f1(Wi . X + bi)              (1)

 

که Wi و bi پارامترهای وزن و بایاس در بین ورودی و لایه پنهان هستند.

X ورودی اولیه، H نمایش میانی داده های اولیه و f1 است.

تابع فعال سازی به عنوان مثال، ReLU، لجستیک (Sigmoid)  و (TanH)  به همین ترتیب، رمزگشایی فرآیند به صورت زیر بیان میشود:

 

Xˆ = f2(Wh . H + bh)             (2)

 

که در آن Wh و bh وزن ها و پارامترهای بایاس بین مخفی و خروجی هستند.

bX خروجی است که از داده های ورودی بازسازی می شود.

AE آموزش داده شده با هدف به حداقل رساندن اختلاف بین خروجی bX و the بردار ورودی X از طریق مربع خطا همچنین به نام خطای بازسازی.

 

2araniroo.irخورشیدی 300x193 - به کارگیری هوش مصنوعی برای مانیتورینگ و تشخیص خطاها در نیروگاه های خورشیدی فتوولتائیک

Figure 2. Long Short-Term Memory (LSTM) unit.

 

  1. داده های جمع آوری شده

داده های مورد استفاده در دو نیروگاه خورشیدی در هند جمع آوری شد (نیروگاه 1 نزدیک گاندیکوتا، آندرا، و نیروگاه 2 در نزدیکی ناسیک، ماهاراشترا) در مدت 34 روز، هر کدام با فواصل 15 دقیقه ای هر نیروگاه شامل 22 حسگر متصل به هر اینورتر بود و سطوح تولید نیروگاه برای اندازه گیری نرخ تولید (یک عامل داخلی که می تواند باعث ناهنجاری ها شود)، مانند توان های AC وDC  در سطح اینورتر نیروگاه، اندازه گیری شد. تابش، دمای محیط و ماژول (آن عوامل خارجی که می توانند ناهنجاری ایجاد کنند) داده های اندازه گیری شده آب و هوا که منتشر شده.

3araniroo.irخورشیدی 244x300 - به کارگیری هوش مصنوعی برای مانیتورینگ و تشخیص خطاها در نیروگاه های خورشیدی فتوولتائیک

Figure 3. Correlation matrix computing the linear correlation among the characteristic elements for power plants 1 and 2.

 

 نتایج و بحث

این بخش ارزیابی تجربی انجام شده برای اعتبار سنجی و ارزیابی را توضیح می دهد.

شرح کاملی از تنظیمات آزمایشی ارائه شده است. ما یافته ها و نتایج خود را با جزئیات تجزیه و تحلیل می کنیم.

سیستم های نیروگاه خورشیدی PV  ممکن است انواع مختلفی از ناهنجاری ها را داشته باشند. برای مقایسه مناسب بین الگوریتم‌های تشخیص ناهنجاری، آزمایش‌هایی برای بررسی اثر انجام شد. عوامل داخلی و خارجی و همچنین اثر همبستگی بر روی داده های همه اینورترها با بررسی دیتاهای سنسورهای این دو نیروگاه با مقایسه AC تولید شده انجام شد. توان اینورتر و نرخ تابش نیروگاه شماره 1 ، در شکل 4 نشان داده شده است.

قابل توجه است که در دوره های 7 و 14 خرداد (ژوئن) افت برق متناوب داشته است.

این اخطار می تواند نشان دهنده خرابی در سطح اینورتر باشد.

4araniroo.irخورشیدی 1030x477 - به کارگیری هوش مصنوعی برای مانیتورینگ و تشخیص خطاها در نیروگاه های خورشیدی فتوولتائیک

Figure 4. Signal comparison between AC, DC Power, Irradiation, and the Module Temperature signals from inverter number 12.

 

تعداد سیگنال های خطا یا ناهنجاری 13 عدد است که در تاریخ  7 و 14 خرداد (ژوئن) برعکس، برای سایر اینورترها مانند اینورتر شماره 12، افتی وجود نداشت. همانطور که در تولید برق AC، در شکل 5 نشان داده شده است.

 

5araniroo.irخورشیدی 1030x501 - به کارگیری هوش مصنوعی برای مانیتورینگ و تشخیص خطاها در نیروگاه های خورشیدی فتوولتائیکFigure 5. Signal comparison between AC, DC Power, Irradiation, and the Module Temperature signals from inverter number 12.

  1. نتیجه گیری

تشخیص خطا یا ناهنجاری در نیروگاه های خورشیدی مدرن، استفاده از رویکردهای داده محوربرای کاهش زمان های خرابی و افزایش کارایی حیاتی است. در این مقاله، سه عملکرد مدل ها مبتنی بر هوش مصنوعی برای مدلی که می تواند مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفت، نشان داده شد که میتواند به طور دقیق خطاها یا ناهنجاری های موجود در سیستم نیروگاه خورشیدی فتوولتائیک (PV)  را تعیین کند. همبستگی ضرایب بین پارامترهای ویژگی داخلی و خارجی نیروگاه تعیین شد و برای تجزیه و تحلیل کارایی مدل های هوش مصنوعی در تشخیص ناهنجاری ها استفاده می شود.

AE-LSTM ناهنجاری ها و سیگنال سالم را با موفقیت شناسایی کرد. در آینده بررسی تکنیک‌های کاهش ناهنجاری، هوشمند می‌شود که روند هوش مصنوعی، یعنی هوش مرکزی، در نیروگاه های انرژی خورشیدی هوشمند در مقیاس بزرگ به کار گرفته خواهد شد.

 

نویسندگان مقاله چاپ شده در مجله MDPI:

Mariam Ibrahim

Ahmad Alsheikh

Feras M. Awaysheh

Mohammad Dahman Alshehri

فهرست مطالب

باتری LiFePO4 چیست؟

باتری LiFePO4 چگونه کار می کند؟

باتری های LiFePO4 برای چه مواردی استفاده می شوند؟

باتری LTO چیست؟

باتری LTO چگونه کار می کند؟

باتری های LTO برای چه استفاده می شوند؟

تفاوت بین باتری LTO و LiFePO4

باتری LTO در مقابل  LiFePO4 – مزایا و معایب

کدام بهتر است – باتری LTO در مقابل LiFePO4

تصمیم نهایی

 

 

هر دو باتری LTO و LiFePO4 لیتیومی هستند، بنابراین آیا آنها مشابه هستند یا تفاوت هایی دارند؟ تفاوت های زیادی وجود دارد. این مقاله تفاوت بین شان و مزایا و معایب باتری LTO و LiFePO4 و اینکه کدام یک ارزش خرید بیشتری دارد را توضیح می دهد.

Screen Shot 2022 03 22 at 5.14.13 PM - مزایا و معایب باتری LTO در مقابل LiFePO4

باطری

باتری LiFePO4 چیست؟

LiFePO4 نوعی باتری مبتنی بر لیتیوم است و نام کامل آن فسفات آهن لیتیوم (لیتیوم آهن فسفات) است. باتری LiFePO4 به دلیل چرخه عمیق خود مشهور است، ولتاژ آن 3.2 ولت است، LiFePO4 با چگالی بالا، چگالی انرژی بالاتر از 250 وات ساعت در لیتر، انرژی ویژه بیشتر از 130 وات ساعت / کیلوگرم مشخص می شود، بنابراین، باتری های LiFePO4 نسبتا سبک هستند و به طور گسترده در حمل و نقل استفاده می شوند. وسایل نقلیه، دستگاه های قابل حمل، پشتیبان باتری خانه و غیره.

 

باتری LiFePO4 چگونه کار می کند؟

هر باتری دارای دو جمع کننده جریان، یک آند و یک کاتد، و همچنین یک جداکننده، الکترولیت و مایع است. هر الکترود (آند و کاتد) حاوی یون لیتیوم است. الکترولیت به عنوان یک محیط عمل میکند که از طریق آن یون های لیتیوم با بار مثبت توسط جداکننده از آند به کاتد منتقل می شوند.

هر زمان که یون های لیتیوم مهاجرت می کنند، الکترون ها را در آند آزاد می کنند. این یک ولتاژ در کلکتور مثبت تولید می کند. هنگامی که دستگاهی را در پریز برق قرار می دهید، الکتریسیته از کلکتور مثبت به دستگاه شارژ شده و به کلکتور منفی برمی گردد. یون های لیتیوم در طول شارژ و تخلیه بین الکترودهای مثبت و منفی به عقب و جلو مهاجرت می کنند.

 

باتری های LiFePO4 برای چه مواردی استفاده می شوند؟

  • با در نظر گرفتن قابلیت‌های باتری‌های LTO در مقابل LiFePO4، LiFePO4 برنده می‌شود زیرا قابل حمل‌تر است و عمر چرخه‌ای طولانی‌تری دارد. اینها آنها را برای قایق های کوچک و موتورهای کایاک عالی می کند.

 

  • باتری های LiFePO4 جایگزین باتری های اسید سرب و NiMh در تجهیزات ارتباطات رادیویی، و جایگزین بسیاری از کاربری های شما می شوند.
  • در دوچرخه های الکترونیکی و اسکوترهای الکترونیکی نیز استفاده می شود.
  • در مناطق بدون برق، باتری های LiFePO4 با اینورتر و مبدل می توانند چندین بار الکتریکی را تامین کنند. می توانند برق لوازم خانگی را در زمان قطع برق تامین کند.

 

باتری LTO چیست؟

لیتیوم-تیتانات-اکسید(LTO)  به عنوان یک ماده الکترود منفی برای باتری های لیتیوم-یون جدید، به دلیل خواص بسیار عالی خود توجه ها را به خود جلب کرده است. باتری LTO نوعی تیتانات لیتیوم است که به عنوان ماده الکترود منفی باتری لیتیوم یونی استفاده می شود و می تواند با مواد الکترود مثبت مانند منگنات لیتیوم، مواد سه تایی یا فسفات آهن لیتیوم ترکیب شود تا یک لیتیوم 2.4 ولت یا 1.9 ولت ایجاد کند. باتری ثانویه یونی باتری LTO دارای بالاترین انرژی ویژه 90 وات ساعت بر کیلوگرم است، اما از مزیت ایمنی بالا برخوردار است. این باتری سریعتر شارژ می شود زیرا آند فضای بیشتری برای جذب جریان دارد.

 

باتری LTO چگونه کار می کند؟

باتری LTO مانند باتری لیتیوم یونی از یک آند، یک کاتد و یک الکترود تشکیل شده است. هر یک از این سه جزء در تامین انرژی گجت نقش دارند. فرآیند یون های لیتیوم از الکترود مثبت به ماده ساختار اسپینل لیتیوم تیتانات الکترود منفی در حال شارژ شدن است، در حالی که تخلیه حرکت در جهت مخالف، عقب و جلو است و شارژ و دشارژ باتری و منبع تغذیه به سمت بار را کامل می کند.

 

باتری های LTO برای چه استفاده می شوند؟

باتری لیتیوم تیتانیوم دارای کاربردهای عملی در صنعت و تنظیمات پزشکی متعدد است. کاربردهای دیگر آن عبارتند از:

  • ایستگاه های پایه ارتباطی، بیمارستان ها، امور مالی، مخابرات و سیستم های قدرت پشتیبان حیاتی سیستم.
  • در برنامه های حمل و نقل مانند وسایل نقلیه الکتریکی و ایستگاه های شارژ، اتوبوس های توریستی، قایق های تفریحی عملکرد خوبی دارد.
  • علاوه بر این، مصرف‌کنندگان می‌توانند از این باتری‌های لیتیومی در طیف گسترده‌ای از اسباب‌بازی‌ها، اسباب‌بازی‌ها، هدفون‌های بی‌سیم، لوازم خانگی کوچک و بزرگ، ابزارهای برقی دستی و خودروهای الکتریکی استفاده کنند.

 

تفاوت بین باتری LTO و LiFePO4

ما به طور خاص باتری LTO و LiFePO4 را از پنج نقطه مهم انتخاب باتری مقایسه می کنیم، بنابراین بیایید تفاوت های اصلی باتری LTO و LiFePO4 را بررسی کنیم:

 

تفاوت سطح انرژی در LTO در مقابل LiFePO4

باتری های LTO و LiFePO4 از نظر انرژی بسیار متفاوت هستند. توان ویژه باتری LiFePO4 1400-2400 وات بر کیلوگرم و باتری لیتیوم تیتانات 750 وات بر کیلوگرم است.

علاوه بر انرژی ویژه در مقایسه LTO در مقابل LiFePO4، باتری لیتیوم آهن فسفات بهتر است. آنها برای برنامه های کاربردی با سیستم های تعبیه شده یا زمان های اجرا طولانی دوام زیادی دارند.

 

اکسید لیتیوم تیتانات به دلیل افزایش چگالی انرژی به ویژه در شرایط دمای بالا ناپایدار است. چرخه عمر باتری LTO بیش از 4000 چرخه است، اما میزان خود تخلیه آن 2-10٪ در ماه است، نرخ خود تخلیه باتری LiFePO4 تنها 1-3.5٪ است.

 

ذخیره سازی طولانی مدت در LTO در مقابل LiFePO4

هنگام تصمیم گیری در مورد شیمی برای ذخیره باتری، بسیار مهم است که باتری را پیدا کنید که بتواند شارژ خود را برای مدت زمان طولانی حفظ کند. در عوض، پس از بیش از یک سال استفاده، باتری همچنان باید تقریباً به خوبی زمانی که نو بود شارژ شود.

بنابراین، در باتری های LTO در مقابل LiFePO4، چه فسفات آهن لیتیوم یا لیتیوم تیتانیوم را انتخاب کنید، ماده ای دریافت خواهید کرد که می تواند شارژ شما را برای مدت طولانی حفظ کند. لیتیوم فسفات آهن 350 روز ماندگاری دارد. لیتیوم تیتانیوم 300 روز دوام می آورد. از منظر نرخ خود تخلیه، باتری LiFePO4 نیازی به شارژ مکرر ندارد.

 

تفاوت هزینه در باتری LTO در مقابل LiFePO4

وقتی قیمت باتری های LTO را در مقابل LiFePO4 مقایسه می کنیم، LiFePO4 برتر است، در عین اینکه ویژگی های برتری نسبت به سایر باتری ها دارد با قیمتی مناسب تر در بازارهای جهانی عرضه میشود و در مقایسه با باتری LTO، مقرون به صرفه و کارآمد است. به طور قابل توجهی، باتری LTO دارای برچسب قیمت بالاتری است که آن را در نقطه ضعف قرار می دهد.

 

تفاوت وزن در LTO در مقابل LiFePO4

اگر به باتری‌های  LTO در مقابل  LiFePO4 در کنار هم نگاه کنیم، مشخص می‌شود که باتری‌های فسفات آهن لیتیوم قابل حمل‌تر و سبک‌تر هستند، به دلیل چگالی انرژی LTO در مقابل LiFePO4، فسفات آهن لیتیوم 220-250 Wh/L است در حالی که باتری LTO فقط 130Wh/L وزن آن 50 درصد سبک تر از باتری های لیتیوم تیتانات است. بنابراین، اگر یک باتری قابل حمل می خواهید، روی LiFePO4 سرمایه گذاری کنید زیرا طراحی سبک وزن دارد.

کدام بهتر است ؟ باتری LTO در مقابل LiFePO4

بیایید در مورد باتری LTO در مقابل LiFePO4 بحث کنیم که از نظر ایمنی، طبیعت دوستدار محیط زیست و موارد دیگر کدام بهتر است، بهترین گزینه از نظر همه ویژگی ها کدام است؟ پس بیایید با مقایسه هر دوی آنها متوجه شویم.

از منظر ایمنی، لیتیوم تیتانات به دلیل پتانسیل تعادل بالایی که دارد از ایمنی خوبی برخوردار است و روی الکترود منفی دندریت لیتیوم تشکیل نمی دهد. عملکرد چرخه خوب است، تعداد روزهای ماندگاری شارژ بیشتر از باتری LiFePO4 است و کار در محیط دمای پایین تحت تأثیر قرار نمیگیرد. این به ویژه برای اتوبوس های انرژی جدید و تجهیزات ذخیره انرژی در مقیاس بزرگ مناسب است.

اما در LTO در مقابل LiFePO4، رقابت LTO دشوار است، چگالی انرژی کم و هزینه بسیار بالا است، قوام نسبتا ضعیف است، و سهم بازار هنوز کوچک است.

تصمیم نهایی

در پایان مقایسه بین باتری های LTO و LiFePO4، هیچ باتری از همه نظر بی نقص نیست، هر نوع باتری به طور مداوم در حال بهینه سازی است. در حال حاضر فسفات آهن لیتیوم بیشترین استفاده را دارد. از نظر عملکرد باتری و تجربه کاربر، باتری فسفات آهن لیتیوم (LiFePO4) به دلیل چگالی انرژی بالا، فاقد اثر باتری تنبل(Memory effect)، عملکرد عالی در دمای بالا و مدیریت هزینه بهتر، همیشه باتری اصلی بوده است.

 

 

 

ارزﯾﺎﺑﯽ اﻗﺘﺼﺎدي اﺣﺪاث ﻧﯿﺮوﮔﺎه ﺧﻮرﺷﯿﺪي ﻓﺘﻮوﻟﺘﺎﯾﯿﮏ در ﺷﻬﺮﺳﺘﺎنﻫﺎي ﺳﺒﺰوار و ﯾﺰد ﺑﻪ ﻣﻨﻈﻮر ﺗﺎﻣﯿﻦ 10 درﺻﺪ از ﺑﺮق ﻣﻮرد ﻧﯿﺎز ﺧﺎﻧﻮار

ﻣﻘﺎﻟﻪي ﺣﺎﺿـﺮ ﻃﺮح اﺣﺪاث ﻧﯿﺮوﮔﺎه ﺧﻮرﺷﯿﺪي ﻓﺘﻮوﻟﺘﺎﯾﯿﮏ در ﺷﻬﺮﺳﺘﺎن ﺳﺒﺰوار و ﯾﺰد را ﺑﻪ ﻣﻨﻈﻮر ﺗﺎﻣﯿﻦ ده درﺻﺪ از
ﺑﺮق ﻣﻮرد ﻧﯿﺎز ﺧﺎﻧﻮارﻫﺎي اﯾﻦ دو ﺷﻬﺮﺳﺘﺎن ﺑﺮرﺳﯽ ﻣﯽﮐﻨﺪ. از ﻧﺮم اﻓﺰار ﮐﺎﻣﻔﺎر ﺑﺮاي ﻣﻄﺎﻟﻌﺎت اﻣﮑﺎن ﺳـﻨﺠﯽ اﺳـﺘﻔﺎده ﺷـﺪه اﺳـﺖ. ﻃﺮح اﺣﺪاث ﻧﯿﺮوﮔﺎه در دو ﺷـﻬﺮﺳﺘﺎن اﻗﺘﺼﺎدي

ﺑﻪ ﺗﺮﺗﯿﺐ 36,39 و 37,67 درﺻﺪ

ارزﯾﺎﺑﯽ ﺷـﺪه اﺳﺖ. ﻧﺮخ ﺑﺎزﮔﺸﺖ ﺳﺮﻣﺎﯾﻪ ﻧﯿﺮوﮔﺎهﻫﺎي 14,5 و 42,5 ﻣﮕﺎواﺗﯽ ﺳﺒﺰوار و ﯾﺰد
ﺑﻮده و دوره ﺑﺎزﮔﺸﺖ ﺳﺮﻣﺎﯾﻪ ﺑﺮاي ﭘﺮوژهﻫﺎي ﻣﻮرد ﻧﻈﺮ 6,4 و 6,17 ﺳﺎل ﺑﺮآورد ﺷﺪه اﺳﺖ.

1 ﻣﻘﺪﻣﻪ

در ﺳﺎلﻫﺎي اﺧﯿﺮ، ﺑﺎ ﺗﻮﺳﻌﻪ ﺳﺮﯾﻊ ﺟﺎﻣﻌﻪ و اﻗﺘﺼﺎد، ﻧﯿﺎز ﺑﺸﺮ ﺑﻪ اﻧﺮژي ﺑﻪ ﻃﻮر ﭼﺸﻤﮕﯿﺮي اﻓﺰاﯾﺶ ﯾﺎﻓﺘﻪ اﺳﺖ . ﺑﻪ دﻟﯿﻞ ﮐﺎﻫﺶ ﻣﻨﺎﺑﻊ ﻓﺴﯿﻠﯽ در اﺛﺮ اﻓﺰاﯾﺶ ﻣﺼﺮف اﻧﺮژي و ﻫﻢ ﭼﻨﯿﻦ ﻣﺴﺎﺋﻞ زﯾﺴﺖ ﻣﺤﯿﻄﯽ ، اﺳﺘﻔﺎده از ﻣﻨﺎﺑﻊ اﻧﺮژي ﺗﺠﺪﯾﺪﮐﺸﻮر اﯾﺮان ﺑﺎ داﺷﺘﻦ ﻣﯿﺎﻧﮕﯿﻦ 300 روز آﻓﺘﺎﺑﯽ در ﺳﺎل ، ﭘﺘﺎﻧﺴﯿﻞ ﺑﺴﯿﺎر ﺧﻮﺑﯽ ﺑﺮاي ﺑﻬﺮهﮔﯿﺮي از اﻧﺮژي ﺧﻮرﺷﯿﺪي را داراﺳﺖ. ﯾﮑﯽ از ﻣﻬﻢﺗﺮﯾﻦ ﻣﺰاﯾﺎي ﺳﯿﺴﺘﻢﻫﺎي ﻓﺘﻮوﻟﺘﺎﺋﯿﮏ، ﻗﺎﺑﻠﯿﺖ اﺳﺘﻔﺎده ﺑﻪ ﺻﻮرت ﻣﺘﺼﻞ ﺑﻪ ﺷﺒﮑﻪ و ﻣﺴﺘﻘﻞ از ﺷﺒﮑﻪ اﺳﺖ[1] . در ﮔﺰارش ﺣﺎﺿﺮ، ﻃﺮح اﺣﺪاث ﻧﯿﺮوﮔﺎهﻫﺎي ﺧﻮرﺷﯿﺪي ﻓﺘﻮوﻟﺘﺎﯾﯿﮏ در ﺷﻬﺮﺳﺘﺎنﻫﺎي ﺳﺒﺰوار و ﯾﺰد ﺑﻪ ﻣﻨﻈﻮر ﺗﺎﻣﯿﻦ ده درﺻﺪ از ﺑﺮق ﻣﻮرد ﻧﯿﺎز ﺧﺎﻧﻮارﻫﺎي اﯾﻦ دو ﺷﻬﺮﺳﺘﺎن ، ﻣﻮرد ارزﯾﺎﺑﯽ ﻣﺎﻟﯽ ﻗﺮار ﺧﻮاﻫﺪ ﮔﺮﻓﺖ.

اﻧﺘﺨﺎب ﺻﺤﯿﺢ ﻣﺎژول، اﯾﻨﻮرﺗﺮ، ﻇﺮﻓﯿﺖ و ﭼﯿﺪﻣﺎن، ﺳﺒﺐ اﻓﺰاﯾﺶ ﺑﻬﺮهوري ﻧﯿﺮوﮔﺎه و ﮐﺎﻫﺶ ﻫﺰﯾﻨﻪ ﺗﻤﺎمﺷﺪه ﻣﯽﮔﺮدد. ﺑﺎ ﺗﻮﺟﻪ ﺑﻪ ﻣﻮﻗﻌﯿﺖ ﺟﻐﺮاﻓﯿﺎﯾﯽ ﻣﺤﻞ اﺣﺪاث ﻧﯿﺮوﮔﺎه، آراﯾﺶ آراﯾﻪﻫﺎي ﻓﺘﻮوﻟﺘﺎﯾﯿﮏ ، ﺳﻄﺢ اﺷﻐﺎل ﺷﺪه و ﺟﻠﻮﮔﯿﺮي از ﺳﺎﯾﻪ اﻓﮑﻨﯽ ﻣﺎژولﻫﺎ ﺑﺮ روي ﻫﻢ، زاوﯾﻪي ﺑﻬﯿﻨﻪ ﭘﻨﻞﻫﺎ ﻗﺎﺑﻞ اﺳﺘﺨﺮاج اﺳﺖ[2].ﺑﻌﺪ از اﻧﺘﺨﺎب ﻣﺪل ﻣﺎژول و ﻣﺒﺪل، ﻗﯿﻤﺖ و ﺗﻌﺪاد ﭘﻨﻞﻫﺎي ﻣﻮرد ﻧﯿﺎز، ﺗﻮان ﺧﺮوﺟﯽ ﻧﯿﺮوﮔﺎه، ﻣﺴﺎﺣﺖ زﻣﯿﻦ ﻣﻮرد ﻧﯿﺎز،ﻫﺰﯾﻨﻪﻫﺎي ﺟﺎﻧﺒﯽ و …، ﺑﺮرﺳﯽ اﻗﺘﺼﺎدي ﺻﻮرت ﻣﯽﮔﯿﺮد.

2 ﻣﻮﻗﻌﯿﺖ ﺟﻐﺮاﻓﯿﺎﯾﯽ و ﺷﺮاﯾﻂ اﻗﻠﯿﻤﯽ ﻣﻨﻄﻘﻪ

ارﺗﻔﺎﻋﺎت اﻃﺮاف ﻣﺤﻞ اﺣﺪاث و آﻧﺎﻟﯿﺰ ﺳﺎﯾﻪاﻧﺪازي دور در اﺣﺪاث ﻧﯿﺮوﮔﺎه ﻓﺘﻮوﻟﺘﺎﯾﯿﮏ از اﻫﻤﯿﺖ زﯾﺎدي ﺑﺮﺧﻮردار اﺳﺖ. [2]ﻣﯿﺰان ﺗﺎﺑﺶ ﺧﻮرﺷﯿﺪ ﮐﻪ ﺑﻪ ﺳﻄﺢ ﻣﺎژولﻫﺎي ﻓﺘﻮوﻟﺘﺎﯾﯿﮏ ﻣﯽﺗﺎﺑﺪ، ﻧﻘﺶ ﮐﻠﯿﺪي در ﻋﻤﻠﮑﺮد ﻓﻨﯽ و اﻗﺘﺼﺎدي ﻧﯿﺮوﮔﺎهﺧﻮرﺷﯿﺪي اﯾﻔﺎ ﻣﯽﮐﻨﺪ.

ﺷﻬﺮﺳﺘﺎن ﺳﺒﺰوار:

ﺷﻬﺮﺳﺘﺎن ﺳﺒﺰوار ﯾﮑﯽ از ﺷﻬﺮﺳﺘﺎنﻫﺎي ﺑﺰرگ اﺳﺘﺎن ﺧﺮاﺳﺎن رﺿﻮي اﺳﺖ. ﻣﺮﮐﺰ اﯾﻦ ﺷﻬﺮﺳﺘﺎن، ﺷﻬﺮ ﺳﺒﺰوار اﺳﺖ. اﯾﻦﺷﻬﺮﺳﺘﺎن ﺑﺎ ﻣﺴﺎﺣﺖ 16,038 ﮐﯿﻠﻮﻣﺘﺮ ﻣﺮﺑﻊ در ﻣﺨﺘﺼﺎت 13 درﺟﻪ ﺷﺮﻗﯽ و 36 درﺟﻪ ﺷﻤﺎﻟﯽ ﻗﺮار دارد. ﻗﺴﻤﺖ ﺷﻤﺎﻟﯽ وﺷﺮﻗﯽ اﯾﻦ ﺷﻬﺮﺳﺘﺎن ﮐﻮﻫﺴﺘﺎﻧﯽ و داراي اﻗﻠﯿﻢ ﻣﻌﺘﺪل و در ﻗﺴﻤﺖﻫﺎي ﺟﻠﮕﻪاي ﺑﺎ ﻫﻮاي ﮔﺮم ﻫﻤﺮاه اﺳﺖ. ﺑﺨﺶ ﻣﺮﮐﺰي ﺳﺒﺰوار ﺑﺎ ﻣﻘﺪار 90,201,150 و ﺑﺨﺶ ﺷﺸﺘﻤﺪ ﺑﺎ 66,910,770 وات ﺑﺮ ﻣﺘﺮﻣﺮﺑﻊ، ﺑﻪ ﺗﺮﺗﯿﺐ ﺑﯿﺸﺘﺮﯾﻦ وﮐﻤﺘﺮﯾﻦ ﻣﯿﺰان ﺗﺎﺑﺶ ﮐﻞ را دارﻧﺪ. [3] ﻧﺘﯿﺠﻪي ﻣﻄﺎﻟﻌﻪاي ﮐﻪ در ﺳﺎل 2017 اﻧﺠﺎم ﺷﺪه اﺳﺖ، ﻧﺸﺎن ﻣﯽدﻫﺪ ﮐﻪ 95,82 درﺻﺪ از ﺳﻄﺢ ﺷﻬﺮﺳﺘﺎن ﺳﺒﺰوار داراي ﭘﺘﺎﻧﺴﯿﻞ ﻋﺎﻟﯽ، 4,01 درﺻﺪ داراي ﭘﺘﺎﻧﺴﯿﻞ ﺧﯿﻠﯽ ﺧﻮب و 0,15 درﺻﺪ داراي ﭘﺘﺎﻧﺴﯿﻞ ﺧﻮب ﻫﺴﺘﻨﺪ .

ﺷﻬﺮﺳﺘﺎن ﯾﺰد:

ﺷﻬﺮ ﯾﺰد، در 630 ﮐﯿﻠﻮﻣﺘﺮي ﺟﻨﻮب ﺷﺮﻗﯽ ﺗﻬﺮان، ﺑﯿﻦ دو ﺑﯿﺎﺑﺎن دﺷﺖ ﮐﻮﯾﺮ و دﺷﺖ ﻟﻮت و روي ﮐﻤﺮﺑﻨﺪ زرد ﺗﺎﺑﺸﯽ ﻗﺮار دارد ﮐﻪ ﯾﮑﯽ از داغﺗﺮﯾﻦ ﻣﮑﺎن ﻫﺎي ﺟﻬﺎن اﺳﺖ. آب و ﻫﻮاي ﮔﺮم و ﺧﺸﮏ در ﯾﺰد ﺑﺮاي ﺗﻮﻟﯿﺪ اﻧﺮژي ﺧﻮرﺷﯿﺪي ﻣﻨﺎﺳﺐ اﺳﺖ.

ﺑﺮاﺳﺎس ﺑﺮآوردﻫﺎي اﻧﺠﺎم ﺷﺪه، اﻧﺮژي ﺗﺎﺑﺸﯽ ورودي ﺑﻪ ﯾﺰد در ﺣﺪود 7,787 ﻣﮕﺎژول ﺑﺮ ﻣﺘﺮ ﻣﺮﺑﻊ اﺳﺖ[5].

1 - ارزﯾﺎﺑﯽ اﻗﺘﺼﺎدي اﺣﺪاث ﻧﯿﺮوﮔﺎه ﺧﻮرﺷﯿﺪي ﻓﺘﻮوﻟﺘﺎﯾﯿﮏ

ﺷﮑﻞ :1 ﭘﺘﺎﻧﺴﯿﻞ ﺗﺎﺑﺶ ﻓﺘﻮوﻟﺘﺎﯾﯿﮏ ﺑﺮ ﺳﻄﺢ اﯾﺮان [4]

 

.3 ﻃﺮاﺣﯽ

ﺑﺎ ﺗﻮﺟﻪ ﺑﻪ دادهﻫﺎي ﺑﻪدﺳﺖ آﻣﺪه از ﺷﻬﺮﺳﺘﺎنﻫﺎ و ﻣﺎژول ﻓﺘﻮوﻟﺘﺎﯾﯿﮏ، ﺗﻌﺪاد ﻣﺎژول، اﯾﻨﻮرﺗﺮ و ﻣﺴﺎﺣﺖ زﻣﯿﻦ ﻣﻮرد ﻧﯿﺎزﻣﺤﺎﺳﺒﻪ ﻣﯽﮔﺮدد. ﺳﭙﺲ ارزﯾﺎﺑﯽ اﻗﺘﺼﺎدي ﻃﺮح ﺻﻮرت ﻣﯽﮔﯿﺮد.

ﺟﺪول :1 ﻣﺸﺨﺼﻪﻫﺎي ﻋﻤﻮﻣﯽ ﺷﻬﺮﺳﺘﺎنﻫﺎ

 

ﻧﺎم ﺷﻬﺮ ﻣﯿﺎﻧﮕﯿﻦ ﺗﺎﺑﺶ ﺳﺎﻻﻧﻪ[4] ﺑﺮق ﻣﺼﺮﻓﯽ ﺧﺎﻧﻮار در

ﺳﺎل )ﻣﮕﺎوات[6,7](

ﻣﯿﺎﻧﮕﯿﻦ ﻗﯿﻤﺖ زﻣﯿﻦ ﺑﺮاي

اﺣﺪاث)ﻫﺰار ﺗﻮﻣﺎن[8](

ﺳﺒﺰوار 1,750 220,000 12-10
ﯾﺰد 1,890 700,000 20

 

ﺟﺪول 2 : ﻣﺸﺨﺼﺎت ﭘﻨﻞ و ﻣﺒﺪل )اﯾﻨﻮرﺗﺮ[9](

 

ﻧﺎم ﻣﺤﺼﻮل ﻣﺪل ﺷﺮﮐﺖ ﺗﻮﻟﯿﺪ

ﮐﻨﻨﺪه

ﻣﺤﺪوده ﺗﻮان اﺑﻌﺎد(mm3) ﻗﯿﻤﺖ

($/Wp)

ﺑﺎزده

(%)

ﻣﺎژول NS-250-290p6 Polycrown

solar tech

250-290Wp 35*992*1640 0,1165 18
ﻣﺒﺪل اﯾﻨﻮرﺗﺮ CNS330 Constant

technology

160-250KW 0,0391 92

ﻣﻌﺎدﻻت ﺣﺎﮐﻢ :

ﺑﻪ ﻣﻨﻈﻮر ﻃﺮاﺣﯽ ﻧﯿﺮوﮔﺎه ﻓﺘﻮوﻟﺘﺎﯾﯿﮏ ﻓﺮﺿﯿﺎت زﯾﺮ در ﻧﻈﺮ ﮔﺮﻓﺘﻪ ﺷﺪه اﺳﺖ :

  • ﻫﺪف ﺗﺎﻣﯿﻦ 10 درﺻﺪ اﻧﺮژي اﻟﮑﺘﺮﯾﮑﯽ ﻣﺼﺮﻓﯽ ﺧﺎﻧﻮار ﻣﯽ ﺑﺎﺷﺪ.
  • ﻣﺠﻤﻮع ﺧﻄﺎي ﺳﺎزﻧﺪه، دﻣﺎ، ﮔﺮد و ﻗﺒﺎر ﻣﺎژول ﻫﺎ 10 درﺻﺪ در ﻧﻈﺮ ﮔﺮﻓﺘﻪ ﺷﺪه اﺳﺖ.
  • ﺑﻪ ﻣﻨﻈﻮر ﻣﺸﺨﺺ ﻧﻤﻮدن ﻣﺎﮐﺰﯾﻤﻢ اﻧﺮژي ﻣﻮرد ﻧﯿﺎز، ﺗﺎﺛﯿﺮ ﺗﻠﻔﺎت 5 درﺻﺪ در ﻧﻈﺮ ﮔﺮﻓﺘﻪ ﺷﺪه اﺳﺖ.
  • ﺗﻮان ﺗﻮﻟﯿﺪي ﻣﺎژولﻫﺎ 250 وات در ﻧﻈﺮ ﮔﺮﻓﺘﻪ ﺷﺪه اﺳﺖ.

 

𝑃   =              𝑀

𝑇      (1 − 0.05) ∗ 𝜂𝜂𝑖𝑖𝑛𝑣

(۱)

 

ﺑﻪ ﺗﺮﺗﯿﺐ ﺑﯿﺎﻧﮕﺮ اﻧﺮژي ﮐﻞ، ﺗﻮان ﮐﻞ و ﺑﺎزده ﻣﺒﺪل ﻫﺴﺘﻨﺪ. ﻣﻘﺪار ﮐﻞ اﻧﺮژي ﮐﻪ ﺑﺎﯾﺪ

𝜂𝜂𝑖𝑖𝑛𝑣

در ﻣﻌﺎدﻟﻪ (1)، 𝑀 ، 𝑃𝑇 و

ﺳﺎﻻﻧﻪ ﺗﺎﻣﯿﻦ ﺷﻮد از ﺗﻘﺴﯿﻢ اﻧﺮژي ﻣﻮرد ﻧﯿﺎز ﺑﺮ ﺑﺎزده ﻣﺒﺪل و ﺿﺮﯾﺐ ﺗﻠﻔﺎت ﺑﺪﺳﺖ ﻣﯽ آﯾﺪ.

𝑃𝑚 = 250 ∗ (1 − 0.1)

𝑃𝑚 = 250 ∗ (1 − 0.1) (۲)

 

ﺑﯿﺎﻧﮕﺮ ﻣﻘﺪار ﺗﻮان ﺗﻮﻟﯿﺪي ﯾﮏ ﻣﺎژول اﺳﺖ.

در ﻣﻌﺎدﻟﻪ (2)، 𝑃

𝑁    = 𝑃 ∗ 1,000,000

𝑚        𝑇     𝐴𝑌𝑆 ∗ 𝑃𝑚

(۳)

ﺑﻪ ﺗﺮﺗﯿﺐ ﻧﺸﺎن دﻫﻨﺪهي ﺗﻌﺪاد ﻣﺎژولﻫﺎ، ﺗﻮان ﮐﻞ، ﻣﺘﻮﺳﻂ ﺗﺎﺑﺶ ﺳﺎﻟﯿﺎﻧﻪ و

در ﻣﻌﺎدﻟﻪ (3)، 𝑁𝑚، 𝑃𝑇، 𝐴𝑌𝑆 و 𝑃

ﺗﻮان ﻣﺎژول ﻫﺴﺘﻨﺪ. ﺗﻌﺪاد ﻣﺎژولﻫﺎ، ﺑﺎ ﺗﻮﺟﻪ ﺑﻪ ﺗﻮان ﮐﻞ، ﻣﯿﺎﻧﮕﯿﻦ ﺗﺎﺑﺶ ﺳﺎﻟﯿﺎﻧﻪ و ﺗﻮان ﺗﻮﻟﯿﺪي ﻫﺮ ﻣﺎژول ﺑﻪدﺳﺖ ﻣﯽآﯾﺪ.ﭘﺲ از ﺑﻪدﺳﺖ آوردن ﺗﻌﺪاد ﻣﺎژولﻫﺎي ﻣﻮرد ﻧﯿﺎز ﺑﺮاي ﺗﺎﻣﯿﻦ اﻧﺮژي، ﺑﺎﯾﺪ ﺗﻌﺪاد ﻣﺒﺪلﻫﺎ و ﭼﯿﺪﻣﺎن ﻣﺎژولﻫﺎ را ﻣﺸﺨﺺ ﻧﻤﻮد.ﺑﺎﯾﺪ ﺗﻮﺟﻪ ﺷﻮد در ﭼﯿﺪﻣﺎن ﻣﺎژولﻫﺎ، ﺗﻮان ورودي ﺑﻪ ﻣﺒﺪل از ﺗﻮان ﻧﺎﻣﯽ آن ﺑﯿﺸﺘﺮ ﻧﺸﻮد ، ﻟﺬا ﺑﺎ ﺗﻮﺟﻪ ﺑﻪ در ﻧﻈﺮ ﮔﺮﻓﺘﻦ  160kw ﺑﻪ ﻋﻨﻮان ﺗﻮان ﻧﺎﻣﯽ ﻣﺒﺪل ، ﻣﯽﺗﻮان ﺗﻌﺪاد 23 ﻣﺎژول را ﺑﻪ ﺻﻮرت رﺷﺘﻪاي و 27 رﺷﺘﻪ را ﺑﻪ ﺻﻮرت ﻣﻮازي ﺑﻪ ﻫﻢ اﺗﺼﺎلداد و ﺧﺮوﺟﯽ را ﺑﻪ ورودي ﯾﮏ ﻣﺒﺪل ﻣﺘﺼﻞ ﻧﻤﻮد. ﺑﻪ اﯾﻦ ﺗﺮﺗﯿﺐ ﺑﺮآﯾﻨﺪ ﺗﻮان ورودي ﺑﻪ ﻣﺒﺪل ﺑﺮاﺑﺮkw 155ﺧﻮاﻫﺪ ﺑﻮد ﮐﻪﮐﻤﺘﺮ از ﺗﻮان ﻧﺎﻣﯽ ﻣﺒﺪل اﺳﺖ[10]. ﺑﺎ ﺗﻮﺟﻪ ﺑﻪ ﺗﻌﺪاد ﻣﺎژولﻫﺎ و ﭼﯿﺪﻣﺎن آنﻫﺎ ﺑﺮاي اﺗﺼﺎل ﺑﻪ ﯾﮏ ﻣﺒﺪل ﻣﯽﺗﻮان ﺗﻌﺪاد ﮐﻞ ﻣﺒﺪل ﻣﻮرد ﻧﯿﺎز را از ﺗﻌﺪاد ﮐﻞ ﻣﺎژولﻫﺎ ﺑﻪدﺳﺖ آورد. 𝑁𝑚 و 𝑁𝑖𝑖𝑛𝑣 ﻧﺸﺎن دﻫﻨﺪهي ﺗﻌﺪاد ﮐﻞ ﻣﺎژولﻫﺎ و ﻣﺒﺪلﻫﺎ ﻫﺴﺘﻨﺪ.

𝑁𝑖𝑖𝑛𝑣 = 𝑁𝑚/(23 ∗ 27) (۴)

ﯾﮑﯽ از ﻣﻮارد ﻗﺎﺑﻞ ﺗﻮﺟﻪ، ﺗﻘﺴﯿﻢ ﮐﺮدن ﺗﻮان ﺗﻮﻟﯿﺪي ﻧﯿﺮوﮔﺎه ﺑﻪ ﭼﻨﺪ ﺑﺨﺶ ﺑﺮاي ﺳﻬﻮﻟﺖ در ﺗﻌﻤﯿﺮ و ﻧﮕﻪ داري و ﺗﻮﻟﯿﺪ اﻟﮑﺘﺮﯾﺴﯿﺘﻪ ﺑﻪ ﻫﻨﮕﺎم ﺗﻌﻮﯾﺾ اﺳﺖ. ﺑﻪ اﯾﻦ ﻣﻨﻈﻮر ﻧﯿﺮوﮔﺎه را ﺑﻪ ﺑﺨﺶ ﻫﺎي ﯾﮏ ﻣﮕﺎواﺗﯽ ﺗﻘﺴﯿﻢ ﻣﯽ ﮐﻨﯿﻢ.ﺑﻪ ﻃﻮري ﮐﻪ ﻫﺮ ﻗﺴﻤﺖ ﻣﺠﺰا از ﺳﺎﯾﺮ ﻗﺴﻤﺖﻫﺎ ﺑﺎﺷﺪ.   ﺑﺮاي ﭼﯿﺪﻣﺎن ﮐﻞ ﻣﺎژولﻫﺎ و ﻣﺤﺎﺳﺒﻪ زﻣﯿﻦ ﻣﻮرد ﻧﯿﺎز، ﺑﺎﯾﺪ زاوﯾﻪ ﻣﻨﺎﺳﺐ ﻗﺮارﮔﯿﺮي ﻣﺎژول و ﻓﺎﺻﻠﻪ ﻫﺮ رﺷﺘﻪ ﺑﺎ رﺷﺘﻪ ﻣﻘﺎﺑﻞ ﻣﺸﺨﺺ ﺷﻮد. ﺑﺎ ﺗﻮﺟﻪ ﺑﻪ ﭘﮋوﻫﺶﻫﺎي اﻧﺠﺎم ﺷﺪه، [11] ﺑﻬﺘﺮﯾﻦ زاوﯾﻪ 22 درﺟﻪ اﺳﺖ ﮐﻪ ﺑﺮ اﺳﺎس اﺑﻌﺎد ﻣﺎژول، زاوﯾﻪ ﺗﺎﺑﺶ در آن ﻣﻨﻄﻘﻪ و ﭼﯿﺪﻣﺎن ﺗﮏ ﻃﺒﻘﻪ ﻣﺎژولﻫﺎ ﻧﯿﺎز اﺳﺖ ﻫﺮ رﺷﺘﻪ ﻣﺎژول ﺣﺪود 3 ﻣﺘﺮ از رﺷﺘﻪ ﻣﺎژول ﻗﺒﻞ از ﺧﻮد ﻓﺎﺻﻠﻪ داﺷﺘﻪ ﺑﺎﺷﺪ ﺗﺎ از ﺳﺎﯾﻪ اﻓﺘﺎدن ﺻﻔﺤﺎت ﺑﺮ روي ﻫﻢ ﺟﻠﻮﮔﯿﺮي ﮔﺮدد . ﺑﺎ اﯾﻦ اوﺻﺎف و ﺗﻌﺪاد ﻣﺎژول در ﻫﺮ رﺷﺘﻪ و ﺗﻌﺪاد رﺷﺘﻪ ﻫﺎ، ﻣﯽﺗﻮان ﻣﺴﺎﺣﺖ ﻣﻮرد ﻧﯿﺎز ﺑﺮاي اﺣﺪاث ﻧﯿﺮوﮔﺎه را ﻣﺤﺎﺳﺒﻪ ﮐﺮد.

ﺟﻨﺒﻪﻫﺎي اﻗﺘﺼﺎدي :

ﯾﮑﯽ از ﻣﻬﻢﺗﺮﯾﻦ ﺟﻨﺒﻪﻫﺎي اﺣﺪاث ﻧﯿﺮوﮔﺎهﻫﺎ، ﺟﺪا از اﻫﻤﯿﺖ اﺳﺘﻔﺎده از اﻧﺮژيﻫﺎي ﺗﺠﺪﯾﺪﭘﺬﯾﺮ ،ﻧﯿﺎز ﮐﺸﻮر ﺑﻪ ﺗﻮﻟﯿﺪ ﺑﺮق و، ﺟﻨﺒﻪﻫﺎي اﻗﺘﺼﺎدي آنﻫﺎ ﻧﻈﯿﺮ زﻣﺎن ﺑﺎزﮔﺸﺖ ﺳﺮﻣﺎﯾﻪ ﯾﺎ ﻧﺮخ ﺳﻮد ﺳﺎﻟﯿﺎﻧﻪ اﺳﺖ.

ﻓﺮﺿﯿﺎت :

  • ﻧﺮخ ﺗﻮرم 25 درﺻﺪ در ﻧﻈﺮ ﮔﺮﻓﺘﻪ ﺷﺪه اﺳﺖ.
  • ﻗﯿﻤﺖ دﻻر 23,000 و ﻗﯿﻤﺖ ﯾﻮرو 30,000 ﺗﻮﻣﺎن در ﻧﻈﺮ ﮔﺮﻓﺘﻪ ﺷﺪه اﺳﺖ.
  • ﺗﻌﺮﻓﻪ ﻓﺮوش ﺑﺮق 890 ﺗﻮﻣﺎن ﺑﻪ ازاي ﻫﺮ ﮐﯿﻠﻮوات ﺳﺎﻋﺖ اﺳﺖ[12].
  • وام ﺑﻠﻨﺪ ﻣﺪت ﻣﯽﺗﻮاﻧﺪ از ﺑﺎﻧﮏﻫﺎي دوﻟﺘﯽ ﺑﺎ در ﻧﻈﺮ ﮔﺮﻓﺘﻦ ﻧﺮخ ﻧﺎﻣﯽ ﺗﻮرم داﺧﻠﯽ ﮔﺮﻓﺘﻪ ﺷﻮد.
  • زﻣﺎن ﺳﺎﺧﺖ دو ﺳﺎل و زﻣﺎن ﺑﻬﺮه ﺑﺮداري 15 ﺳﺎل در ﻧﻈﺮ ﮔﺮﻓﺘﻪ ﺷﺪه اﺳﺖ.
  • ﻧﺮخ ﺗﻌﻤﯿﺮ و ﻧﮕﻪ داري $/KWh 0,001454 در ﻧﻈﺮ ﮔﺮﻓﺘﻪ ﺷﺪه اﺳﺖ[13].

ﺑﺎﯾﺪ ﺑﻪ اﯾﻦ ﻧﮑﺘﻪ ﺗﻮﺟﻪ ﺷﻮد ﮐﻪ ﻫﺰﯾﻨﻪ ﮐﻞ ﭘﻨﻞﻫﺎ 60 درﺻﺪ از ﻫﺰﯾﻨﻪ ﮐﻞ اﺣﺪاث ﻧﯿﺮوﮔﺎه را ﺷﺎﻣﻞ ﻣﯽﺷﻮد و ﻣﺎﺑﻘﯽﻫﺰﯾﻨﻪﻫﺎ ﺷﺎﻣﻞ ﻫﺰﯾﻨﻪ ﻣﺒﺪل، دﺳﺖ ﻣﺰد و ﺳﯿﻢ ﮐﺸﯽ و … ﻣﯽ ﺑﺎﺷﺪ[10].از ﻧﺮم اﻓﺰار COMFAR ﺑﺮاي اﻣﮑﺎنﺳﻨﺠﯽ و ارزﯾﺎﺑﯽ اﻗﺘﺼﺎدي ﭘﺮوژه اﺳﺘﻔﺎده ﺷﺪه اﺳﺖ.

.4 ﻧﺘﺎﯾﺞ

وژه وار:

ﭘﺮوژهي ﺳﺎﺧﺖ ﻧﯿﺮوﮔﺎه ﺧﻮرﺷﯿﺪي ﻓﺘﻮوﻟﺘﺎﯾﯿﮏ در ﺷﻬﺮ ﺳﺒﺰوار، از ﻧﻈﺮ اﻗﺘﺼﺎدي ارزﯾﺎﺑﯽ ﺷﺪه اﺳﺖ. ﻧﺮخ ﺑﺎزﮔﺸﺖ ﺳﺮﻣﺎﯾﻪ36,39 درﺻﺪ ﺑﺮآورد ﺷﺪه اﺳﺖ ﮐﻪ در 6,4 ﺳﺎل رخ ﻣﯽدﻫﺪ .

2 - ارزﯾﺎﺑﯽ اﻗﺘﺼﺎدي اﺣﺪاث ﻧﯿﺮوﮔﺎه ﺧﻮرﺷﯿﺪي ﻓﺘﻮوﻟﺘﺎﯾﯿﮏ

ﺷﮑﻞ :2ﻧﻤﻮدار ﮐﻞ ﻓﺮوش و ﻫﺰﯾﻨﻪﻫﺎي ﺗﻮﻟﯿﺪ ﺳﺎﻻﻧﻪ ﺷﻬﺮﺳﺘﺎن ﺳﺒﺰوار

ﺷﮑﻞﻫﺎي 2 و 6 راﺑﻄﻪي ﺑﯿﻦ ﻓﺮوش، ﺗﻮﻟﯿﺪ و ﻫﺰﯾﻨﻪﻫﺎي ﺑﺎزارﯾﺎﺑﯽ را ﻧﺸﺎن ﻣﯽدﻫﻨﺪ ﮐﻪ ﺑﯿﺎﻧﮕﺮ ﺗﻮاﻧﺎﯾﯽ ﭘﺮوژه در ﺗﺒﺪﯾﻞﻓﺮوش ﺑﻪ ﺳﻮد ﭘﺲ از در ﻧﻈﺮ ﮔﺮﻓﺘﻦ ﻫﺰﯾﻨﻪﻫﺎي ﻋﻤﻠﯿﺎﺗﯽ اﺳﺖ.

3 - ارزﯾﺎﺑﯽ اﻗﺘﺼﺎدي اﺣﺪاث ﻧﯿﺮوﮔﺎه ﺧﻮرﺷﯿﺪي ﻓﺘﻮوﻟﺘﺎﯾﯿﮏ

ﺷﮑﻞ 3 :ﻧﻤﻮدار ﺟﺮﯾﺎن ﺧﺎﻟﺺ ﺳﺮﻣﺎﯾﻪ ﺷﻬﺮﺳﺘﺎن ﺳﺒﺰوار

 

ﺟﺮﯾﺎنﻫﺎي ﻣﺎﻟﯽ ﺷﮑﻞﻫﺎي 3 و 7، ﺑﯿﺎﻧﮕﺮ ﻣﻘﺪار ، زﻣﺎنﺑﻨﺪي ﻣﻨﺎﺑﻊ ﻣﺎﻟﯽ اراﺋﻪ ﺷﺪه ﺑﺮاي ﭘﺮوژه و ﺗﻌﻬﺪات ﻣﺎﻟﯽ در ﻃﻮلاﻓﻖ ﺑﺮﻧﺎﻣﻪ رﯾﺰي ﺷﺪه اﺳﺖ .

4 - ارزﯾﺎﺑﯽ اﻗﺘﺼﺎدي اﺣﺪاث ﻧﯿﺮوﮔﺎه ﺧﻮرﺷﯿﺪي ﻓﺘﻮوﻟﺘﺎﯾﯿﮏ

 

ﺷﮑﻞ 4 : ﻧﻤﻮدار ﺟﺮﯾﺎن ﻧﻘﺪي  ﺑﺮاي ﺑﺮﻧﺎﻣﻪ رﯾﺰي ﻣﺎﻟﯽ ﺷﻬﺮﺳﺘﺎن ﺳﺒﺰوار

ﺟﺮﯾﺎن ﻧﻘﺪي ﺳﺎﻻﻧﻪ ﺷﮑﻞﻫﺎي 4 و 8، ﻣﺎزاد ﯾﺎ ﮐﺴﺮي ﺑﻮدﺟﻪ ﺣﺎﺻﻞ از اﺳﺘﻔﺎدهي ﺗﻤﺎم ﻣﻨﺎﺑﻊ  و ﺑﻮدﺟﻪي ﭘﺮوژه اﺳﺖ. ﻣﺎزاد ﺑﻮدﺟﻪ در ﻫﺮ دوره ﺑﯿﺎﻧﮕﺮ ﻣﻘﺪار در دﺳﺘﺮس ﺑﺮاي آﺗﯽ اﺳﺖ. ﮐﺴﺮي ﺑﻮدﺟﻪ در ﻫﺮ دوره ، ﺑﯿﺎﻧﮕﺮ ﻣﯿﺰان ﺑﻮدﺟﻪاي اﺳﺖ ﮐﻪ ﺑﺎﯾﺪاز ﺳﺮﻣﺎﯾﻪﻫﺎي ﻣﻮﺟﻮد ﯾﺎ ﺳﺎﯾﺮ ﻣﻨﺎﺑﻊ ﺧﺎرﺟﯽ ﺗﺎﻣﯿﻦ ﺷﻮد .

 

5 - ارزﯾﺎﺑﯽ اﻗﺘﺼﺎدي اﺣﺪاث ﻧﯿﺮوﮔﺎه ﺧﻮرﺷﯿﺪي ﻓﺘﻮوﻟﺘﺎﯾﯿﮏ

ﺷﮑﻞ 5 : ﻧﻤﻮدار ﺧﺎﻟﺺ ارزش ﻓﻌﻠﯽ ﺗﺠﻤﻌﯽ-دوره ﺑﺎزﮔﺸﺖ ﺳﺮﻣﺎﯾﻪ دﯾﻨﺎﻣﯿﮑﯽ

 

در ﺷﮑﻞﻫﺎي 5 و 9، دوره ﺑﺎزﮔﺸﺖ ﺳﺮﻣﺎﯾﻪ دﯾﻨﺎﻣﯿﮑﯽ ﻧﺸﺎن داده ﺷﺪه اﺳﺖ ﮐﻪ ﺑﯿﺎﻧﮕﺮ دورهاي اﺳﺖ ﮐﻪ در آن ﮐﻞ ﻫﺰﯾﻨﻪﻫﺎيﭘﺮوژه ﺑﺎ در ﻧﻈﺮ ﮔﺮﻓﺘﻦ ﺣﻔﻆ ارزش ﭘﻮﻟﯽ، ﺑﺎزﻣﯽﮔﺮدد .

ﭘﺮوژه ﯾﺰد:

ﭘﺮوژهي ﺳﺎﺧﺖ ﻧﯿﺮوﮔﺎه ﺧﻮرﺷﯿﺪي ﻓﺘﻮوﻟﺘﺎﯾﯿﮏ در ﺷﻬﺮ ﯾﺰد، اﻗﺘﺼﺎدي ارزﯾﺎﺑﯽ ﺷﺪه اﺳﺖ .  ﻧﺮخ ﺑﺎزﮔﺸﺖ ﺳﺮﻣﺎﯾﻪ 37,67 درﺻﺪ ﺑﺮآورد ﺷﺪه اﺳﺖ ﮐﻪ در6,17 ﺳﺎل رخ ﻣﯽدﻫﺪ.

6 - ارزﯾﺎﺑﯽ اﻗﺘﺼﺎدي اﺣﺪاث ﻧﯿﺮوﮔﺎه ﺧﻮرﺷﯿﺪي ﻓﺘﻮوﻟﺘﺎﯾﯿﮏ

 

ﺷﮑﻞ :6ﻧﻤﻮدار ﮐﻞ ﻓﺮوش و ﻫﺰﯾﻨﻪﻫﺎي ﺗﻮﻟﯿﺪ ﺳﺎﻻﻧﻪ ﺷﻬﺮﺳﺘﺎن ﯾﺰد

 

 

 

7 - ارزﯾﺎﺑﯽ اﻗﺘﺼﺎدي اﺣﺪاث ﻧﯿﺮوﮔﺎه ﺧﻮرﺷﯿﺪي ﻓﺘﻮوﻟﺘﺎﯾﯿﮏ

ﺷﮑﻞ 7 :ﻧﻤﻮدار ﺟﺮﯾﺎن ﺧﺎﻟﺺ ﺳﺮﻣﺎﯾﻪ ﺷﻬﺮﺳﺘﺎن ﺳﺒﺰوار

8 - ارزﯾﺎﺑﯽ اﻗﺘﺼﺎدي اﺣﺪاث ﻧﯿﺮوﮔﺎه ﺧﻮرﺷﯿﺪي ﻓﺘﻮوﻟﺘﺎﯾﯿﮏ

ﺷﮑﻞ 8 : ﻧﻤﻮدار ﺟﺮﯾﺎن ﻧﻘﺪي  ﺑﺮاي ﺑﺮﻧﺎﻣﻪ رﯾﺰي ﻣﺎﻟﯽ ﺷﻬﺮﺳﺘﺎن ﯾﺰد

9 - ارزﯾﺎﺑﯽ اﻗﺘﺼﺎدي اﺣﺪاث ﻧﯿﺮوﮔﺎه ﺧﻮرﺷﯿﺪي ﻓﺘﻮوﻟﺘﺎﯾﯿﮏ

ﺷﮑﻞ 9 : ﻧﻤﻮدار ﺧﺎﻟﺺ ارزش ﻓﻌﻠﯽ ﺗﺠﻤﻌﯽدوره ﺑﺎزﮔﺸﺖ ﺳﺮﻣﺎﯾﻪ دﯾﻨﺎﻣﯿﮑﯽ ﺷﻬﺮﺳﺘﺎن ﯾﺰد

 

ﺑﺎ ﺑﻪ ﮐﺎرﮔﯿﺮي ﻣﻌﺎدﻻت و داده ﻫﺎي اوﻟﯿﻪ داده ﺷﺪه در ﺑﺨﺶ ﻗﺒﻞ ﻗﺎدر ﺑﻪ ﻃﺮاﺣﯽ ﻧﯿﺮوﮔﺎه ﻓﺘﻮوﻟﺘﺎﯾﯿﮏ ﺧﻮاﻫﯿﻢ ﺑﻮد ﮐﻪﺗﻌﺪاد ﻣﺎژول ، ﻣﺴﺎﺣﺖ زﻣﯿﻦ ، ﺗﻌﺪاد اﯾﻨﻮرﺗﺮ و ﻫﻤﭽﻨﯿﻦ ﻫﺰﯾﻨﻪ ﮐﻞ و ﻧﺮخ ﺑﺎزﮔﺸﺖ ﺳﺮﻣﺎﯾﻪ  در ﺟﺪول زﯾﺮ ﺑﺮاي دو ﺷﻬﺮ ﯾﺰد و ﺳﺒﺰوار آورده ﺷﺪه اﺳﺖ.

 

ﺟﺪول 3 : ﻣﻘﺎدﯾﺮ ﺣﺎﺻﻞ از ﻃﺮاﺣﯽ

 

ﻧﺎم ﺷﻬﺮ ﺗﻮان ﻧﺎﻣﯽ ﻧﯿﺮوﮔﺎه(MW) ﺗﻌﺪاد ﻣﺎژول ﺗﻌﺪاد ﻣﺒﺪل ﻣﯿﺎﻧﮕﯿﻦ ﺗﺎﺑﺶ

ﺳﺎﻟﯿﺎﻧﻪ

ﻣﺴﺎﺣﺖ زﻣﯿﻦ

(m2)

ﻫﺰﯾﻨﻪ ﮐﻞ )ﻣﯿﻠﯿﺎرد

ﺗﻮﻣﺎن(

ﻧﺮخ ﺑﺎزﮔﺸﺖ

ﺳﺮﻣﺎﯾﻪ

ﺳﺒﺰوار 14,5 63820 103 1750 105000 114,257 36,39
ﯾﺰد 42,5 188340 304 1890 310000 341,582 37,67

 

.5 ﻧﺘﯿﺠﻪ ﮔﯿﺮي

 

  • ﻧﺮخ ﺑﺎزﮔﺸﺖ ﺳﺮﻣﺎﯾﻪ ﭘﺮوژهي اﺣﺪاث ﻧﯿﺮوﮔﺎه ﻓﺘﻮوﻟﺘﺎﯾﯿﮏ در ﺷﻬﺮ ﯾﺰد ﻧﺴﺒﺖ ﺑﻪ ﺳﺒﺰوار ﺑﯿﺸﺘﺮ اﺳﺖ و ﺑﺎزﮔﺸﺖ ﺳﺮﻣﺎﯾﻪ در زﻣﺎن ﮐﻮﺗﺎهﺗﺮي رخ ﻣﯽدﻫﺪ.
  • ﺑﻪ دﻟﯿﻞ ﺗﻔﺎوت اﻧﺮژي ﻣﺼﺮﻓﯽ دو ﺷﻬﺮﺳﺘﺎن ﺗﻮان ﻧﺎﻣﯽ ﻧﯿﺮوﮔﺎه و ﺑﻪ ﻃﺒﻊ آن ﻫﺰﯾﻨﻪ اوﻟﯿﻪ ﻣﺘﻔﺎوت دارﻧﺪ. از ﻃﺮﻓﯽ ﺑﻪ دﻟﯿﻞ ﺑﯿﺸﺘﺮ ﺑﻮدن ﻣﯿﺎﻧﮕﯿﻦ ﺗﺎﺑﺶ ﺳﺎﻻﻧﻪ ﺷﻬﺮﺳﺘﺎن ﯾﺰد ﻧﺮخ ﺑﺎزﮔﺸﺖ ﺳﺮﻣﺎﯾﻪ ﺑﯿﺸﺘﺮ ازﺷﻬﺮﺳﺘﺎن ﺳﺒﺰوار اﺳﺖ.

.6 ﻣﺮاﺟﻊ

 

۱.   ﭘﮋوﻫﺸﮕﺎه ﻧﯿﺮو، راﻫﻨﻤﺎي ﻃﺮاﺣﯽ ﺳﯿﺴﺘﻢﻫﺎي ﻓﺘﻮوﻟﺘﺎﺋﯿﮏ ﺑﻪ ﻣﻨﻈﻮر ﺗﺎﻣﯿﻦ اﻧﺮژي اﻟﮑﺘﺮﯾﮑﯽ ﺑﻪ ﺗﻔﮑﯿﮏ اﻗﻠﯿﻢ و ﮐﺎرﺑﺮي،

ﻣﻌﺎوﻧﺖ ﻧﻈﺎرت راﻫﺒﺮدي، 1393

۲.   ﻣﻨﺼﻒ، ﻋﻠﯿﺮﺿﺎ؛ ﮐﺎوه ﺣﺒﯿﺒﯽ ﺳﺮاﺳﮑﺎﻧﺮود ؛ اﻣﯿﺮ ﮐﯿﻮان ﻣﻤﺘﺎز، 1394، ﺑﺮرﺳﯽ اﻣﮑﺎنﺳﻨﺠﯽ اﺣﺪاث ﻧﯿﺮوﮔﺎه ﻓﺘﻮوﻟﺘﺎﺋﯿﮏ 6

ﻣﮕﺎواﺗﯽ در ﺷﻬﺮﺳﺘﺎن ﺑﺴﺘﮏ اﺳﺘﺎن ﻫﺮﻣﺰﮔﺎن، ﻣﺠﻤﻮﻋﻪ ﻣﻘﺎﻻت ﻫﻔﺘﻤﯿﻦ ﮐﻨﻔﺮاﻧﺲ ﻣﻠﯽ اﻧﺮژيﻫﺎي ﺗﺠﺪﯾﺪﭘﺬﯾﺮ ۳. زﻧﺪي ، رﺣﻤﺎن؛ ﻣﺤﻤﺪ ﺟﻮاد ﺻﻔﺎﯾﯽ ؛ ﻣﺮﯾﻢ ﺧﺴﺮوﯾﺎن، 1398، ﭘﺘﺎﻧﺴﯿﻞ ﺳﻨﺠﯽ اﺳﺘﻔﺎده از اﻧﺮژي ﺧﻮرﺷﯿﺪي در ﻣﻨﺎﻃﻖ

روﺳﺘﺎﯾﯽ ﻣﻄﺎﻟﻌﻪ ﻣﻮردي: ﺷﻬﺮﺳﺘﺎن ﺳﺒﺰوار، ﻓﺼﻠﻨﺎﻣﻪ ﺟﻐﺮاﻓﯿﺎ و ﺗﻮﺳﻌﻪ، ﺷﻤﺎره 57، ﺻﻔﺤﺎت 13-14

نویسندگان مقاله: مهندس ﺑﻬﻨﺎم ﮐﯿﺎﻧﯽ، مهندس اﻣﯿﺮرﺿﺎ ﻋﺒﺪي ﻗﺎﺳﻢ ﺧﯿﻠﯽ، مهندس ﺷﯿﻤﺎ ﻧﺠﻔﯽ ﻧﻮﺑﺮ

 

طراحی مفهومی نیروگاه تولید همزمان شامل توربین گاز، انرژی بادی، خورشیدی، زیست توده و سیستم آب شیرین کن

چکیده

از روشهای مقابله با اثرات آلودگی و تغییرات اقلیمی، افزایش راندمان سیکل های نیروگاهی با استفاده از ترکیب انرژی های تجدیدپذیر به عنوان جایگزینی برای سوخت های فسیلی است.  امروزه تکنولوژی های متنوعی در زمینه افزایش بهره روی نیروگاه ها به وسیله ترکیب سوختهای فسیلی با انواع انرژیهای تجدیدپذیر در مقیاس های کوچک ارائه شده است.  یکی از این تکنولوژی ها استفاده از سیکل تولید همزمان برق و حرارت است که مانع از اتلاف حرارت زیاد در سیکل معمولی توربین گاز شده و راندمان کلی نیروگاه را بالا می برد . البته تامین آب شیرین در مناطق گرمسیری ایران نیز از دیگر مشکلات مهم پیش رو است که با توجه به تغییرات آب و هوایی نیازمند توجه روز افزون است . به همین منظور در این پژوهش با بررسی نمونه های واقعی و امکان سنجی های موجود در مقالات و با در نظر گرفتن امکانات موجود در ایران، طراحی ماژولار یک نیروگاه ترکیبی انرژی های تجدیدپذیر با تولید همزمان و آب شیرین کن انجام شده است. در این طراحی یک ماژول توربین گاز برای بخش تولید همزمان برق و حرارت، کلکتورهای خورشیدی با قابلیت افزایش دمای سوخت پیش از ورود به محفظه احتراق و با قابلیت استفاده در سیستم آب شیرین کن تقطیری خورشیدی، به همراه پنل های فتوولتاییک برای استفاده در سیستم آب شیرین کن از نوع اسمز معکوس در نظر گرفته شده است . بخش بادی شامل توربین باد و بخش مکمل زیست توده به همراه گازی ساز برای تولید بیوگاز و تزریق آن به سوخت میباشد. در نهایت، دیاگرام طراحی پیشنهادی در دو شهر کیش و شیراز با بررسی داده های تابش سالیانه خورشید و وزش باد ارائه شده است.

مقدمه

امروزه به علت مشکلات محیط زیستی مرتبط با انتشار گازهای آلاینده و کاهش ذخایر سوختهای فسیلی، منابع تجدیدپذیر انرژی بسیار مورد توجه قرار گرفته اند . انرژی حاصل از باد، خورشید، زمین گرمایی و زیست توده از جمله این منابع هستند که در مقایسه با زغال سنگ، نفت، گاز و سایر سوختهای تجدید ناپذیر، آلودگی بسیار کمتری داشته و منابع پاک انرژی محسوب میشوند و در مقیاس زمانی انسانی نیز به طور طبیعی قابلیت جایگزینی دارند. اما منابع تجدیدپذیر انرژی نیز مشکلاتی از قبیل هزینه اولیه بالا و متناوب بودن انرژی تولیدی دارند . با توجه به پیشرفتهای تکنولوژیک، هزینه ساخت نیروگاه های تجدیدپذیر به طور قابل توجهی کاهش پیدا کرده است اما برای رفع مشکل پیش بینی ناپذیری انرژی های تجدیدپذیر و وابستگی آنها به شرایط محیطی و اقلیمی، راهکارهای متعددی پیشنهاد شده است. یکی از این راهکارها استفاده از سیستم های ترکیبی انرژی های تجدیدپذیر است.

انعطاف پذیری بالای این سیستمهای ترکیبی آنها را برای استفاده در مناطق دوردست نیز مناسب میکند. تولید همزمان یا CHP  شامل تولید همزمان چند نوع انرژی قابل استفاده  )معمولاً مکانیکی و گرمایی(  در یک سیستم یکپارچه است. در تکنولوژی تولید همزمان، حرارت قابل استفاده و انرژی الکتریکی در یک پروسه و با بازدهی بالا به صورت همزمان تولید میشوند . در روشهای معمول 60 درصد انرژی تولید شده به شکل بخار هدر میشود اما در این سیستم، حرارت همزمان با انرژی الکتریکی جذب شده و مورد استفاده قرار میگیرد که این کار باعث افزایش بازدهی سیستم تا 80 درصد میگردد.

یک واحد تولید همزمان شامل اجزا و تجهیزات مختلفی است که نوع آنها تاثیر قابل توجهی در نحوه کارکرد و ظرفیت نیروگاه دارد.  محرکهای اولیه ، تجهیزات بازیافت حرارت ، تجهیزات الکتریکی و تجهیزات کنترلی مهمترین قسمتهای یک نیروگاه تولید همزمان را تشکیل میدهند.  چهار نوع محرک اولیه شامل توربین گاز، توربین بخار، پیل های سوختی و موتورهای رفت و برگشتی در سیستم های تولید همزمان کاربرد دارد. با در نظرگرفتن اهداف طراحی، محرک اولیه از نوع توربین گازی انتخاب میشود . هدف از پژوهش طراحی یک نیروگاه دوستدار محیط زیست است پس باید تا حد امکان آلودگی کمتری ایجاد شود . از سوی دیگر، دسترسی به انرژی های باد و خورشید متغیر با شرایط آب و هوایی است و در مناطق مختلف نیز احتمال دسترسی به حجم بالای زیست توده اندک است. در چنین شرایطی و در زمان پیک بار، گاز به سرعت میتواند وارد مدار شود و کمبود انرژی را برطرف نماید . از دیگر مزایای توربین گازی تعداد تجهیزات کمتر نسبت به توربین بخار و تولید میزان حرارت بالا است که حرارت یا برق تولیدی در انواع سیستمهای آب شیرین کن میتواند مورد استفاده قرار گیرد.

 

مرور برخی نمونه های سیستم های ترکیبی مشابه

در این بخش دو نمونه از نیروگاه های ترکیبی انرژیهای تجدیدپذیر مورد بررسی قرار میگیرند.

نیروگاه بادی تولید همزمان اس سی جانسون     (SC Johnson Waxdale powerplant)

کارخانه تولیدی اس سی جانسون از گاز طبیعی و گاز حاصل از لندفیل ها برای نیروگاه تولید همزمان خود استفاده میکند. استفاده از گازحاصل از لندفیل که در محلی نزدیک به همان کارخانه تولید میشوند باعث کاهش تولید گازهای گلخانه ای میشود.  این کارخانه شامل دو توربین است که توربین اول با گاز متان حاصل از لندفیل کار میکند و سوخت توربین دوم مخلوطی از گاز طبیعی و گاز لندفیل است. بخشی از گاز لندفیل استفاده نشده در توربین اول میتواند در توربین دوم مورد استفاده قرار گیرد که عموما 5 الی 10 درصد سوخت توربین دوم را تشکیل میدهد . حرارت تولیدی که در یک سیستم معمولی در زمان تولید برق هدر میرود، در این سیستم توسط بازیاب حرارتی تبدیل به بخار فشار بالا میشود که برای گرمایش و فرایندهای تولید کارخانه مورد استفاده قرار میگیرد.

 

Untitled 1 1 - آب شیرین کن خورشیدی و بادی

 

در ابتدا کارخانه فقط شامل یک توربین 3,2 مگاواتی بود که با گاز حاصل از لندفیل که عمدتا از متان تشکیل شده است کار میکرد. در سال 2005 ، یک توربین 3,2 مگاواتی ساخت شرکت سولار با سوخت گاز طبیعی به مجموعه اضافه شد. توربین دوم، نیروگاه تولید همزمان ۴ 6, مگاواتی، بار پایه موردنیاز برای مجموعه کارخانه به مساحت 2,2 میلیون مترمربع فراهم میکند.

مشخصات این دو توربین به شرح جداول زیر است:

توربین دوم

 

توربین اول

 

Solar Centaur 40TM

 

Northern Power Systems

 

نوع
3,2 MW 3,2 MW ظرفیت
گاز طبیعی گاز لندفیل سوخت

 

سال 2012 دو توربین بادی هرکدام با توان 1,5 مگاوات نیز به مجموعه اضافه شدند که منجر شد کارخانه اس سی جانسون بتواند به کمک این مجموعه کل برق موردنیاز خود را در محل تولید کند.

 

طراحی نیروگاه مقیاس کوچک ترکیبی انرژیهای تجدیدپذیر و واحد آب شیرین کن

در اقلیم های گرم و مرطوب به علت نیاز به تجهیزات خنک کننده، الکتریسیته اصلی ترین منبع انرژی موردنیاز است . نواحی دورافتاده در مناطق گرم و مرطوب معضل تامین پایدار برق و تهیه آب شیرین دارند . بسته به نوع فرآیند، از انرژی الکتریکی یا حرارت برای تهیه آب شیرین از دریا استفاده میشود که در صورت تهیه برق اضافی میتوان از سیستم های آب شیرین کن به عنوان روشی برای استفاده از برق اضافی تولید شده و ذخیره آن بصورت آب استفاده کرد.  سیستم های آب شیرین کن عموما به منبعی پیوسته از انرژی و جریانی پیوسته از آب نیازمند هستند.  البته در سیستم اسمز معکوس برخی فرآیندها میتوانند بطور ناپیوسته و نیمه بار کار کنند بدون اینکه به تجهیزات آب شیرین کن آسیبی وارد شود . به دلیل پایین بودن میزان پیک بار و دشواری حمل و نصب تجهیزات بزرگ، فقط توربین های بادی مقیاس کوچک  )بین100 تا 300 کیلووات(  قابلیت نصب در جزیره را دارند . از جمله مواردی که در انتخاب نوع توربین در این منطقه باید مدنظر قرار گیرد مقاومت نسبت به طوفان است و بر همین اساس توربینNW29  با توان 225 کیلووات و سرعت قطع پایین m/s ۴ انتخاب شده است.

 

جدول 2 مشخصات منطقه برای طراحی نیروگاه مقیاس کوچک و تولید برق و آب

Picture1 - آب شیرین کن خورشیدی و بادی

 

فیلتراسیون و نمک زدایی حرارتی دو رویکرد در واحدهای آب شیرین کن هستند که در روش حرارتی میتوان از کلکتورهای خورشیدی جهت استفاده از انرژی خورشید برای تقطیر آب استفاده کرد . از آنجایی که روش حرارتی خورشیدی نیز نیازمند نصب کلکتورهای خورشیدی در مساحتی به اندازه000 ۴ مترمربع از منطقه است، نهایتا این روش از نظر هزینه مناسب این منطقه نمیباشد. زمانی که هزینه برق پایین است MVC  یا روش متراکم سازی مکانیکی بهترین روش برای استفاده در آب شیرین کن است چون هیچ حرارتی را مصرف نمیکند و در قیمت های بالاتر برق، RO بهترین روش خواهد بود . باتوجه به دلایل ذکر شده، برای این جزیره نهایتا روش MVC مناسب است که این فرآیند با ظرفیت نامی 180 / day قادر به تولید 150 / day آب خواهد بود. هزینه ذخیره سازی آب کمتر از ذخیره سازی برق است، بنابراین تولید آب در زمانی که برق اضافی تولید میشود از جمله مزایای نصب سیستم آب شیرین کن است.  در مناطقی با این اقلیم عموما از تانکرها جهت ذخیره آب استفاده میشود که حداکثر ظرفیت 300 مترمکعب را دارا هستند.

 

معرفی ماژول های استفاده شده در طراحی

در این بخش با هدف طراحی ماژولار یک نیروگاه مقیاس کوچک دور از شبکه، ماژول های مختلف براساس تجهیزات موجود در داخل کشور انتخاب میشوند. با توجه به نمونه های بررسی شده، توربین گازی انتخاب شده از نوع Solar Centaur 40TM است که از توربین های گازی موجود در داخل ایران است.  از سایر دلایل انتخاب این توربین قابلیت استفاده از سوخت ترکیبی گاز طبیعی با گاز لندفیل )با بیش از 50 درصد متان ( به میزان حدود 5 الی 10 درصد کل سوخت طبق نمونه کارخانه اس سی جانسون است.

Untitled 2 1 - آب شیرین کن خورشیدی و بادی

 

ماژول توربین بادی

مزایای استفاده از توربین بادی در سیکل تولید همزمان شامل افزایش راندمان و قابلیت اطمینان و تامین منبع انرژی از منابع دوستدار محیط زیست است . با در نظرگرفتن نسبت ظرفیت بخش تولید همزمان به بخش بادی در نمونه های بررسی شده، ظرفیت پیشنهادی حدودی استخراج شده است.  برای مثال در کارخانه اس سی جانسون با داشتن دو توربین گازی 3,5 مگاواتی به منظور تامین کل برق موردنیاز کارخانه دو توربین بادی مجموعا به ظرفیت 3 مگاوات نصب شده است. اما در این طرح پیشنهادی صرفا به ترکیب دو نوع انرژی اکتفا نشده و به همین منظور توان توربین بادی به میزان بسیار کمتری ) 250 کیلووات ( و با توجه به ظرفیت توربین های بادی رایج در کشور انتخاب شده است . با توجه به دلایل ذکر شده توربین بادی 250 کیلوواتی مدل Wind World W3000 که هم اکنون در تعدادی از نیروگاه های کشور استفاده میشود انتخاب شده است . با در نظر گرفتن بار پایه موردنیاز در هر منطقه، میتوان به تعداد لازم از این توربین های بادی در کنار سیستم تولید همزمان و پنل های فتوولتاییک استفاده کرد . از دیگر علل انتخاب این توربین سرعت قطع پایین  2m/s آن است. چون مناطقی که برای طراحی درنظر گرفته شده میانگین سرعت وزش باد بالایی ندارند.

از انرژی الکتریکی حاصل از ماژول بادی میتوان جهت تامین برق مدار استفاده کرد . بطور کلی توربین های بادی حرکت هوا را به انرژی چرخشی تبدیل میکنند تا به کمک آن انرژی مکانیکی تولیدشده را به یک ژنراتور هدایت و انرژی الکتریکی تولید کنند. توربین ها عمدتاً توسط نیروی پسا و یا توسط نیروی برآ رانده میشوند و این نوسانات و تغییرات سرعت باد نیازمند یک سیستم کنترلی است . سیستم های کنترلی قادرند که توان باد موجود را با نیروی الکتریسیته سیستم آب شیرین کن مطابقت داده و اضافه توانی که در اثر سرعت بسیار زیاد باد حاصل میشود را به سیستم آب شیرین کن انتقال دهند و بدین ترتیب عملکرد پایدار ایجاد کنند که به طور معمول از یک سیستم باتری برای ایجاد این عملکرد پایدار استفاده میشود . در صورت تولید برق اضافی نیز میتوان آن را بصورت آب شیرین ذخیره کرد که این نوع ذخیره سازی بسیار راحت تر و کم هزینه تر از ذخیره برق به وسیله تجهیزات ذخیره سازی است و به تامین آب شیرین محل نیز کمک میکند . از انرژی باد میتوان در فناوری های RO و MED استفاده نمود، اما بیشتر کاربردهای آن مختص فناوری RO است . این فناوری کمترین میزان نیاز به انرژی را دارد که می تواند توسط منابع تجدیدپذیر تامین شود.  همچنین فناوری RO احتیاج به فضای کمتری داشته و فرآیند ساخت آن ساده تر است که به علت همین ویژگیها، RO برای نصب در مناطق دورافتاده و محلهایی که تقاضای آب آنها به طور مداوم تغییر میکند مناسب است.

ماژول خورشیدی

برای استفاده از انرژی خورشیدی تکنولوژیهای مختلفی ابداع شده است . از پراستفاده ترین تکنولوژی ها پنل های فتوولتاییک و سیستم های حرارتی خورشیدی شامل متمرکزکننده های خورشیدی  و کلکتورهای خورشیدی هستند . استفاده از تکنولوژی های حرارتی خورشیدی به صورت ترکیبی با سوختهای فسیلی و سایر انرژیها مزایای قابل توجهی به ارمغان می آورد . به علت کاهش هزینه ها و عدم نیاز به ذخیره ساز در نیروگاه های خورشیدی از یک سو و کاهش مصرف سوخت در نیروگاه های فسیلی و کاهش تولید آلاینده ها از سوی دیگر، ترکیب این دو روش گزینه ایده آلی به نظر میرسد.  در این تکنولوژی، دمای سیال در حال حرکت حتی تا 500 درجه سانتیگراد بسته به سیال مورد استفاده افزایش می یابد . در صورت استفاده از روغن حداکثر دمای سیال 390 درجه سانتیگراد و در صورت استفاده از آب یا نمک مذاب 500 درجه سانتیگراد خواهد بود.

کشور ایران دارای پتانسیل عظیمی برای استفاده از انرژی خورشیدی است . ایران با عرض جغرافیایی24  تا 40 درجه ی شمالی در منطقه ی بسیار مناسبی برای دریافت انرژی خورشیدی قرار دارد. تغییرات تابشی در ایران بین 8,2 kWh/  در روز در جنوب شرقی تا 5,4 kWh/    در یک روز نواحی مرکزی ایران متغیر است و طبق محاسبات میزان ساعات تابش مناسب خورشید در ایران بیش از 2800 ساعت در سال است . به همین منظور ضرورت استفاده از این پتانسیل عظیم به کمک تکنولوژی های مختلف خورشیدی احساس میشود.  از جمله محدودیت های فنی موجود در این راه عدم وجود زمین کافی برای نصب کلکتورها یا پنل های خورشیدی است.  جدول زیر رابطه بین توان لازم و مساحت اشغال شده توسط پنل های فتوولتاییک را برحسب پنلهای موجود در بازار ایران )حدود 320 وات( و شرایط تابش در ایران با شبیه سازی توسط نرم افزار PVsyst در شرایط مختلف بیان میکند.

 Picture2 - آب شیرین کن خورشیدی و بادی

 

طبق جدول 3 واضح است که پنل هایی با توان کمتر مساحت بیشتری را اشغال میکنند و رابطه خطی بین توان پنل و زمین اشغالی وجود دارد . برای این طراحی زمین مورد استفاده پنل ها صاف فرض شده است.

ماژول زیست توده

ایران دارای پتانسیل قابل توجهی در زمینه استفاده از زیست توده به عنوان منبع انرژی است . محدودیت مهم در استفاده از زیست توده، حجم بالای سوخت موردنیاز است.  انتقال و سوزاندن این حجم بالا هزینه گزافی داشته و گاها در تامین منبع پایداری از انرژی مشکل ایجاد میشود. در نتیجه انتخاب زیست توده به عنوان سوخت مکمل در کنار سایر بخشها از جمله تولید همزمان و یا انرژیهای تجدیدپذیر مثل باد جهت رفع نوسانات گزینه ایده آلی به شمار میرود.  اما از آنجاکه برای تولید مقدار اندک انرژی حجم بسیار زیادی از زیست توده موردنیاز است درنتیجه توان تولیدی زیست توده را محدود و نقش زیست توده را به عنوان مکمل در نظر می گیریم.  از روشهای استفاده از زیست توده تولید بیوگاز به کمک هاضم بی هوازی است. در حال حاضر در ایران دستگاههای تولید بیوگاز در تهران، شیراز، مشهد، ساوه و اصفهان ساخته شده یا در حال ساخت هستند . از روشهای بهره گیری از زیست توده در طراحی پیشنهادی، تزریق زیست توده به هاضم است تا نهایتا بیوگاز تولید شده 5 الی 10 درصد کل سوخت تزریق شده به محفظه احتراق را تشکیل دهد.  دبی هوای خروجی از کمپرسور در سیکل برایتون با توربین گازی Solar Centaur 40TM  به میزان  18.7 kg/sو دبی مخلوط سوخت و هوای خروجی از توربین 18,9 kg/s است. بنابراین دبی سوخت تزریق شده به محفظه احتراق 0,2 kg/s است که 5 الی 10 درصد آن را می توان به وسیله بیوگاز تامین کرد.  میزان بیوگاز تولید شده بسته به نوع زیست توده متفاوت است.

ماژول آب شیرین کن

امروزه با توجه به تغییرات اقلیمی و کمبود آب شیرین بخصوص در مناطق گرمسیری، تقاضا برای آب شیرین روند صعودی دارد و نمک زدایی و استفاده مجدد از آب، روشی پایدار برای مواجه با بحران بی آبی یه شمار میرود . برای تولید آب شیرین روشهای مختلفی در ترکیب با انرژیهای تجدیدپذیر ابداع شده است . نمک زدایی خورشیدی میتواند به روش مستقیم با استفاده از کلکتورهای خورشیدی و یا به روش غیرمستقیم از جمله تقطیر ناگهانی چند مرحلهای MSF ، فشرده سازی بخار VC که زیرمجموعه روشهای  MVC است ، اسمزمعکوس RO ، تقطیر غشایی MD ، تقطیر چندمرحله ای MEDو الکترودیالیز با کلکتورهای خورشیدی صورت گیرد.  روشهای مستقیم نسبت به روشهای غیر مستقیم به زمین بیشتری نیاز داشته و بازدهی کمتری دارند ولی با این حال در مقیاس کوچک روشهای مستقیم به دلیل سادگی و هزینه عملیاتی کمتر نسبت به سایر روشها مزیت رقابتی دارند.

در میان فناوریهای خورشیدی حرارتی، استخرهای خورشیدی و کلکتورهای سهموی از رایجترین روشها برای شیرین سازی آب شور به شمار میروند.  در آب شیرین کن های خورشیدی فرایند تبخیر مهم ترین قسمت است که توسط کلکتورهای خورشیدی انجام میشود و به همین منظور انتخاب یک کلکتور مناسب بسیار حائز اهمیت است. کلکتورهای سهموی میتوانند در روشها و فناوریهای مختلف شیرین سازی آب مورد استفاده قرار گیرند، ولی در عمل از این روش به دلیل تولید حرارت و همچنین برق، به صورت گسترده در فرآیندهای تقطیر حرارتی استفاده میشود چون ترکیب این روش با فناوریهایی که نیاز به حرارت بالا ندارند ممکن است مفید نباشد . هزینه عملیاتی این روش به صورت مستقیم به میزان حرارت تولیدی بستگی دارد. در میان جاذبهای خورشیدی، استخرها و صفحات تخت از جمله روشهای ارزان و کلکتورهای سهموی از روشهای گران محسوب میشوند.

در جایی که قیمت زمین گران نیست و زمین زیادی در دسترس است، استخر های خورشیدی به دلیل هزینه عملیاتی کم و توانایی ذخیره سازی انرژی به روشهای دیگر ترجیح داده میشوند و به همین دلیل زمانیکه انرژی حرارتی مورد نیاز نیست، تولید برق با استفاده از استخرهای خورشیدی از نظر اقتصادی قابل توجیه است.  به همین صورت زمانیکه زمین گران است و یا به برق و حرارت بالا نیاز است، جاذبهای سهموی به سایر روشها ترجیح داده میشوند.  در نهایت تصمیم گیری و انتخاب روش مناسب به میزان زیادی به شرایط محل مورد نظر بستگی دارد. استفاده از سیستم نمکزدایی تقطیری خورشیدی به علت کمبود فضا به خصوص در محیطهای شهری و حتی در مناطق دورافتاده، باعث ایجاد مشکل شده و حتی استفاده از آن را ناممکن و غیراقتصادی میکند . در آب شیرین کن های خورشیدی انجام عمل تبخیر با راندمان مناسب بسیار مهم میباشد که این عمل توسط کلکتور خورشیدی در سیستم انجام میشود . هزینه آب شیرین کن های RO نیز در طی 15 سال گذشته به میزان قابل توجهی کاهش یافته است و استفاده از این تکنولوژی در ترکیب با انرژی های تجدیدپذیر باعث کاهش بیشتر هزینه ها خواهد شد. نهایتا از میان تکنولوژی های مختلف شیرین سازی آب با انرژی های تجدیدپذیر، درمقیاس کوچک پراستفاده ترین آنها یعنی سیستم اسمزمعکوس انتخاب شده است که قابلیت ترکیب با توربین بادی و پنلهای فتوولتاییک را دارد. در واقع در یک سیستم ترکیبی بادی خورشیدیRO ، انرژی مورد نیاز پمپ فشار سیستم اسمز معکوس، توسط توربین بادی و پنلهای فتوولتاییک تأمین میشود.

 

یافته ها

کشور ایران دارای چندین نوع اقلیم مختلف با آب وهوای متفاوت است و ارائه صرفا یک نوع طراحی پاسخگوی نیاز همه نقاط کشور نیست . به همین منظور و با کمک اطلاعات هواشناسی نقاط مختلف ایران برگرفته از نرمافزار RETScreen Expert ، طراحی ماژولار پیشنهادی برای نیروگاه ترکیبی ارائه شده است.

 

 

طراحی نیروگاه ترکیبی تولید همزمان خورشیدی، زیست توده و آب شیرین کن در شهر شیراز

طبق استانداردهای بین المللی، اگر میانگین انرژی تابشی خورشید در یک روز بالاتر از 3,5 کیلووات ساعت در مترمربع باشد، استفاده از تکنولوژیهای انرژی خورشیدی نظیر کلکتورهای خورشیدی یا فتولتاییک مقرون به صرفه است.  در بسیاری از نقاط ایران، انرژی تابشی خورشید بسیار بالاتر از میانگین بین المللی است و در برخی نواحی حتی ۷ یا 8 کیلووات ساعت بر مترمربع اندازه گیری شده است که نشان دهنده پتانسیل بالای ایران برای استفاده از انرژی خورشیدی است . به طور متوسط انرژی تابشی خورشید بر سطح سرزمین ایران حدود 4.5 کیلووات ساعت در مترمربع در یک روز است که طبق داده های نرم افزار RETScreen Expert ، میانگین انرژی تابشی خورشید در سطح شهر شیراز d)  KWh/(5.48 است و واضح است که این رقم از میانگین کشوری بالاتر است.

Untitled 3 1 - آب شیرین کن خورشیدی و بادی

 

شهر شیراز دارای پتانسیل عظیمی برای استفاده از انرژی خورشیدی و انرژی زیست توده با توجه به زیرساختهای موجود در این شهر از قبیل یک نیروگاه 250 کیلوواتی متشکل از کلکتورهای خورشیدی به همراه یک نیروگاه زیست توده با توان حدودا 1 مگاوات است )سازمان انرژیهای نو ایران  1393 (. نیروگاه زیست توده شیراز از گاز لندفیل پسماندهای شهری برای تولید برق استفاده کرده و با مصرف بیش از ۴ میلیون مترمکعب زیستگاز در یک سال میتواند تا حدود 8 هزار مگاوات برق تولید کند. در کنار این زیرساختهای موجود و به منظور کاهش هزینه احداث میتوان یک نیروگاه ترکیبی تولید همزمان با توربین گاز Solar Centaur 40TM   3,2 مگاواتی راه اندازی کرد که بصورت مکمل از بیوگاز در فرایند احتراق خود و از انرژی خورشیدی در سیکل ترکیبی برای افزایش راندمان و یا سایر کاربردهای حرارتی استفاده میکند.

نیروگاه حرارتی خورشیدی موجود در شیراز با توان 250 کیلووات متشکل از 48 عدد کلکتور در 8ردیف 6 تایی است . طول هر کلکتور 25 متر و دهانه آن 4.3 متر است و مایع استفاده شده روغن با دمای کارکردی  275 درجه سانتیگراد است. میتوان با استفاده از ظرفیت فعلی نیروگاه دمای گاز پیش از ورود به محفظه احتراق را به 390 درجه سانتیگراد رساند که باقی دما تا رسیدن به دمای ورودی توربین گاز توسط محفظه احتراق تامین میگردد. از آنجاییکه زیرساختهای مربوط به کلکتورهای خورشیدی از قبل در این شهر وجود دارند، بنابراین استفاده از سیستم نمکزدای تقطیری خورشیدی به جهت استفاده از حرارت تولید شده توسط کلکتورها و سوزاندن بیوگاز توجیه پذیر است . همچنین در صورت تولید مازاد حرارت میتوان با تصفیه آب و ذخیره آن به نحوی از حرارت تولید شده استفاده کرد.

برای طرح پیشنهادی، 250 کیلووات یعنی کل ظرفیت نیروگاه کلکتور خورشیدی فعلی شیراز در نظر گرفته میشود که با توجه به ابعاد داده شده معادل حدود 5200 مترمربع است.  با توجه به اندازه های داده شده برای پنلهای معمولی فتوولتاییک و به جهت تولید 200 کیلووات برق، حدود 2000 متر مربع زمین در نظر گرفته میشود . به منظور کاهش هزینه و زمین موردنیاز جهت نگهداری از زیست توده، محل نیروگاه تا حد امکان نزدیک به لندفیل و یا نیروگاه فعلی زیست توده شیراز فرض شده است.

برای احداث نیروگاه در شهر شیراز محدودیت فضا در نظر گرفته نشده است . نهایتا میتوان نیروگاه ترکیبی خورشیدی زیست -توده تولید همزمان با اختصاص زمینی به مساحت حداقل7000 مترمربع با دیاگرامی مطابق شکل ۴ با ظرفیت توان حدود 3650 کیلووات احداث کرد که برای رسم دیاگرام از مراجع  Antonio M. and Pantaleo S. M., 2017  ،  Antonio M. and Pantaleo S. M., 2020   و M. Hassan, 2018  استفاده شده است.

 Untitled 4 1 - آب شیرین کن خورشیدی و بادی

 

طراحی نیروگاه تولید همزمان بادی، خورشیدی، زیست توده در کنار آب شیرین کن در جزیره کیش

با توجه به نمودارهای شکل 5 ، این جزیره پتانسیل خوبی برای نصب توربین های بادی در کنار تولید همزمان و سیستم آب شیرین کن جهت تامین برق و حرارت و آب منطقه دارد . علاوه بر این، با استفاده از زیست توده نه تنها مکملی برای تولید انرژی فراهم میشود بلکه مشکل دفع زایدات در جزیره نیز برطرف میگردد . از جهت مناسب بودن برای نصب توربین باد، میانگین سرعت باد در منطقه مطابق شکل زیر 3.1 m/s است. میانگین سرعت باد در ایران 2.4 m/s و میانگین سرعت باد در مزرعه بادی منجیل 3,5 m/s  است بنابراین با مقایسه میتوان دریافت که این جزیره پتانسیل خوبی برای استفاده از انرژی بادی دارد.

 Untitled 5 - آب شیرین کن خورشیدی و بادی

 

از سوی دیگر مشاهده میشود که سرعت باد در ماه های مختلف تغییرات شدیدی ندارد که این مسئله نکته مثبتی برای این منطقه به حساب می آید.  بیشترین سرعت متوسط باد در فصل بهار، یعنی ماههای مارچ و آپریل که حدودا ماههای فروردین و اردیبهشت را شامل میشود مشاهده شده است، اما در سایر ماهها نیز شرایط مناسبی از نظر وزش باد برقرار است.  میانگین انرژی تابشی خورشید نیز در سطح شهر کیش 5.6 KWh/d) است که نشان دهنده پتانسیل موجود برای نصب پنلهای فتوولتاییک است اما فرض میشود که این جزیره فضای کافی برای نصب کلکتورهای خورشیدی را ندارد و به همین دلیل به نصب پنلها با توان کلی 100 کیلووات اکتفا شده است.

Untitled 6 - آب شیرین کن خورشیدی و بادی

 

برای تعیین نوع سیستم آب شیرین کن این نکته باید مورد توجه قرار گیرد که برای تامین آب شیرین در مقیاس کوچک، بهترین گزینه استفاده از روش اسمز معکوس است که برای این روش برق موردنیاز را میتوان به کمک سیکل تولید همزمان و توربین های بادی و پنل های فتوولتاییک بدست آورد . با توجه به فرمول موجود در مرجع  )سازمان انرژیهای نو ایران1393 ) مساحت موردنیاز برای نصب توربین های بادی برابر تعداد توربین ضربدر مربع توان قطر روتور است . توان پنل های خورشیدی  100 کیلووات ساعت و زیست توده نیز فقط به عنوان سوخت مکمل در هنگام نیاز در نظر گرفته شده است . با توجه به محدودیت فضای موجود در جزیره میتوان صرفا با اختصاص زمینی به مساحت حداقل 1900 مترمربع به احداث نیروگاه ترکیبی بادی-خورشیدی، زیست توده تولید همزمان با دیاگرامی مطابق شکل زیر و ظرفیت حدود 3550 کیلووات به کمک مراجع  Antonio M. and Pantaleo S. M., 2017 Antonio M. and Pantaleo S. M., 2020 ( ) Ivan Postnikov, 2018  A. Pe´ rez-Navarro, 2010  پرداخت.

Untitled 7 - آب شیرین کن خورشیدی و بادی

 

بحث و نتیجه گیری

در این پژوهش، با بررسی مقالات متعدد و مستندات و گزارشات پروژه های واقعی به طراحی ماژولار یک نیروگاه ترکیبی با استفاده از انرژی های تجدیدپذیر در کنار یک سیستم تولید همزمان پرداخته شده است. هدف ارائه طرحی پیشنهادی برای کاربردهای آینده بوده و به همین منظور به جای استفاده از به روزترین تکنولوژی ها، به زیرساختها و تجهیزات موجود در داخل کشور اشاره شده است.  برای بررسی سرعت وزش باد و میزان انرژی تابشی خورشید در نقاط مختلف ایران از نرم افزار RETScreen استفاده شده است که برای امکانسنجی پروژه های انرژی به کار میرود.

موارد زیر مهمترین نتایج حاصل از انجام این پژوهش است:

تکنولوژیهای مورد استفاده درترکیب سیستمهای مختلف انرژیهای تجدیدپذیر بسیار متنوع است و کاربردهای فراوانی در مراکز مختلف مسکونی، تجاری و صنعتی دارند و در پژوهش حاضر فقط به معرفی تعداد محدودی از ماژول ها با در نظر گرفتن محدودیت های موجود پرداخته شده است. با بررسی توربین های گازی استفاده شده در سیستمهای تولید همزمان موجود در دنیا و زیرساختهای موجود در ایران، توربین گازی 3,2 مگاواتی Solar Centaur 40TM انتخاب شده است که قابلیت استفاده از گاز لندفیل به میزان محدود را دارا میباشد.

با توجه به فرض استفاده مداوم از سیکل تولید همزمان و توربین گازی، برای استفاده از سایر تکنولوژی ها تا حد امکان سعی شده است که با در نظر گرفتن پارامترهای مختلف از جمله ظرفیت و مساحت، پیشنهادات قابل قبولی برای سیستم ترکیبی ارائه گردد. به همین منظور از توربین بادی و و پنل فتوولتاییک به عنوان مکملی برای تولید برق و استفاده در سیستم آب شیرین کن از نوعRO ، کلکتورهای خورشیدی به منظور تامین حرارت موردنیاز در سیستم آب شیرین کن تقطیری خورشیدی و گرم کردن سوخت پیش از ورود به محفظه احتراق و زیست توده به منظور تولید بیوگاز و تامین بخشی از سوخت موردنیاز و راه حلی برای دفع زایدات استفاده شده است. با توجه به بررسی اطلاعات آب وهوایی سالانه شامل میزان تابش خورشید و سرعت باد در دو منطقه شیراز و کیش، به ترتیب استفاده از نیروگاه ترکیبی تولید همزمان خورشیدی زیست توده به همراه سیستم آب شیرین کن تقطیری خورشیدی و نیروگاه ترکیبی تولید همزمان بادی زیست توده به همراه سیستم آب شیرین کن اسمز معکوس مورد بررسی قرار گرفت و دیاگرام پیشنهادی ارائه شد.

 

نویسندگان مقاله

آقای دکتر علی مددی

خانم مهندس مینا صالحی مرنی

 

 

مکان یابی احداث نیروگاه خورشیدی براساس تئوری راف و تئوری چشم انداز

(مطالعه موردی استان سمنان)

 

چکیده:

انتخاب مکان یکی از گام های اساسی در ساخت نیروگاه های خورشیدی است که بر ظرفیت تولید برق و منافع اقتصادی-اجتماعی در آینده تاثیر میگذارد. لازم است عوامل بسیاری در انتخاب مکان مانند آب و هوا، زمین شناسی، پذیرش اجتماعی و … در نظر گرفته شود.  با این حال اغلب مطالعات قبلی کمتر فردیت و ابهام اطلاعات تصمیم گیرنده در نظر گرفته شده و فرض میکنند که تصمیم گیرندگان بدون در نظر گرفتن عوامل روان شناختی آنها کاملا منطقی هستند. برای مقابله با این مشکل یک رویکرد یکپارچه بر اساس نظریه راف برای تعیین معیار های مناسب، و تئوری چشم انداز برای انتخاب مکان مناسب پیشنهاد شده است. در نهایت یک مطالعه موردی در مناطق مختلفی از استان سمنان برای انتخاب مکان مناسب با توجه به معیار های برگزیده، انجام شده و مکان مناسب جهت احداث این نیروگاه انتخاب شده است.

 

مقدمه

گرم شدن جهانی کره زمین، امنیت انرژی و مسائل اقتصادی وضعیت را از انرژی سنتی به انرژی تجدید پذیر تبدیل میکند . ثابت شده است که انرژی خورشیدی یکی از منابع قابل اعتماد انرژی برای تولید برق است. انرژی خورشیدی فراوان، آزاد و تمیز است و هیچ نوع آلودگی برای محیط زیست ندارد. خورشید منبع عظیم انرژی، بلکه سرآغازحیات و منشا تمام انرژی های دیگراست .در حدود شش هزار میلیون سال از تولد این گوی آتیشین میگذرد و در هر ثانیه 4.2 میلیون تن از جرم خورشید به انرژی تبدیل میشوند. با توجه به وزن خورشید که حدود 333 هزار برابر وزن زمین است این کره نورانی را میتوان به عنوان منبع عظیم انرژی تا 5 میلیارد سال آینده به حساب آورد . بنابر تحقیقات آژانس بین المللی انرژی، رشد 20 تا 25 درصدی استفاده از انرژی خورشیدی برای تولید انرژی الکتریسیته تا سال 2050 خواهید داشت  . آژانس بین المللی بیان کرده است تا سال 2050 سامانه های انرژی خورشیدی قادر خواهد بود 9000 تراوات ساعت انرژی تولید کند که سالانه از خروج 6 بیلیون تن دی اکسید کربن جلو گیری خواهد شد .بسیاری از جوامع بخصوص کشورهای در حال توسعه به منظور تقویت پایه های توسعه و رفع عدم تعادل بیش از هر زمانی نیازمند برنامه ریزی و شناسایی امکانات و منابع بالقوه شان میباشند .قرار گرفتن ایران برکمربند گرم دنیا و مدار 25 – 40 درجه عرض شمالی، دارای یکی از بالاترین پتانسیل های جذب انرژی خورشیدی است . سالانه با میانگین 280 روز آفتابی در بیش از 90 درصد از اراضی کشور و میزان تابش نور خورشید بین 1800 تا 2200 کیلو وات بر ساعت بر متر مربع در زمره کشور هایی که حداکثر دریافت نور دارند قرار گرفته است. ایران با توجه به اینکه 8 تا 9 ماه سال را از بارش باران بی بهره است و در واقع آسمانی بدون ابر دارد، میتواند بخش بزرگی از انرژی مورد نیاز خود را از تابش نور خورشید تامین کند. این در حالی است که طبق استناد های ثبت شده ارزیابی منابع نفتی ایران بعد از 43 سال، منابع گازی 167سال،زغال سنگ 417 سال دیگر به پایان خواهند رسید . کشور ایران به دلیل رشد جمعیت، بالا رفتن سرانه مصرف انرژی الکتریکی، توسعه بخش های صنعتی،کشاورزی و … میزان تقاضا مصرف این نوع انرژی پیوسته در حال افزایش است.به همین علت امنیت انرژی حکم میکند همواره به دنبال یافتن و استفاده از منابع انرژی تجدید پذیر باشیم. اولین و مهم ترین قدم در بهره گیری انرژی خورشیدی، یافتن مناطق مناسب است. در گذشته هدف اولیه از مکان یابی یک نیروگاه، یافتن محلی بود که نیروی برق مورد نظر را با کمترین هزینه تولید کند و برای کاهش پیچیدگی های طراحی سیستم انتقال نیرو، نیروگاه ها معولا در نزدیک بخش های صنعتی و شهر ها احداث میشدند. بطور کلی معیار های منابع )مانند انرژی خورشیدی(، معیار های اقتصادی )مانند هزینه و سود( و معیار های محیطی )مانند کاهش تخلیه آلاینده ها و کاربری زمین (بیشتر معیار مورد استفاده برای متخصصان و کارشناسان برای ارزیابی یک مکان برای احداث نیروگاه خورشیدی است.

در این پژوهش سه دیدگاه محیط زیست، اجتماعی- فرهنگی، اقتصادی برای شناسایی عوامل موثر درانتخاب مکان مناسب مورد مطالعه قرار گرفته است. این عوامل عبارتند از: 1 – ساعت آفتابی 2 – متوسط دمای سالانه 3 – متوسط بارش سالانه 4 – رطوبت 5 – ارتفاع 6 – فاصله ازجاده های ارتباطی 7 – فاصله از شهر ها 8 – شیب 9 – تعداد روز های گرد و غباری 10 – جهت شیب زمین 11 – فاصله از رودخانه و دریا 12 – معیار های زیست محیطی 13 – گسل 14 – دیگر معیار های اقتصادی- اجتماعی 15 – فاصله از خطوط انتقال نیرو 16 -استاندارد های ایمنی و امنیتی 17 -تعداد روز های ابری در ایران و سایر کشور ها تحقیقات متعددی روی این امر انجام پذیرفته شده است برای مثال ارزیابی چرخه عمر نیروگاه ها، حساسیت و قابلیت اطمینان نیروگاه ها، عملکرد نیروگاه های خورشیدی، مقایسه با دیگر پروژه های نیروگاه خورشیدی، و…که به چند مورد در ذیل اشاره میشود.

 

1 – روشی برای شناسایی و احداث نیروگاه انرژی خورشیدی در مناطق شهری توسعه داد تا هزینه های پیش از نصب،کم تر شود و همچنین پتانسیل واقعی شهری را مشخص کرد. به منظور این کار از سیستم اطلاعات جغرافیایی استفاده کرد و این روش را در سایر نقاط تکثیر کرد.

2 – از 4 معیار مورد استفاده شده : مکان، اوروگرافی،کاربری زمین و آب و هوا برای ارزیابی مناسب بودن مکان ها برای اجرای پروژه انرژی خورشیدی استفاده کردند. در این مطالعه دریافتند که آب و هوا مهم ترین معیار است.

3 – استان اصفهان با معیار میزان ساعت آفتابی در طول یک سال، با هدف مکان یابی نقاط مناسب جهت قرارگیری پنل های خورشیدی برای پژوهش انتخاب شد .این پژوهش ترکیبی از روش های توصیفی-تحلیلی و روش کتابخانه ای است با استفاده از نرم افزار GIS لایه ها تهیه و با برهم گذاری نقاط مستعد در نقشه و از طریق همپوشانی وزنی، مکان های مناسب شناسایی شدند.سپس به روش تاپسیس گزینه های مختلف بررسی و بهترین مکان انتخاب شد. نتایج حاصل نشان داد که 17 درصد از مناطق استان اصفهان وضعیت مطلوبی برای قرارگیری پنل های خورشیدی دارد.

4 – مکان یابی نیروگاه خورشیدی با استفاده از روش تحلیل چند گانه و مطالعه جامع برای اولویت بندی مناطق مختلف جهت احداث نیروگاه خورشیدی انجام داد و در نتیجه پی برد که شهر های شیراز، یزد و بیرجند پتانسیل بالایی برای احداث نیروگاه دارند.

5 – مکان یابی نیروگاه را در استان فارس در دو مرحله مقدماتی و تفصیلی انجام داد. در این مطالعه مدل های بولین، همپوشانی شاخص و فازی را برای تلفیق لایه های اطلاعاتی مورد استفاده قرار دارد.  نتیجه نشان داد که مدل های فازی نسبت به مدل های دیگر از قابلیت انعطاف بالایی برای مدل کردن مدل های منطقی و تاثیرات متقابل پارامتر ها بر همدیگر و مکان یابی برخوردار است.

 

یک روش مبتنی بر تئوری چشم انداز برای انتخاب محل نیروگاه خورشیدی:

برای انتخاب مکان نیروگاه، یک روش تاپسیس مبتنی بر تئوری مجموعه راف و نظریه چشم انداز پیشنهاد شده است. تئوری مجموعه راف بوسیله دقت متغییر در فرآیند تصمیم گیری می تواند ذهنیت ها و عدم قطعیت ها را تغییر دهد. تئوری چشم انداز با در نظر گرفتن عوامل روان شناختی تصمیم گیرندگان، در شریط عدم قطعیت به آنان کمک میکند . نظریه چشم انداز شامل دو قسمت می باشد:

1 – تعیین اوزان معیارها 2 – رتبه بندی مکان ها با روش بسط داده شده

تعیین اوزان معیارها:

در این مرحله، وزن معیارها از طریق ارزیابی مستقیم معیارها محاسبه می شوند.  مراحل محاسبات به شرح زیر است:

قدم اول : تعیین اهمیت کریسپ هر معیار

چندین مکان نیروگاه خورشیدی و معیارهای ارزیابی توسط متخصصان گردآوری شده است سپس، آنان برای میزان اهمیت معیارها، امتیازات 1 – 10 در نظر می گیرند. هر چه امتیاز بالاتر باشد معیار مهم تر می باشد امتیاز 1 نشان دهنده کمترین میزان اهمیت و امتیاز 10 نشان دهنده بیشترین اهمیت می باشد . بر این اساس ارزش های ارزیابی اهمیت هر یک از معیارها از نظر متخصصان را میتوان به دست آورد.

قدم دوم:  تبدیل کریسپ به فواصل راف

تئوری مجموعه راف یک ابزار ریاضی موثر برای دستیابی اطلاعات غیردقیق و نامشخص بدون فرضیات اضافی می باشد . اطلاعات غیردقیق در فرآیند تصمیم گیری را میتوان با یک جفت از مفاهیم دقیق بر اساس تقریب پایین و بالا در تئوری مجموعه راف ها به دست آورد . ممکن است به دلیل تجربه ودانش متفاوت متخصصان، با درجه متفاوتی از ابهام، در نظر کارشناسان مواجه شویم برای مشخص کردن درجه تغییر، پارامتر دقت متغییر که در بازه صفر و یک تعریف می شود در نظر گرفته میشود.  بنابراین در این مرحله، باید عدد کریسپ معیارها را به شکل عدد راف تبدیل کرد.

 

منطقه مورد مطالعه:

استان سمنان بین طول های جغرافیایی ″′15 °55 53 طول خاوری و ″5 ′14 °35 عرض شمالی با مرکزیت شهرستان سمنان واقع شده است. و مساحتی برابر با 97491 کیلومتر مربع، 5 / 9 درصد مساحت کل کشور را شامل میشود و از نظر مساحت ششمین استان ایران است . استان سمنان هم اکنون دارای 7شهرستان، 18 شهر، 11 بخش و 29 دهستان است.

عرصه های کویری استان سمنان به دلیل واقع شدن روی کمربند خورشیدی مستعد بهره برداری سلول های خورشیدی است و براساس آمار اداره کل هواشناسی سمنان، استان سمنان از 365 روز سال، 325 روز هوای آفتابی دارد و به عبارتی این استان در حدود سه هزار ساعت در سال از هوای صاف بهره مند است . در زمان حاضر 100 کیلووات برق تجدید پذیر در استان سمنان تولید می شود که این رقم چندان قابل قبول نیست .

نه منطقه برای این آزمایش انتخاب شده است که عبارتند از: سمنان، دامغان، گرمسار، ایوانکی، شاهرود، میامی، رضوان، بیارجمند، شهمیرزاد

Untitled 1 - مکان یابی احداث نیروگاه خورشیدی

شکل 1 .مناطق انتخابی جهت ارزیابی

از 3 نفر شامل یک سرمایه گذار، یک کارشناس زمین شناسی و یک کارشناس هوا شناسی برای ارزیابی و وزن دهی معیار های انتخابی استفاده شده است.در جدول 2 به تمامی این معیار ها اشاره شده و اهمیت هر یک در جدول 2 از نظر کارشناسان بررسی شده است.

 

1 – ساعت آفتابی :  میزان تابش خورشید در مناطق مختلف ، نقش کلیدی در عملکرد فنی و اقتصادی نیروگاه خورشیدی ایفا میکند.
 2 – متوسط دمای سالانه : درنظرگرفتن اثر دما در فرآیند انتخاب محل احداث نیروگاه خورشیدی، باعث کاهش هدررفت سرمایه و افزایش راندمان نیروگاه خورشیدی میشود. شکل (2)
 3 – متوسط بارش سالانه :

4 – رطوبت

گرچه بارش باران سالانه یک پارامتر هیدرولوژی مهم محسوب میشود، میزان بارش بسیار زیاد باران میتواند یک پارامتر مهم در محل احداث نیروگاه خورشیدی باشد؛

چراکه رطوبت بالا میتواند با جذب و یا بازتاب نور خورشید، میزان تابشی که به سطح ماژول های نیروگاه خورشیدی میرسد را کاهش دهد. ( شکل3 )

 5 – ارتفاع به دلیل نازکترشدن لایه اتمسفر، در محل های با ارتفاع بیشتر از سطح دریا شدت تابش افزایش می یابد. از سوی دیگر، به دلیل کاهش دما در ارتفاعات بالاتر، عملکرد ماژول های فتوولتاییک نیز بهبود پیدا میکند. هزینه انتقال تجهیزات، کارگر و…  کاهش پیدا میکند، که درنتیجه برای راه اندازی نیروگاه مناسب نخواهد بود . ( شکل 4)
6 – جاده های ارتباطی

7 – فاصله مناطق مسکونی

مناطق روستایی و شهری با دربرداشتن مراکز شلوغ میتوانند هزینه انتقال و توزیع برق را کاهش دهند.  به دلیل صرفه جویی در هزینه ها، سودآوری نیروگاه خورشیدی و نرخ بازگشت سرمایه در این مناطق افزایش پیدا میکند . همچنین، قرارگیری نیروگاه های برق تجدیدپذیر در مجاورت مناطق شهری میتواند آلودگی ناشی از تولید برق فسیلی در نزدیکی محل زندگی انسانها را کاهش دهد.
 8 – شیب : شیب زمین یک پارامتر ژئوموروفولوژیکی در مطالعه محل احداث نیروگاه است که به طور چشمگیری بر پایداری محل نصب نیروگاه اثرگذار است . شیب زمین میتواند روی هزینه عمرانی نیروگاه اثر مستقیم داشته باشد . با افزایش میزان شیب، هزینه تسطیح زمین و ساخت سازه نگهدارنده پنل ها افزایش می یابد . بنابراین، بهتر است که محل مورد نظر جهت ساخت نیروگاه ، صاف و دارای شیب اندک باشد . شیب اقتصادی برای محل احداث نیروگاه خورشیدی بین 0 تا 3 درجه است . ( شکل 5)
9 – جهت شیب اگر محل احداث نیروگاه خورشیدی در نیمکره شمالی زمین قرارداشته باشد )مانند ایران(، بهترین جهت برای نصب ماژولهای فتوولتاییک به سمت جنوب است . بنابراین، بهتر است که جهت شیب زمین به سمت جنوب باشد.  اگرچه، این بدین معنا نیست که دیگر جهت های شیب زمین برای نصب ماژولهای فتوولتاییک مناسب نیست، بلکه تنظیم و نصب پنل های خورشیدی در این زمین ها دشواری و پیچیدگی کمتری خواهد داشت.  (شکل (6
10 – روز های غباری مناطق صنعتی و معادن و آلودگی ناشی از فعالیتها همچون گردوغبار میتواند اثر منفی روی عملکرد پنلهای از طریق جذب و بازتابش پرتوهای خورشید، داشته باشد.این ذرات 15درصد از انرژی موج خورشید را جذب میکند. از همینروی رعایت فاصله 500 متری از معادن و مناطق صنعتی پیشنهاد میشود.
11 – فاصله از رودخانه و به دلیل نیاز به محافظت از محیط زیست اکولوژیکی رودخانه ها، دریاچه ها و دیگر منابع آبی، لازم است که نیروگاه های برق با فاصله از این مناطق ساخته شوند. براساس مدل بولین فاصله نیروگاه با رودخانه و دریاچه باید 200 متر باشد. البته رعایت این فاصله باعث افزایش ایمنی نیروگاه در مقابل خطر وقوع سیل نیز خواهد شد
 12 – زیست محیطی به دلیلی خشکی برخی مناطق، رعایت فاصله 200 متری از پارک های طبیعی و سایتهای گردشگری و فاصله 500 متری از مراتع و جنگلها باید جهت تعیین محل ساخت نیروگاه، در نظر گرفته شود.  فاصله ایمن تا محل دفن زباله برای احداث نیروگاه با هدف اطمینان از حفظ سلامت کارکنان نیروگاه، ضروری است. این موضوع همچنین برای جلوگیری از کاهش عملکرد پنل های خورشیدی به دلیل انباشتگی ذرات معلق در هوا، اهمیت دارد.
13 – گسل این موضوع به عنوان یک ویژگی ژئولوژیکی خطرناک در فرآیند انتخاب زمین مناسب ، برای ساخت نیروگاه ، مدنظر قرار میگیرد. ریسک تخریب سازه نیروگاه در نزدیکی گسل های زمین بسیار بالا است . ازاینرو، نه تنها ساخت سکونت گاه انسانها بلکه احداث نیروگاه در فاصله ای مناسب از گسل های زمین، امری ضروری است.
14 – معیار های اقتصادی-اجتماعی احداث و گسترش نیروگاه های خورشیدی با هدف کمک توسعه پایدار مناطق صورت میگیرد.  از اینرو، تخریب زمین های کشاورزی و باغات قابل کشت برای نصب سیستم های خورشیدی منطقی نیست . قابل توجه است که زمین های کشاورزی، باغات و مراکز پرورش آبزیان که منبع درآمد مردم محلی هستند نباید برای احداث و توسعه نیروگاه خورشیدی دچار آسیب شوند.  بنابراین، حفظ حریم این مناطق و رعایت فاصله مناسب میتواند از تنش های بعدی با اهالی محلی جلوگیری کند . با این حال، زمین های بایر میتواند گزینه مناسب برای راه اندازی نیروگاه خورشیدی باشند.
 15 – فاصله از خطوط

انتقال نیرو

برق تولیدی هر نیروگاه برای توزیع، نیاز به خطوط انتقال دارد . فاصله نیروگاه از خطوط انتقال برق اهمیت بسیاری دارد زیرا که این خطوط باعث بالا بردن هزینه پروژه شده و همچنین تلفات برق تولید شده را زیاد میکند.
16 – استاندار های ایمنی به منظور حفظ حریم مناطق نظامی و امنیتی، در نظر گرفتن فاصله 1000 متری تا این مراکز و  فاصله 3000 متری  از فرودگاه ها باید رعایت شود.
17 – روزهای ابری ابرها میتوانند 21درصد انرژی موج خورشیدی را جذب کنند.

جدول 3

 

Untitled 2 - مکان یابی احداث نیروگاه خورشیدی

Untitled 3 - مکان یابی احداث نیروگاه خورشیدی

بدست آوردن اوزان معیار و رتبه بندی مکان ها:

ابتدا اهمیت قطعی معیارها توسط کارشناسان جمع آوری شده است )جدول ( 3با در نظر گرفتن ذهنیت و ابهام متخصصان در تصمیم گیری، اهمیت کریسپ با توجه به معادلات به شکل عدد راف تبدیل شده است.  علاوه بر این مقادیر قطعی متغیر راف و مقادیر وزنی برای سود و زیان گرد آوری شده است. این 17 معیار دارای درجه متفاوتی می باشند. معیار ساعت آفتابی و متوسط دما که امتیاز گروه بالایی دارند هر دو معیار مهم بوده و نمرات اهمیت ساعت آفتابی و متوسط دما به ترتیب 9.655 و 8.117می باشد.

با دقت بالا متوجه میشویم که با توجه اطلاعات در دسترس و نظرات کارشناسان در خصوص معیارها، منطقه سمنان به عنوان بهترین مکان جهت ساخت نیروگاه خورشیدی انتخاب شده است.

 

بحث و نتیجه گیری

توسعه انرژی نو یکی از شاخص های مهم در توسعه اقتصادی است.  از لحاظ بعد اقتصادی، اجتماعی، فرهنگی، زیست محیطی و سازمانی نقاط قوت و دلایل مهمی برای استفاده از انرژی خورشیدی وجود دارد.  در این مطالعه روشی براساس تئوری چشم انداز، نظریه راف و روش تاپسیس و با استفاده از آمار آب و هوایی و اطلاعات جغرافیایی استان سمنان، برای انتخاب مکان مناسب جهت احداث نیروگاه خورشیدی استفاده شده است.  این روش نه تنها عقلانیت محدود کارشناسان را اداره میکند بلکه نگرش های ریسک کارشناسان در فرایند تصمیم گیری را مورد توجه قرار میدهد . از آنجایی که تصمیمات افراد با ابهام و تناقض هایی درگیر است و همچنین به دلیل عقلانیت محدود کارشناسان، ممکن است کارشناسان نتوانند عملکرد مناسبی را در امتیاز دهی معیار ها داشته باشند و در نتیجه با انتخاب های نامناسب منجر به تحمیل هزینه های جبران ناپذیری شوند. به منظور کاهش این ضرایب خطا، از تئوری راف اسفاده شد.در تئوری راف با استفاده از دقت متغیر a و تغییرات آن، تغییرات اولویت بندی مکان ها را تحت شرایط ابهام و نادقیق را میتوان مشاهده کرد.

تحلیل حساسیت:

برای بررسی تاثیر سطوح مختلف دقت متغیر بر رده بندی نهایی مکان ها یک آنالیز حساسیت با a های متفاوت انجام شده است . همان طور که در شکل مشاهده می شود سمنان و رضوان به ترتیب به عنوان بهترین و بدترین مکان با در نظر گرفتن این موضوع که هیچ ابهامی در نظر کارشناسان وجود ندارد( a = 0) به ازای دقت متغیر های متفاوت ضریب نزدیکی مکان ها در شکل 7 مشخص شده است.

Untitled 4 - مکان یابی احداث نیروگاه خورشیدی

نویسندگان مقاله

آقای مهندس رسول عبدالمحمدی ، آقای مهندس علی رهنمای شلمانی ، خانم دکتر دنیا رحمانی ،آقای دکتر امیرخاکباز

چکیده

امروزه مشکلات محیط زیستی قابل توجه سوخت های فسیلی موجب شده است که توجه بسیاری از جوامع بشری به سمت استفاده از انرژی های تجدیدپذیر معطوف شود. در میان منابع انرژی تجدیدپذیر استفاده از انرژی خورشیدی و فناوری فتوولتائیک در سالهای اخیر رشد چشمگیری داشته است. استفاده از فناوری فتوولتائیک نیازمند مساحت زمین زیادی است و این امر موجب شده است که کشورهایی مانند چین به دلیل عدم وجود زمین کافی به استفاده از سیستمهای فتوولتائیک شناور روی بیاورند.  سیستمهای فتوولتائیک شناور مزایای متعددی از جمله بازده تولید انرژی الکتریکی بالاتر، کاهش تبخیر آب، بهبود کیفیت آب با جلوگیری از رشد جلبکها و نیاز به تمیزکاری کمتر را دارا میباشند. در این تحقیق به بررسی سیستمهای خورشیدی شناور به خصوص در ایران پرداخته شده است.  نتایج این بررسی نشان میدهد که راندمان تبدیل انرژی خورشیدی به انرژی الکتریکی در سیستمهای فتوولتائیک شناور 10 الی 15 درصد بیشتر از سیستمهای روی زمین است.  همچنین بسته به میزان پوشش سطح آب توسط پنلهای خورشیدی شناور، استفاده از سیستمهای فتوولتائیک شناور میتواند موجب کاهش تبخیر آب تا 80 درصد شود.  از دیدگاه اکولوژیکی، در استفاده از پنلهای خورشیدی شناور باید میزان پوشش سطح آب مقداری بهینه باشد تا هم از رشد بی رویه جلبکها جلوگیری شود و هم جمعیت قابل قبولی از جلبکها که برای اکوسیستم آب ضروری است تأمین گردد . همچنین بررسی حاصل از مطالعات اقتصادی نشان میدهد که هزینه سرمایه گذاری نیروگاه های خورشیدی شناور تقریبا 25 درصد بیشتر از نیروگاه های خورشیدی روی زمین میباشد. در پایان، نتایج حاصل از این تحقیق نشان میدهد که استفاده از سیستم فتوولتائیک شناور در کشور ایران و به خصوص در مناطق جنوب کشور ارزشمند خواهد بود.

1646409634289 - سیستم فتوولتائیک شناور

مقدمه

امروزه بیش از 81 درصد کل انرژی مصرفی جهان و بیش از 95 درصد انرژی مصرفی در ایران را سوخت فسیلی تأمین میکند. با این حال انرژی های فسیلی، بخصوص نفت و زغال سنگ، باعث ایجاد چالشهای گسترده زیست محیطی و اقتصادی برای کشورها و بطور کلی جوامع بشری شده اند . به عنوان نمونه مشکلاتی نظیر گرمایش زمین، آلودگی هوا و تغییرات آب و هوایی، ناشی از مصرف زیاد سوختهای فسیلی است. از طرفی مشکل آلودگی هوا نیز از طریق تأثیر بر سلامتی انسان و بسیاری از فعالیتها مانند کشاورزی میتواند هزینه های زیادی را به دولتها تحمیل کند.  با توجه به مشکلات مذکور سوختهای فسیلی، رشد تقاضای انرژی، استفاده بی رویه از منابع انرژی فسیلی و همچنین پایان پذیر بودن منابع نفتی و گازی کشور، میبایست از هم اکنون به فکر انرژیهای جایگزین بود. در حال حاضر مهمترین انرژیهای تجدیدپذیر دردسترس انرژی های باد، برق آبی، بایو مس و خورشیدی میباشند که در میان این منابع جایگزین، انرژی خورشیدی در سالهای اخیر مورد توجه بسیاری قرار گرفته است و با توجه به موقعیت جغرافیایی و شرایط اقلیمی ایران از پتاسیل بسیار بالایی جهت بومی سازی در کشور نیز برخوردار است. تبدیل تابش مستقیم خورشید به شکلی از انرژی که قابل استفاده باشد، به چندین روش قابل انجام است که یکی از مهمترین این روشها استفاده از سیستمهای فتوولتائیک می باشد.

1646409634305 - سیستم فتوولتائیک شناور

رایگان و پایان ناپذیر بودن منبع انرژی خورشیدی، قابلیت استفاده در ظرفیتهای بالا، ذخیره سازی آسان، هزینه نگهداری و عملیاتی پایین و بی خطر بودن از نظر محیط زیستی موجب شده که در سالهای اخیر توجه ویژه ای به این سیستم های فتوولتائیک در جهان شود.  با وجود مزایای فراوان سیستمهای فتوولتائیک، استفاده از این سیستمها در کشورهایی که دارای زمین کافی برای احداث نیروگاه خورشیدی نمیباشند کمی چالش برانگیز است.  به طور کلی بازده پنل های خورشیدی نسبتا پایین و در حد 18 تا 21 درصد میباشد این بدین معنی است که برای یک نیروگاه 1 مگاواتی به زمینی به مساحت حداقل 15000 متر مربع نیاز است که این موضوع به خصوص برای کشورهای صنعتی و توسعه یافته شاید از نظر اقتصادی قابل قبول نباشد،  زیرا از زمین مورد نظر میتوان برای مصارف دیگر مانند کشاورزی استفاده کرد. یکی از راه حلهای موجود برای برطرف کردن این مشکل استفاده از سیستمهای فتوولتائیک شناور (FPV)بر روی سطح آب میباشد که در سالهای گذشته مورد توجه بسیاری قرار گرفته است. در این روش از پنلهای خورشیدی بر روی سطح مخازن آب، تصفیه خانه ها، تالاب ها، دریاچه ها و … استفاده میشود.  استفاده از سیستمهای فتوولتائیک شناور دارای مزایایی مانند بازده بالاتر تبدیل انرژی خورشیدی نسبت به پنلهای روی زمین، کاهش تبخیر آب و کاهش رشد جلبک ها میباشد.  همچنین میتوان از سیستمهای خورشیدی شناور در ترکیب با نیروگاه های برق آبی استفاده کرد و از مزایای آن بهره برد. در این تحقیق به بررسی فنی و اقتصادی سیستم فتوولتائیک شناور و اثرات مثبت و منفی این سیستم بر محیط زیست پرداخته میشود.

1646409634325 - سیستم فتوولتائیک شناور

 

سیستمهای فتوولتائیک شناور

به طور کلی سیستمهای فتوولتائیک از نظر مکان احداث به سه دسته تقسیم میشوند:

  1. سیستم های فتوولتائیک روی زمین
  2. سیستم های فتوولتائیک روی پشت بام
  3. سیستمهای فتوولتائیک شناور که در این میان سیستمهای خورشیدی شناور از دو مورد دیگر فناوری جدیدتری میباشد . تکنولوژی پنل های شناور برای اولین بار در سال  2007 با احداث یک نیروگاه 20 کیلوواتی در آیچی ژاپن مطرح شد و پس از گذشت تنها دو سال ظرفیت تولیدی این فناوری در جهان به 1 مگاوات رسید . آمار نشان میدهد که در سال 2015 ظرفیت تولید سیستمهای فتوولتائیک شناور 65 مگاوات بوده است و این مقدار در سال 2017 و 2018 به ترتیب به 585 و 1100 مگاوات رسیده است که حاکی از رشد سریع این فناوری در سالهای اخیر میباشد.

1646409634347 - سیستم فتوولتائیک شناور

 

همانطور که در شکل 1 مشاهده میشود پراکندگی فناوری سیستمهای خورشیدی شناور در جهان تا سال 2017 نشان میدهد که در این زمینه کشور چین پیشقدم بوده و 76 % از ظرفیت تولید موجود را به خود اختصاص داده است. پس از چین، ژاپن و آسیای شرقی )به ویژه کره جنوبی( عملکرد خوبی در این زمینه داشته اند.  اخیرا کشورهایی مانند هند و کشورهای نواحی استوایی نیز در این بخش سرمایه گذاری زیادی داشته اند. بزرگترین نیروگاه پنل های خورشیدی شناور در دنیا در سال 2017 با ظرفیت 40 مگاوات در شهر هواینان در کشور چین افتتاح شد )شکل . ( 2  این نیروگاه از 160 هزار پنل خورشیدی که به یکدیگر متصل شده اند تشکیل شده است و مساحتی معادل 800 هزار متر مربع از سطح یک دریاچه مصنوعی را پوشش میدهد و قادر به تأمین برق یک شهر کوچک و نیاز حدود 15000 خانوار میباشد . در ایران نیز کاربرد سیستمهای خورشیدی شناور شامل موارد محدودی میباشد. یکی از این موارد نیروگاه خورشیدی شناور در مجتمع پتروشیمی مهاباد میباشد.  ظرفیت این نیروگاه روزانه 200 کیلو وات ساعت است، که در صورت تکمیل طرح و اجرای فاز دوم، این ظرفیت به نیم مگاوات برق هم میرسد.  از مزایای این طرح علاوه بر جلوگیری از تبخیر آب، بهبود 15 درصدی خنک کاری در سطح آب است.  همچنین این نیروگاه خورشیدی قرار است در فاز دوم برق مورد نیاز 400 خانوار روستایی را تأمین کند )”شبکه اطلاع رسانی نفت و انرژی شانا,” 1399 (. این پروژه نشان میدهد که در صورت توسعه نیروگاه های خورشیدی شناور در کشور میتوان از ظرفیت آنها برای تولید برق مورد نیاز مجتعهای صنعتی کشور نیز استفاده کرد.

 

Untitled 1 - سیستم فتوولتائیک شناور

شکل 1 : پراکندگی فناوری سیستم های خورشیدی شناور در جهان

 

 

 

Untitled 2 - سیستم فتوولتائیک شناور

شکل 2 : بزرگترین نیروگاه خورشیدی شناور در چین

 

 

شکل 3 پراکندگی نیروگاه های خورشیدی شناور را بر اساس ظرفیت نیروگاه نشان میدهد که مشاهده میشود بخش اعظم ظرفیت تولیدی موجود مربوط به نیروگاه های دارای ظرفیت بالای 15 مگاوات میباشد که این امر بیان کننده قابلیت استفاده از این فناوری در مقیاس های بزرگ است.

 

Untitled 3 - سیستم فتوولتائیک شناور

شکل 3 : توزیع نیروگاه های خورشیدی شناور در دنیا بر اساس ظرفیت نیروگاه

 

 

استفاده از پنلهای شناور فقط محدود به دریاچه ها نمیشود بلکه در هر جایی که آب موجود باشد مانند تصفیه خانه های آب و پساب، مخازن آب، کانال ها و … میتوان از این سیستم استفاده کرد. با توجه به امکان خنک سازی پنلها توسط آب موجود، بازده پنلهای شناور میتواند 10 تا 12 درصد از پنلهای زمینی بالاتر هم برود. این مورد در تحقیق ساکرامنتو و همکاران نیز تأیید شده است، نتایج این تحقیق نشان میدهد که استفاده از پنل های شناور به طور میانگین موجب افزایش 5 / 12 درصدی بازده تبدیل انرژی خورشیدی میگردد ( do Sacramento et al., 2015 ). سیستمهای خورشیدی شناور با پوشش سطح آب از تبخیر آب نیز جلوگیری میکنند. از نظر تمیزکاری نیز از آن جایی که پنلهای شناور از خشکی دور هستند مشکل نشستن گرد و خاک بر آنها را بر خلاف پنل های زمینی نخواهیم داشت و به همین دلیل تمیزکاری کمتری نیاز خواهند داشت _ _Gorjian et al., 2021 در کنار تمام مزایایی که پنلهای شناور دارند، این سیستمها دارای معایبی نیز میباشند. برای مثال املاح موجود در آب میتواند بر اجزای سازنده و عملکرد پنل خورشیدی اثر منفی داشته باشد و موجب خوردگی شود، تمیزکاری و سرویس پنلهای شناور ممکن است سخت تر باشد و همچنین انتقال ایمن انرژی تولیدی از سیستم های شناور به زمین چالش برانگیز خواهد بود. در استفاده از پنلهای شناور در دریا و آب های آزاد باید به این نکته توجه کرد امواج دریا و جذر و مد میتواند اثرات مخرب بر عملکرد سیستم داشته باشد و در نتیجه نیازمند هزینه ها و نظارت بیشتر خواهد بود.

1646409634366 - سیستم فتوولتائیک شناور

 

3 آثار زیستی و محیط زیستی سیستم های فتوولتائیک شناور

 

 1-3 تبخیر آب

طبق آمارها، متوسط میزان بارندگی سالانه جهان حدود 850 میلیمتر و این مقدار در ایران 250 میلیمتر و چیزی کمتر از یک

سوم متوسط میزان بارندگی سالانه جهان است. این در حالی است که متوسط ظرفیت تبخیر سالانه در جهان 700 میلیمتر و

در ایران برابر با 2100 میلیمتر است و این موضوع نشان میدهد که تبخیر سالانه در ایران سه برابر متوسط تبخیر سالانه جهانی است لذا محدودیت و کمبود منابع آبی در ایران نسبت به جهان بسیار حاد و جدی تر است )”بحران تبخیر و هدر رفت آب در ایران و راهکارهای مقابله با آن “(. با توجه به مشکل کمبود آب در کشور میتوان گفت که مهمترین مزیت سیستم های خورشیدی شناور برای کشور ما جلوگیری از تبخیر آب در اثر پوشش سطح آب توسط پنل ها میباشد که به حفظ منابع آب کشور )از جمله مخازن سدها( کمک بسیاری میکند. استفاده از پنل های شناور موجب میشود سرعت باد روی سطح آب به شدت کاهش پیدا کند علاوه بر این میزان انرژی دریافتی توسط آب به دلیل جذب توسط پنل ها بسیار کم میشود از طرفی تابش فروسرخ ناشی از گرم شدن پنل بیشتر از سطح روی آن که به رنگ سیاه است منتشر میشود تا سطح پشتی سفید.  همه این عوامل روی هم رفته موجب میگردد که تبخیر آب کاهش پیدا کند و این به حفظ منابع آب کمک بسیاری مینماید.  نتایج تحقیقات گذشته نشان میدهد که با پوشش سطح 80 تا 95 درصد، تبخیر آب به اندازه 50 تا 80 درصد کاهش پیدا میکند.( P. Rosa-Clot, 2020)

بر اساس مطالعات انجام شده توسط اسکاوو و همکاران، تنها پوشاندن 30 درصد از سطح حوضچه ها به کمک پنلهای خورشیدی میتواند تا 49 درصد از تبخیر آب جلوگیری کند  (Scavo, Tina, Gagliano, & Nižetić, 2020). همچنین در تحقیق دیگری که در استرالیا انجام شده است، به کمک مدل Penman-Monteith کاهش 90 درصدی تبخیر آب به واسطه پوشش سطح آب توسط پنلهای شناور تخمین زده شده است .

1646409634379 - سیستم فتوولتائیک شناور

 

2-3 اثر گلخانه ای

به طور کلی میتوان گفت پنلهای خورشیدی 95 تا 97 درصد تابش خورشید )مستقیم و پخشی( را جذب میکنند، این موضوع

تبعاتی را برای موازنه انرژی کره زمین دارد زیرا میزان جذب انرژی توسط پنلهای خورشیدی بیشتر از سطح زمین می باشد. از

تمام انرژی ای که پنلها دریافت میکنند تنها 10 تا 20 درصد آن تبدیل به الکتریسیته میگردد و بخش اعظم آن 90 – 80

درصد صرف گرم کردن پنل میشود که این انرژی در نهایت به صورت تابش فروسرخ ) گرما(  منتشر شده و جذب این تابش

توسط گازهای گلخانه ای موجب افزایش گرمایش زمین میگردد.  علی رغم اینکه استفاده از انرژی خورشیدی و کاهش مصرف

سوخت های فسیلی خود تأثیر بسزایی در کاهش گرمایش زمین دارد، اما باید به موضوعِ اثر گلخانه ای سیستم های معمول

فتوولتائیک نیز توجه کرد. چراکه اگر چه در حال حاضر سهم آن در گرمایش جهانی ناچیز میباشد اما با توجه به توسعه روزافزون استفاده از پنلهای خورشیدی و سرمایه گذاری های زیاد در این زمینه احتمال افزایش سهم این تکنولوژی در گرمایش جهانی وجود دارد. یکی از بهترین راه حلها برای برطرف کردن این مشکل استفاده از پنلهای شناور است زیرا درصد بازتاب نور آب، پایین و تقریبا هم اندازه پنل های خورشیدی میباشد. در نتیجه استفاده از این پنلها بر روی سطح آب تغییر قابل توجهی در موازنه انرژی جهانی ایجاد نمیکند( P. Rosa-Clot, 2020 .)

1646409634394 - سیستم فتوولتائیک شناور

 

3-3 بررسی آثار سیستم فتوولتائیک بر اکولوژی آب

در استفاده از سیستمهای خورشیدی شناور، اکولوژی آب موضوعی است که حتما باید به آن توجه شود. یکی از مشکلاتی زیستی که مخازن آب و دریاچه سدها با آن روبه رو هستند رشد جلبکها است.  به طور کلی جلبکها برای رشد خود نیاز به CO2، نور و مواد مغذی )عمدتا فسفر و نیتروژن( دارند . لذا میتوان گفت که تحت تابش خورشید رشد آنها بیشتر نیز میشود. جلبکها از طریق تولید اکسیژن به بهبود کیفیت آب کمک میکنند اما رشد و افزایش جمعیت بیش از حد آنها مشکلاتی را نیز ایجاد میکند . به طور کلی جلبکها عمر کوتاهی دارند و پس از مرگ توسط میکروارگانیزم های موجود در آب تجزیه میشوند، طی فرایند تجزیه جلبکها اکسیژن آب مصرف شده و در نتیجه شرایط بی اکسیژنی ایجاد میشود. تجزیه جلبکها علاوه بر رها کردن مواد سمی مشکلاتی از جمله کاهش تنوع زیستی آب، مرگ برخی از آبزیان، ایجاد رنگ و بوی نامطبوع و نیاز به تصفیه آب را با خود به همراه دارد،. استفاده از پنلهای شناور مشکل جلبکها را به طور کامل حل نمیکند اما تا حدی میتواند این اثر را با جلوگیری از رسیدن نور خورشید کاهش دهد. البته از طرفی وجود مقدار قابل قبولی از جلبکها و میکروارگانیزم ها برای اکوسیستم آب ضروری است و این میکروارگانیزم ها برای فعالیت و ادامه حیات خود نیازمند دریافت نور خورشید هستند. لذا سطحی از آب که تحت پوشش پنلهای خورشیدی قرار میگیرد باید مقداری بهینه داشته باشد تا هم از کمبود اکسیژن و پیامدهای آن جلوگیری شود و هم سطح مناسبی از جلبک را تأمین کند . درصد پوشش پیشنهادی سطح مخازن سدها توسط پنلها میتواند چیزی در حدود 40 تا 60 درصد باشد که غلظت قابل قبولی از جلبکها را تأمین میکند و هم از هدر رفت انرژی جلوگیری میکند ( Gorjian et al., 2021; P. Rosa-Clot, 2020 .)

1646409634409 - سیستم فتوولتائیک شناور

 

4-3 بررسی سازگاری مواد مورد استفاده در سازه شناور با محیط زیست

علاوه بر توجه به موادی مانند کادمیوم، کروم و سرب که در ساخت پنلهای خورشیدی استفاده میشوند و دارای پتانسیل

آلایندگی و اثرات مخرب زیست محیطی میباشند، در استفاده از پنل های شناور حتی در مواردی که پوشش سطح آب کم باشد باید به موادی که از آنها برای ساخت سازه شناور زیرین نیز استفاده میشود توجه کرد و کیفیت آب را همواره به طور دقیق کنترل نمود . سه ماده اصلی که برای ساخت این سازه ها استفاده میشوند عبارتند از: پلی اتیلن دانسیته بالا  HDPE ، فولاد گالوانیزه و آلومینیوم.  در واقع تماس مستقیم با آب عمدتا از طریق لوله های HDPE که به عنوان سازه شناور عمل میکنند و سازگاری خوبی با محیط زیست دارند، اتفاق می افتد و آهن گالوانیزه )یا آلومینیوم( در تماس مستقیم با آب نیست، اما به چندین دلیل مانند باران یا امواج، قطعات فلزی و پنلها توسط آب مرطوب شده و میتوانند مقادیر کمی از مواد محلول در آب را آزاد کنند. آهن گالوانیزه برای جلوگیری از خوردگی توسط لایهای از زینک پوشش داده میشود. مقداری از این لایه زینک در اثر تماس با آب سال به سال در آب حل میشود که البته مقدار آن ناچیز بوده و مقادیر استانداردی از آن برای بدن انسان لازم است در نتیجه به نظر نمیرسد مشکلی ایجاد کند اما با این وجود نیاز به نظارت بر آن وجود دارد .

1646409634430 - سیستم فتوولتائیک شناور

 

4 ترکیب نیروگاههای برق آبی با سیستم های خورشیدی شناور

امکان ترکیب سیستم های خورشیدی شناور با نیروگاه های برق آبی میتواند بسیار جذاب باشد زیرا خشکسالی و نوسانات الگوی بارندگی تأثیر زیادی بر ظرفیت تولید نیروگاههای برقآبی دارد. یکی از راه حلهای پیشنهادی برای برطرف کردن این مشکل ترکیب نیروگاههای برقآبی با سیستمهای خورشیدی شناور که بخشی از دریاچه سد را پوشش میدهند، میباشد. در فصل تابستان در کشور ما نیز نیروگاههای برقآبی کشور به دلیل میزان تبخیر بالای آب دچار مشکلاتی میشوند لذا نصب پنلهای خورشیدی شناور بر روی دریاچه سد میتواند یک راهکار مناسب برای برطرف کردن مشکلات نیروگاه ها باشد، زیرا پوشش سطح آب مخزن سد با پنلها موجب میشود که تا حد زیادی از تبخیر آب جلوگیری شود. از طرف دیگر، بهره برداری از تولید الکتریسیته توسط سیستم های خورشیدی موجب میشود که در مصرف آب نیز صرفه جویی شود چرا که میتوان ظرفیت تولید نیروگاه و در نتیجه مصرف آب را در زمان فعالیت سیستم های خورشیدی کاهش داد . در تحقیقی که توسط کازانیگا و همکاران انجام شده است عملکرد 20 نیروگاه برق آبی و اثر ترکیب آنها با پنل های شناور بررسی شده است.  نتایج این تحقیق نشان میدهد که پوشش 10 درصد از سطح مخازن نیروگاه های برق آبی موجب افزایش ظرفیت تولیدی به میزان حداقل 65 درصد میشود، همچنین میزان تبخیر نیز بالای 18 درصد کاهش پیدا میکند . در پژوهش دیگری نیز که توسط سیلوِریو  و همکاران انجام شده است، نشان داده شده است که با پوشش 6 / 2 درصد از سطح مخزن یک نیروگاه برق آبی در برزیل بوسیله پنل های شناور میزان 4 / 18 مگاوات در سال به ظرفیت تولیدی نیروگاه اضافه میشود . مزیت دیگری که احداث سیستم خورشیدی بر روی مخازن سدها دارد این است که ساختار پنلهای شناور موجب کاهش تشکیل امواج شده و در نتیجه فرسایش دیواره های مخزن سد را کاهش میدهد. البته این اثر محدود به سطح پوشیده شده است که به طور معمول درصد کمی از سطح مخزن است، اما از اهمیت ویژه ای برخوردار است چرا که پنلها باید در فاصله ای نه چندان دور از سازه سد واقع شوند، جایی که احتمال فرسایش مخزن بیشتر است.

1646409634453 - سیستم فتوولتائیک شناور

 

5 بررسی اقتصادی

ظرفیت تولید نیروگاه های خورشیدی شناور به سبب داشتن خاصیت خنک کنندگی آب و تأثیر آن بر روی تعدیل دمای سطح

پنل های خورشیدی، میتواند تا 15 درصد بیشتر از نیروگاه های عادی و مرسوم باشد و این خود به تنهایی میتواند دوره بازگشت سرمایه را کوتاه تر نماید.  به دلیل وجود بسیاری از زیرساخت های لازم در سدها و نیروگاه های برق آبی هزینه سرمایه گذاری برای احداث سیستم خورشیدی شناور تا حد زیادی کاهش پیدا میکند . همچنین استفاده از پنل های شناور

نه تنها احتمال قرار گرفتن صفحات خورشیدی در معرض آلاینده های هوا همچون گرد و غبار را کمتر میکند بلکه هزینه تمیز

کردن این صفحات را نیز تا حدودی کاهش میدهد. اما به طور کلی هزینه سرمایه گذاری سیستم های خورشیدی شناور بیشتر از سیستم های زمینی است زیرا سیستم های شناور علاوه بر تهیه پنل ها نیازمند صرف هزینه هایی برای نصب سازه شناور، سیستم نگهدارنده ، کابل ها و متصل کننده ها و دیگر تجهیزات الکتریکی مانند اینورترها و باتری میباشد و با توجه به اینکه کابل ها و متصل کننده هایی که در آب قرار میگیرند باید خاصیت ضد آب داشته باشند، این مورد میتواند هزینه بیشتری را نسبت به پنل ها ی زمینی تحمیل کند . در پژوهشی که در سال 2020 انجام شده است، گزارش شده است که هزینه سرمایه گذاری ثابت سیستم های خورشیدی شناور 25 درصد بیشتر از سیستم های زمینی میباشد که این افزایش هزینه ها عمدتا ناشی نصب سازه های شناور و نگهدارنده میباشد . همچنین در گزارشی که در سال 2019 منتشر شده است عنوان گردیده است که هزینه سرمایه گذاری سیستم های خورشیدی شناور بسته به موقعیت مکانی پروژه، عمق منبع آب و تغییرات عمق متغیر بوده و در بازه 2 / 1 – 8 / 0 دلار به ازای هر وات میباشد. شکل 4 میزان سرمایه گذاری کشورهای مختلف را در پروژه های متفاوت در سالهای 2018 -2014 نشان میدهد.

 

Untitled 4 - سیستم فتوولتائیک شناور

شکل 4 : میزان سرمایهگذاری در پروژههای نیروگاههای خورشیدی شناور در کشورهای مختلف دنیا

 

همانطور که در شکل 4 مشاهده میکنیم با این که ظرفیت تولیدی نیروگاه های ژاپن کمتر از چین میباشد، اما هزینه

سرمایه گذاری آنها خیلی بیشتر از کشور چین است.  این امر نشان میدهد که موقعیت مکانی نیروگاه های ژاپن سرمایه گذاری بیشتری را می طلبد در حالی که چین به دلیل داشتن موقعیت مکانی و جغرافیایی بهتر متحمل هزینه های کمتری میشود . لذا جهت برآورد هزینه های سرمایه گذاری، منطقه مطالعاتی مورد نظر باید به طور دقیق بررسی و ارزیابی شود .

1646409634474 - سیستم فتوولتائیک شناور

 6 نتیجه گیری

توسعه روزافزون استفاده از انرژی های تجدیدپذیر و وجود مشوق های فراوان در راستای استفاده از انرژی پاک موجب شده است که توجه بسیاری از جوامع بشری به سمت از استفاده از انرژی خورشیدی و فناوری فتوولتائیک جلب شود . در این میان نیروگاه های خورشیدی شناور فرصت تازه ای را برای افزایش ظرفیت تولیدی فناوری فتوولتائیک فراهم نموده است. در این پژوهش سیستم های خورشیدی شناور از دیدگاه فنی، اقتصادی و محیط زیستی بررسی شدند.  مطالعات فنی و محیط زیستی نشان می دهد که بازده تولیدی سیستم های خورشیدی شناور به دلیل خاصیت خنک سازی آب موجود در حدود 10 تا 15 درصد بالاتر از سیستم های مستقر روی زمین میباشد . همچنین پنل های خورشیدی شناور کمک فراوانی به کاهش تبخیر آب میکنند به صورتی که گزارش ها حاکی از کاهش 50 تا 80 درصدی تبخیر آب میباشد که این مورد برای ایران که با مشکل کم آبی مواجه است بسیار حائز اهمیت میباشد.  پوشش سطح آب توسط پنل های خورشیدی و عدم نفوذ نور به درون آب موجب کاهش رشد جلبکها شده و از اثرات مخرب آنها بر کیفیت آب جلوگیری میکند اما باید توجه کرد که حضور جمعیت قابل قبولی از جلبک ها و میکروارگانیزم ها برای اکوسیستم آب ضروری است لذا باید درصد بهینه ای از سطح مخزن آب توسط پنلها پوشش داده شود تا نور کافی به درون آب برسد؛ این مقدار برای مخازن سدها در حدود 40 تا 60 درصد سطح دریاچه میباشد.

1646409634492 - سیستم فتوولتائیک شناور

مواد مورد استفاده در سازه های شناور عمدتا از ترکیباتی میباشند که مشکلات زیست محیطی قابل توجهی ایجاد نمیکنند اما با این وجود نیاز به نظارت بر کیفیت آب به علت در تماس بودن با این مواد وجود دارد . امکان استفاده از پنلهای خورشیدی شناور در نیروگاه های برق آبی از دیگر مزایای قابل توجه این فناوری است که موجب صرفه جویی در مصرف آب نیروگاه و افزایش ظرفیت تولیدی میگردد به طوری که پوشش سطح تنها 10 درصد از مخازن نیروگاه های برق آبی منجر به افزایش 65 درصدی ظرفیت تولیدی میگردد. بررسی های اقتصادی نشان میدهد که هزینه سرمایه گذاری سیستم های خورشیدی شناور با توجه به موقعیت مکانی پروژه، عمق منبع آب و تغییرات عمق متغیر و در محدوده 8 / 0 تا 2 / 1 دلار به ازای هر وات تولیدی می باشد اما میتوان گفت که به طور کلی هزینه سرمایه گذاری نیروگاه خورشیدی شناور در حدود 25 درصد بیشتر از نیروگاه خورشیدی زمینی میباشد.  با توجه به نتایج حاصل از مطالعات صورت گرفته باید گفت که به دلیل مزایای ویژه سیستم های فتوولتائیک شناور برای کشور ما یعنی کاهش تبخیر و افزایش ظرفیت تولیدی برق کشور، این فناوری نیازمند توجه بیشتری در کشور میباشد و امید است این پژوهش در این زمینه مفید واقع شود.

1646409634510 - سیستم فتوولتائیک شناور

 

تهیه و تنظیم مقاله

 

مهندس حامد شوهانیان
بخش مهندسی شیمی، دانشکده مهندسی شیمی نفت و گاز، دانشگاه شیراز، شیراز، ایران

دکتر مهرزاد فیلی زاده
استادیار، بخش مهندسی شیمی، دانشکده مهندسیشیمی نفت و گاز، دانشگاه شیراز، شیراز، ایران

مهندس سعید حیدری کوچکی
بخش مهندسی شیمی، دانشکده مهندسی شیمی نفت و گاز، دانشگاه شیراز، شیراز، ایران

مهندس فرید عطار
بخش مهندسی شیمی، دانشکده مهندسی شیمی نفت و گاز، دانشگاه شیراز، شیراز، ایران

 

 

شهر بندرجاسک به‏ عنوان مرکز شهرستان جاسک و بخش مرکزي از اين شهرستان، در پهنه شرقي استان هرمزگان قرارداشته و در واقع مهم‏ترين سکونت‏ گاه اين پهنه از استان به‏ شمار مي‏رود. مزيت‏هاي نسبي نظير موقعيت جغرافيايي و دسترسي به آب‏هاي آزاد، هم‏جواري با يکي از مهم‏ترين آبراه‏هاي جهان در ترانزيت نفت و کالاهاي غير نفتي و … همگي اين بندر را از ديرباز به ‏عنوان گره‏اي حايز اهميت به‏ لحاظ مبادلات تجاري و روابط ژئوپلتيک در منطقه و در برهه‏ هايي از زمان در حوزه‏هاي فرامنطقه‏ اي رخنمون ساخته است.

در جهان امروز با رشد چشمگیر مصرف برق در سراسر جهان رو به رو هستیم تولید انرژی از سوخت های فسیلی اگرچه در شرایط فعلی مقرون به صرفه است ولی باعث ایجاد آلودگی های زیست محیطی فراوانی خواهد شد و در آینده منابع آن پایان خواهد یافت بنابراین یافتن جایگزینی مطمئنو پارک برای این منابع ضروری به نظر می‌رسد. به همین دلیل دو گزینه برای جایگزینی نیروها معرفی می‌شود که این گزینه ها شامل انرژی تجدیدپذیر و انرژی هسته ای می باشد ،به دلیل تکنولوژی صادر گران و نه چندان کارایی انرژی تجربه گرایش دولت ها عمدتاً به سمت انرژی هسته ای بود اما پس از سال ۲۰۱۱ پس از سونامی ژاپن و آشکار شدن صدمات جبران ناپذیری انرژی هسته‌ای این کشور به تدریج توجه سرمایه‌گذاران و دولت‌ها به انرژی هسته‌ای کم و توجه به انرژی های تجدیدپذیر ای همچون انرژی خورشیدی و بادی افزوده شد این روند پیشرفت سریع تکنولوژی در حوزه انرژی تجدید پذیر نیست به همراه داشت علاوه بر موارد فوق نزدیک به ۱.۲ میلیون نفر در جهان به الکتریسیته هیچ دسترسی ندارند این افراد در مکان‌های زندگی می‌کنیم که از نظر فنی و اقتصادی گسترش شبکه برق امکان پذیر نمی باشد در اکثر مناطق از ژنراتورهای دیزلی برای تامین برق مورد نیاز خود استفاده می‌کنند که باعث ایجاد آلودگی و صوتی و زیست محیطی زیادی می‌شود با در نظر گرفتن نکات مطرح شده می‌توان به این نتیجه رسید که انرژی های تجدیدپذیر گزینه مناسبی برای تولید انرژی می باشد که در این میان سیستم های هیبریدی در اینگونه موارد راه حل مناسب تری به نظر می رسد سیستم های هیبریدی سیستم‌های با قابلیت از دو یا چند منبع برای تولید انرژی هستند به عنوان مثال سیستم هیبریدی بادی خورشیدی از دو منبع انرژی باد و خورشید برای تولید انرژی استفاده می‌کنند.

solar panels rooftop - صادرات انرژی جاسک

این سیستم‌ها درست نقطه مقابل سیستم هایی هستند که تنها از یک منبع انرژی استفاده می کند از آنجایی که منابع تجدیدپذیر ماهیت متناوب متغیر دارند لذا ترکیب دو منبع انرژی تجدید پذیر می تواند کارایی قابل اطمینان و تعادل سیستم های تامین انرژی را افزایش دهد همانطور که گفته شد امروزه بخش عمده ای از انرژی مورد نیاز ما در بخش صنعت و حمل و نقل از طریق سوخت های فسیلی تامین می شود مصرف سوخت فسیلی موجب شده است دنیا با دو بحران اساسی مواجه شود یکی از این بحران ها دگی های زیست محیطی و بحران دیگر محدود بودن منابع فسیلی و پایان یافتن این سوخت در سال‌های آینده می‌باشد به همین دلیل همه کشورها از صنعتی و نیمه صنعتی باید به اجبار برای تامین انرژی مورد نیاز خود در آینده در مسیر یافتن جایگزین مناسب برای سوخت های فسیلی قدم بردارند در همین راستا کشورهای مختلف جمع و تناسب با شرایط خود سیاست‌های تشویقی و گاهاً اجباری برای گسترش استفاده از انرژی تجدیدپذیر را اتخاذ کردند برای مثال دولت یونان با وضع تخفیف‌ها و معافیت‌های مالیاتی برای خانوارهایی که از انرژی خورشید بهره می‌گیرند آنها را به این کار تشویق کرده و یا دولت اسپانیا نصب پنل های فتوولتائیک را در ساختمان های جدید اجباری کرد همچنین در انگلستان که پتانسیل خورشیدی آن نیمی از پتانسیل خورشیدی ایران است سیاست مشابه دولت اسپانیا اتخاذ کرده است کشور ایران روی کمربند خورشیدی جهان قرار گرفته و یکی از کشورهایی است که از تابش نور خورشید با قدرت و توان مطلوب برخوردار است دارای آمادگی لازم و کافی برای بهره گیری از این انرژی می باشد میزان تابش متوسط روزانه ۴ کیلو وات ساعت بر مترمربع می‌رسد و متوسط ساعات آفتابی از ۲۸۰۰ ساعت در سال بیشتر است در شهرهای کویری که به ۳۲۰۰ ساعت نیز می رسد همچنین پتانسیل انرژی بادی در ایران نزدیک به ۶۵۰۰ است که بهره بردن از این میزان از انرژی می‌تواند در بسیاری از موارد باعث کاهش تلفات شبکه توزیع برق و همچنین کاهش هزینه های جانبی مانند هزینه های تعمیر و نگهداری این خطوط شود ایران از نظر ذخایر فسیلی نیز شرایط مطلوبی دارد به نحوی که دارای دومین منابع گازی جهان و همچنین چهارم منابع نفت خام جهان می باشد به همین دلیل اقتصاد ایران تا حد زیادی به فروش نفت و گاز خام وابسته است که در آینده با کاهش این ذخایر کشور با مشکلات بسیاری مواجه خواهد شد.

بر اساس شکل زیر درج شده مجموع سهم گاز طبیعی و نفت خام در تولید انرژی ایران نزدیک ۹۸ درصد و سهم انرژی تجدیدپذیر در تامین الکتریسیته ایران کمتر از یک درصد می باشد این ارقام وابستگی بیش از حد انرژی کشور منابع فسیلی را نشان می‌دهد که در آینده می‌تواند از نظر محیط زیستی و اقتصادی برای کشور مشکل ساز باشد بنابراین توجه به انرژی های تجدیدپذیر و فراهم کردن زیرساخت های مناسب برای گسترش این انرژی ها کاملاً ضروری به نظر می‌رسد.

Picture1 - صادرات انرژی جاسک

استان هرمزگان یکی از استان‌هایی است که پتانسیل بالایی برای استفاده از انرژی تجدید پذیر دارد و طبق اطلس بادی کشور در شکل ۲-3 درج شده و همچنین نقشه پتانسیل خورشید کشور در شکل زیر درج شده. این استان از موقعیت مناسبی برای استفاده از انرژی بادی خورشیدی برخوردار و تاکنون اقدام مناسبی برای استفاده از این پتانسیل قابل توجه صورت نگرفته است به همین علت تصمیم گرفته شد در این پروژه به این مسئله رسیدگی شود.

Picture2 - صادرات انرژی جاسک

گر چه استفاده از انرژی تجدید پذیر مزایا و منافع زیادی به همراه دارد که در صورت عدم وجود شرایطی مناسب برای استفاده از انرژی بادی و خورشیدی و همچنین در نظر نگرفتن شرایط فنی مناسب سیستم هیبریدی برای هر منطقه جغرافیایی می‌تواند موجب کاهش کارآیی و راندمان این سیستم ها بشود از همین رو لازم است بیش از هر چیز شرایط آب و هوای هر منطقه را به منظور استفاده از انرژی خورشیدی و بادی سنجید و سپس بر اساس شرایط جوی هر منطقه مشخصات فنی سیستم مورد نظر را تعیین کرد از آنجا که ممکن است شرایط استفاده از این سیستم ما در همه شهرا فراهم نباشد و از طرفی کمبود بودجه و مسائل مالی عملاً ساخت نیروگاه در همه شهرها را غیر ممکن می سازد و لازم است که مناطق مورد نظر را بر اساس معیارهای مناسب رتبه بندی کرد.

Picture3 - صادرات انرژی جاسک

 

مقایسه تولید برق از طریق انرژی خورشیدی و توربین های گازی و دیزل ژنراتور:

معایب: تولید برق از طریق سوخت های فسیلی شامل نفت و گاز ، سبب آلودگی محیط زیست که شامل الودگی هوا ، سطح خاک
کره ی زمین میشود. سوخت های فسیلی سبب افزایش گرمایش جهانی و معیوب شدن سیکل اب و هوایی ، ریسک مضروب شدن ، پارگی لایه ی اوزون و به تبع نابودی زیستگاه جانوری وگیاهی کره زمین میشود.
قابل ذکر است محدود بودن سوخت های فسیلی و تجدید ناپذیری این سوخت ها برای جوامع بشری بسیار هایز اهمیت است.
نتیجه گیری میشود سوخت های فسیلی را به عنوان منابع انرژی از اولویت خارج کنیم.
با این تفاسیر: آنچه ما را برای تولید برق توجیه میکند بهره برداری از منابع انرژی تجدید پذیر است. منابعی همچون انرژی تجدید پذیر خورشیدی و بادی

انرژی بادی : انرژی بادی به دلیل در دسترس نبودن در همه ی منطق در اولویت عمومی قرار ندارد و فقط در مناطقی که سایت بادی تلقی میشوند به کار گرفته میشود. که در این مناطق سرعت باد ۱۰ تا ۱۲ متر بر ثانیه بدون وجود طوفان های بادی و با نظر گرفتن پایداری سرعت باد و ساعات وزش باد در این مناطق میباشد .

با توجه به دلایل مطرح شده انرژی خورشیدی در اولویت ما در کشور برای تولید برق میباشد.

مزایا : بنابر ۱- تجدیدپذیر بودن ۲- عاری از هر نوع الودگی زیست محیطی ۳- قابل دسترس بودن در همه ی مناطق ۴- هزینه ی نگهداری صفر ۵- هزینه ی بهره برداری حداقلی در مقایسه با انرژی های سوختی برای تولید برق شامل : اتمی فسیلی و….۶ – بهره وری بالا وحداقل اتلاف انرژی ناشی از نیروگاه های خورشیدی.

از نظر اقلیمی و از نظر سطح تابش خورشید و تعداد روز های آفتابی در یک سال در بندر جاسک روز آفتابی (بالاتر از میانگین کشور که ۳۰۰ روز آفتابی) محتمل ۳۲۰ تا ۳۴۰ روز در سال سطح تابش منتج از سه مولفه ی :۱- ارتفاع از سطح دریا ۲ـ دمای هوا ۳ –تازه بودن هوا نبود الودگی های مداوم صنعتی بنابراین هر چه از سطح دریا ارتفاع بالاتر میرود میزان سطح تابش خورشید پایین میاد.

 

شیوه افزایش نیروگاه گازی : نیروگاه گازی بر اساس سیکل برایتون کار می‌کند. جهت افزایش راندمان نیروگاه گازی روش هایی قابل انجام است:

روش اول: هوای ورودی به کمپرسور (سیکل پیچیده ترشده، اما راندمان بالا می‌رود.)

حالت اول: دود باهوا به ورودی کمپرسورکنار یکدیگر قرار گرفته که در این صورت راندمان تجهیزات به شدت افت می‌کند.

حالت دوم: باروش ذیل راندمان ۱ الی ۲ درصدقابل افزایش است؛ (هوای ورودی به اتاق احتراق گرم می‌شود)

روش دوم: توربین دو مرحله ای (Double stage turbine) زیاد شدن راندمان مستلزم هزینه تولید بخار زیاد و تجهیزات گران‌قیمت آن است.

روش سوم: کمپرسور دومرحله‌ای (two-stage) که در محیط های با دمای زیر صفر مورد استفاده قرار میگیرد. در واقع هر چه دمای ورودی کمپرسور پایین ترباشد، راندمان نیروگاه گازی بیشتر است.

شیوه افزایش نیروگاه گازی > بالاترین راندمان نیروگاه گازی حدودا معادل ۳۵ % می باشد که شامل نیروگاه گازی دارای کمپرسور دومرحله‌ای توربین دومرحله‌ای و پیش گرم کن می‌باشد.

نیروگاه گازی در واقع به معنای سوخت گاز نیست، بلکه توربین آن گاز می باشد و سوخت آن مایع یا گازوئیل است که اکثریت آن گازوئیل است. در کشور ایران به دلایل زیاد بودن سوخت گازوئیل، نیروگاه گازی با سوخت گازوئیل استفاده می شود. ولی در کشورهای اروپایی به دلیل زیاد بودن سوخت جامد، نیروگاه گازی با سوخت جامد استفاده می شود. که به آن نیروگاه گازی سیکل بسته نامیده می شود. هوای داغ ناشی ازاحتراق راداخل گرم کن می‌چرخانیم وبعد هوارابیرون می‌فرستیم.
ملاحظه می‌شود که هوای داغ ناشی از احتراق داخل توربین می‌شود. لذامی توان ازسوخت جامد استفاده کردکه این نوع ساده‌ترین نوع نیروگاه گازی سیکل بسته می‌باشد.

منبع: برق نیوز