پانل های فتوولتاییک و کلکتورهای خورشیدی

این پاورپوینت از دو بخش زیر تشکیل شده است :

• بخش اول : پانل های فتوولتاییک

در سال ۱۸۳۹ بکوئرل دانشمند فرانسوی موادی را کشف کرد که هنگام برخورد نور خورشید با آنها جرقه تولید می گردند. به پدیده ای که در اثر تابش نور ، بدون استفاده از مکانیزم های محرک مکانیکی ، الکتریسیته تولید کند پدیده فتوولتاییک گفته شده و عاملی که این فرآیند را به وجود می آورد سلول خورشیدی solar cell نام دارد  .

سلول های فتوولتائیک که گاه نام سلولهای خورشیدی نیز به آنها اطلاق می گردد، از پولک هایی ساخته می شوند که نور را مستقیماً به الکتریسیته تبدیل می کنند . با استفاده از این سلول ها می توان انرژی خورشیدی را به جریان برق مستقیم تبدیل نمود .

سلول های خورشیدی معمولاً در ابعاد کوچک تولید می شوند. به همین علت، باید تعداد زیادی سلول در کنار هم قرار گیرند و سری یا موازی شوند تا یک مدول با مساحت کافی ( بین ۰/۴ تا 1 متر مربع ) ساخته شود . مدول ها را نیز میتوان با یکدیگر ترکیب کرد و صفحات خورشیدی را به وجود آورد که آنها نیز با یکدیگر ترکیب می شوند و آرایه ها را به وجود می آورند .

برای افزایش ولتاژ یک سیستم فتوولتائیک ، مدول های منفرد فتوولتائیک به صورت سری به یکدیگر متصل می شوند.  برای افزایش جریان تولید شده توسط یک سیستم فتوولتائیک، مدول های منفرد فتوولتائیک به صورت موازی به یکدیگر متصل می شوند.  یک ترکیب مورد نظر از ولتاژ و جریان را می توان به کمک ترکیبی از اتصالات سری و موازی به دست آورد.

فوتوولتائیک‌های ترکیبی با ساختمان (BIPV-Building integrated photovoltaic) یک نوع مصالح فتوولتائیک هستند که برای جایگزین کردن مواد قدیمی و سنتی در بخش‌هایی از پوشش ساختمان مثل پشت‌بام، پنجره‌های شیروانی (سقف) یا سردر و نمای خانه‌ها، به کار می‌روند.

مزیت فتوولتائیک های ترکیبی نسبت به سیستم‌های غیر ترکیبی رایج‌تر مانند پنل های خورشیدی این است که می‌توان با کاهش مبلغ خرج شده برای مصالح ساختمان، هزینه اولیه را حذف کرد و کاری که معمولاً برای ساخت قسمتی از ساختمان، که جایگزین بخشهای BIPV  می‌شود، نیاز است را انجام نداد.

• بخش دوم : گردآورنده های خورشیدی Solar thermal collector

سامانه ای برای جمع آوری انرژی حرارتی خورشیدی و انتقال و ذخیره آن در محل بهره برداری است .

کلکتورها ، انرژی خورشیدی را به گرمای قابل استفاده تبدیل می کنند.

کلکتور بخش اصلی آبگرمکن خورشیدی و جمع کننده و جذب کننده تشعشع خورشید است که انرژی خورشید را به وسیله بهینه ترین ورق های جاذب و صفحه های جاذب مخصوص آلومنیومی جذب می کند و انرژی تابشی را به انرژی گرمایی تبدیل می کند.

این صفحات اغلب بر روی سقف نصب می شوند و گرما را از نور خورشید جذب می کنند و به آب سرد موجود در لوله ها منتقل می کنند؛ آب پس از گرم شدن به مخزن منتقل می شود.

سطح کلکتور خورشیدی قادر است امواج با طول موج کوتاه را جذب و تشعشع با طول موج بلند را بازتابش کند.  زمانی که تابش مادون قرمز با طول موج کوتاه از خورشید به سطح جاذب کلکتور برخورد می کند حرارت در کلکتور  به دام می افتد، مایع داخل کلکتور که عموما آب است در ارتباط با سطح جاذب کلکتور گرما را در خود ذخیره می کند و گرم می شود.

برای برخورداری از بیشترین بازدهی ، بهتر است کلکتورهای خورشیدی را به سمت جنوب حقیقی قرار داد. البته تغییر جهت تا ۲۰ درجه به سمت شرق یا غرب نیز قابل پذیرش می باشد .

انواع کلکتورهای خورشیدی عبارتند از :

• الف -کلکتورهای صفحه ای تخت
• ب- کلکتورهای لوله ای تخلیه شده (خلادار)
• پ- کلکتورهای ترکیبی سهموی

الف- کلکتور صفحه ای تخت : یک کلکتور صفحه ای تخت شامل لوله هایی است که در آنها آب به جریان در می آید. این لوله ها، در یک سطح جاذب سیاه رنگ کار گذاشته می شوند. در زیر این لوله ها عایق حرارتی نصب می شود تا به نگه داشتن گرما کمک کنند.

ب- کلکتور لوله ای تخلیه شده (خلادار) : یک کلکتور لوله ای تخلیه شده (خلادار) شامل یک سری لوله است که هوای درون آنها تخلیه شده تا اتلاف گرما از طریق همرفت وجود نداشته باشد.

پ- کلکتور سهموی : یک کلکتور سهموی شامل یک سطح انعکاس دهنده سهمی شکل است که اشعه های خورشید را بر روی یک لوله جاذب خطی متمرکز می کند.  در یک کلکتور ترکیبی سهموی، یک متمرکز کننده دیگر با پوسته شیشه ای احاطه کننده لوله جاذب ترکیب می شود.  فاصله بین پوسته شیشه ای و لوله جاذب میتواند در صورت تمایل از هوا تخلیه گردد .

انواع کلکتورهای خورشیدی بر حسب نوع ایجاد جریان :

• سیستم غیر فعال یا بدون پمپ ( ترموسیفونی)
• سیستم فعال یا جریان اجباری (پمپی)

1- سیستم غیر فعال یا ترموسیفون :

در این سیستم مخزن آب گرم بالاتر از کلکتور خورشیدی قرار داده می شود. هنگامی که آب در کلکتور گرم میشود به طور طبیعی بالا آمده و وارد مخزن ذخیره می شود.  در عوض آب سرد و سنگین از قسمت پایین کلکتور وارد آن می شود. لازم به ذکر است ، مخزن باید حداقل نیم متر بالاتر از کلکتور قرار گیرد.  این سیستم ساده و ارزان می باشد؛ اما در شرایط آب و هوایی نامناسب عملکرد آن مختل می شود و امکان کنترل آن در مواقعی که بیش از حد گرم می شود ،  بسیار محدود است.

2- سیستم های فعال ( پمپی)  :

در این سیستم برای جابجایی سیال بین کلکتور و مخزن ذخیره از پمپ استفاده می شود.  از این رو، مخزن ذخیره می تواند در هر جای مناسبی گذاشته شود و امکان کنترل آن در مواقعی که بیش از حد گرم می شود ، وجود دارد ، اما هزینه های آن بیشتر از سیستم ترموسیفون می باشد .