معرفی و دانلود کتاب سیستم‌های انرژی خورشیدی: فناوری تبدیل و ذخیره‌سازی انرژی

معرفی کتاب سیستم‌های انرژی خورشیدی: فناوری تبدیل و ذخیره‌سازی انرژی

در کتاب سیستم‌های انرژی خورشیدی: فناوری تبدیل و ذخیره‌سازی انرژی نوشته محمدرضا مفیدی، به تفسیر مبانی آغازین در جهت آشنایی با سیستم‌های خورشیدی و چگونگی بهره‌گیری از آن به کمک تکنولوژی‌های ساختاری امروزه، پرداخته شده است.

در حال حاضر امنیت، قابلیت اطمینان و در دسترس بودن منبع‌های انرژی، امری لازم در پایداری و توسعه‌ی اقتصادی جامعه‌ها هستند. تحولات اقلیمی، عدم امنیت حامل‌های انرژی (غالبا تجدید ناپذیر) و همچنین رشد مصرف انرژی، چالش‌های فراوانی را در حوزه‌ی انرژی و محیط زیست ایجاد کرده است. به همین خاطر ایجاد بسترهای مناسب برای تأمین انرژی مصرفی و همچنین تمرکز بر روی چگونگی مصرف انرژی‌های تولیدی، می‌تواند به عنوان یک راهکار مفید جهت غلبه بر این چالش‌ها مورد توجه قرار گیرد. واضح است در این فرآیند مبحث‌های مرتبط با محیط زیست نیز از اهمیت ویژه‌ای برخوردار هستند.

در حال حاضر، تغییرات اقلیمی و افزایش تقاضا بر مصرف انرژی دو مسئله‌ی مهم در معادلات سیاسی، اقتصادی، فرهنگی و جغرافیایی جهان تلقی می‌گردد. این دو پارادوکس جهانی ناشی از عملکرد انسان با محیط در طی سده‌های گذشته شکل گرفته است. تغییرات اقلیمی، که ناشی از افزایش مصرف سوخت‌های فسیلی در تولید انرژی، که منجر به بالا رفتن گرمای زمین و متغیرهای فصلی در افزایش و کم شدن نزولات جوی در مناطق مختلف جهان شده است. مسئله‌ی دیگر، بالا رفتن تقاضا بر مصرف انرژی، که ناشی از افزایش جمعیت کره‌ی زمین و بر همین گام نیاز به افزایش انرژی برای تولید و مصرف است. خورشید که به عنوان یکی از عامل‌های تامین، در چرخه‌ی انرژی پاک نقش پر رنگی دارد، به طور عام در کریدور جغرافیایی بیشتر کشورهای دنیا، می‌تواند به عنوان عامل تولید انرژی به کمک فناوری‌های مختلف، مورد استفاده قرار بگیرد.

فناوری تولید الکتریسیته از خورشید به عنوان مهم‌ترین و کلیدی‌ترین نوع بهره‌برداری از عوامل طبیعی و پاک در تولید انرژی، نقش به سزایی در کاهش مصرف سوخت‌های فصیلی «گاز، نفت و...» در تولید انرژی و سازش با محیط در کاهش تغییرات اقلیمی داشته باشد. بهره‌گیری از سیستم‌های فتوولتائیک، که شامل: تجهیزات نسبتا ساده و مقرون به صرفه در گذر زمان از منظر اقتصادی است، از مهم‌ترین سیستم‌های تولید الکتریسیته از طریق بهره‌گیری انرژی خورشیدی با چرخه جذب در تولید و ذخیره‌سازی انرژی الکتریکی هستند. بهره‌گیری از سیستم‌های فتوولتائیک در تامین برق یک سیستم روشنایی شهری تا نیروگاه‌های خورشیدی تامین کننده‌ی برق برای شهر در مقیاس‌های بزرگ تا کوچک، مورد استفاده قرار می‌گیرد.

در بخشی از کتاب سیستم‌های انرژی خورشیدی (Solar Energy Systems) می‌خوانید:

الزامات مورد نیاز برای طراحی کابل و سیم کشی سیستم فتوولتاییک به شرح زیر می‌باشد:

- کابل‌ها باید به گونه‌ای انتخاب شوند که، افت کلی ولتاژ در شرایط استاندارد بین آرایه و مبدل کمتر از 3% باشد.

- لازم است کابل‌ها به گونه‌ای انتخاب شوند که، در برابر شرایط محیطی، ولتاژ و جریان اعمالی، گرمای ناشی از جریان عبوری و تابش خورشید مقاومت داشته باشند.

- بیشترین توان خروجی از یک آرایه فتوولتاییک همواره کمتر از مجموع بیشترین توان‌های خروجی هر یک از ماژول‌ها می‌باشد. این اختلاف به دلیل عدم هماهنگی در عملکرد یک ماژول، با ماژول کناری آن است که عدم تطابق ماژول‌ها نامیده می‌شود و موجب حداقل 2% تلفات در سیستم می‌شود. همچنین، به دلیل مقاومت سیم‌ها مقداری از انرژی هدر می‌رود. باید میزان این تلفات را به حداقل ممکن رساند و کمتر نگه داشتن آن‌ها از 3% کار دشواری است. فاکتوری که اغلب برای این تلفات در نظر گرفته میشود، 95% یا 0/95 است.

- لازم است که سیم‌ها و کابل‌ها تاحد ممکن کوتاه انتخاب شوند تا اشتباهات کاهش یابد. در مواردی که لازم است از کابل‌هایی بلند استفاده شود، باید آن‌ها را نام گذاری کرد.

- کابل‌های AC که مبدل را به مصرف کننده وصل می‌کنند باید بزرگتر انتخاب شوند تا افت ولتاژ کاهش یابد، افت ولتاژی در حدود 1% پیشنهاد می‌شود. در تاسیسات بزرگ به کابل‌های خیلی بزرگی احتیاج است که تحقق این امر را غیرممکن و غیراقتصادی می‌کند. در این صورت، لازم است که طراحی افت ولتاژ را به حداقل ممکن کاهش دهد و افت ولتاژ باید در محدوده پیشنهادی در استاندارد BS7671 باشد.

فهرست مطالب کتاب

«فناوری تبدیل و ذخیره سازی انرژی»
مقدمه
فصل اول: انرژی خورشیدی
مقدمه
1-1. انرژی خورشید
1-1-1. روش‌های استفاده از انرژی خورشید در ساختمان
1-1-1-1. سامانه‌های خورشیدی پویا یا فعال
1-1-1-2. سامانه خورشیدی ایستا انفعالی یا مرکب
1-2. تکنولوژی استفاده از انرژی خورشیدی
1-2-1. گرمایش آب مصرفی «آبگرم کن‌های خورشیدی»
1-2-1-1. سیستم آبگرمکن خورشیدی فعال یا غیر فعال
1-2-1-2. سیستم آبگرم کن خورشیدی مستقیم یا غیر مستقیم
1-2-1-3. سیستم آبگرمکن خورشیدی تحت فشار
1-2-1-4. سیستم آبگرمکن خورشیدی تخلیه
1-2-2. آب شیرین کن‌های خورشیدی «در اندازه‌های خانگی و صنعتی»
1-2-3. خشک کن‌های خورشیدی
1-2-4. کوره‌های خورشیدی
1-2-5. پمپ‌های حرارتی خورشیدی
1-2-6. پمپ آب خورشیدی
1-2-6-1. پمپ آب خورشیدی یا کفکش خورشیدی با باتری
1-2-6-2. پمپ آب خورشیدی یا کفکش خورشیدی جریان متناوب بدون باتری
1-2-6-3. پمپ آب خورشیدی یا کفکش خورشیدی جریان مستقیم بدون باتری
1-2-7. سیستم روشنایی خورشیدی
1-2-7-1. لامپ‌های سیستم روشنایی خورشیدی
1-2-7-2. ساختار سیستم برق خورشیدی در سیستم روشنایی خورشیدی
1-2-8. تابلو برق خورشیدی
1-2-8-1. باتری تابلو تبلیغات خورشیدی
1-2-8-2. پرژکتور‌های LED جریان مستقیم
1-2-9. روشنایی خورشیدی هشداردهنده‌ها
1-2-10. ایستگاه‌های خورشیدی
1-2-11. پکیج خورشیدی قابل حمل
1-2-12. حمل و نقل خورشیدی
1-2-12-1. خودرو خورشیدی
1-2-12-2. اتوبوس خورشیدی
1-2-12-3. قطار خورشیدی
1-3. برآورد تابش خورشیدی
1-3-1. برآورد تابش کل خورشید روی سطح زمین
1-3-2. طبقه بندی اقلیمی
فصل دوم: سیستم فتوولتاییک
2-1. سیستم فتوولتاییک
2-2. انواع سیستم فتوولتاییک از لحاظ کاربری
2-2-1. سیستم فتوولتاییک متصل به شبکه برق
2-2-1-1. محدوده‌ی ولتاژ سیستم‌های فتوولتاییک
2-2-1-2. ضریب توان
2-2-1-3. کیفیت توان
2-2-1-4. ایمنی و حفاظت
2-2-1-5. پایش عملکرد سیستم فتوولتاییک و تبادل اطلاعات
2-2-2. سیستم مستقل از شبکه‌ی سراسری برق
2-2-2-1. تعیین ابعاد آرایه فتوولتاییک
2-2-2-2. تعیین سیستم ذخیره ساز
2-2-2-3. دسترس پذیری
2-2-2-4. ملاحظات سیستم‌های فتوولتاییک مستقل از شبکه با توجه به کاربری آن‌ها
2-3. اصول طراحی سیستم فتوولتاییک
2-4. شرایط نصب سیستم‌های فتوولتاییک
2-4-1. ملاحظات سیم کشی سیستم‌های فتوولتاییک
2-4-2. زمین کردن
2-4-3. قطع کننده و نمایشگرها
2-4-4. نحوه اتصال اجزای سیستم فتوولتاییک
پیوست شماره 1. استانداردهای بین المللی فتوولتاییک
پیوست شماره 2. محاسبه آنلاین سیم مورد نیاز سیستم خورشیدی
فصل سوم: طراحی سیستم فتوولتاییک
3-1. طراحی سیستم فتوولتاییک
3-2. روند کلی طراحی سیستم‌های فتوولتاییک
3-3. طراحی سیستم فتوولتاییک برای کاربری‌های مختلف
3-4. مراحل انتخاب ظرفیت و آرایش آرایه فتوولتاییک براساس میزان انرژی سالانه مورد نیاز
3-4-1. تعیین میزان مصرف متوسط سالانه
3-4-2. تغییرات مصرف
3-4-3. برآورد میانگین مصرف سالانه انرژی
3-4-4. تعیین اندازه آرایه‌ها
3-5. محاسبه میزان انرژی روزانه مورد نیاز از آرایه‌های فتوولتاییک
3-6. مراحل انتخاب ظرفیت و آرایش آرایه فتوولتاییک بر اساس میزان فضای موجود
3-6-1. اندازه گیری مساحت فضای موجود برای نصب آرایه فتوولتاییک
3-6-2. تعیین بیشترین تعداد ایده آل ماژول‌هایی جا شونده در مساحت مذکور
3-6-3. تعیین بیشترین تعداد ماژول‌هایی که می‌توان در محل نصب کرد
3-6-4. تعیین وضعیت رشته آرایه و تعداد ماژول‌هایی که بر سقف نصب خواهند شد
3-6-5. تعیین میزان خروجی آرایه‌های فتوولتاییک
3-6-6. تعیین میزان انرژی تحویلی از سامانه فتوولتاییک
3-7. مراحل انتخاب ظرفیت و ابعاد آرایه فتوولتاییک بر اساس میزان بودجه
3-7-1. تعیین ابعاد آرایه با توجه به میزان بودجه
3-7-2. تعیین میزان انرژی خروجی آرایه فتولتاییک
3-7-3. تعیین میزان انرژی تحویلی به شبکه
3-8. مراحل انتخاب ظرفیت و ابعاد آرایه فتوولتاییک در حالت حضور ذخیره ساز
3-8-1. تعیین ظرفیت باتری
3-8-2. تعیین تعداد ماژول‌های فتوولتاییک
3-8-3. انتخاب کنترل کننده شارژ
3-9. طراحی مبدل
3-9-1. تعیین ظرفیت مبدل
3-10. طراحی سیم کشی
پیوست شماره 1. طراحی یک سیستم فتوولتاییک برای یک پژوهشکده انرژی
پیوست شماره 2. معرفی نرم افزار طراحی سیستم‌های فتوولتاییک پی وی سیست
پیوست شماره 3. سامانه آنلاین طراحی سیستم‌های خورشیدی متصل به شبکه
فصل چهارم: تجهیزات سیستم فتوولتاییک
مقدمه
4-1. آرایه‌های فتوولتاییک
4-1-1. اجزای اصلی یک پنل فتوولتاییک
4-1-2. انواع سلول‌های فتوولتاییک
4-1-2-1. سلول‌های خورشیدی سیلیکونی
4-1-2-2. سلول‌های خورشیدی لایه نازک
4-1-2-3. سلول‌های خورشیدی مبتنی بر مواد آلی
4-1-3. دسته بندی پنل‌های فتوولتاییک بر اساس کیفیت
4-1-4. نصب پنل‌های فتوولتاییک با زاویه مناسب در ایران
4-2. دنبال کننده‌ی خورشیدی
4-3. اینورتر یا مبدل الکترونیک قدرت AC/DC
4-4. ذخیره سازهای انرژی
4-4-1. معیارهای تعیین فناوری‌های مناسب ذخیره سازی انرژی
4-4-2. ذخیره سازی به کمک باتری
4-4-2-1. پارامترهای موثر انتخاب مناسب باتری خورشیدی
4-5. دنبال کننده حداکثر توان
4-6. استراکچر «سازه»
4-6-1. استراکچر ثابت
4-6-2. استراکچر متغیر
4-6-3. استراکچر هوشمند
4-7. بهره برداری، تعمیرو نگهداری از تجهیزات
فصل پنجم: نیروگاه خورشیدی
مقدمه
5-1. انواع نیروگاه‌های خورشیدی
5-1-1. نیروگاه خورشیدی با استفاده از متمرکز کننده خطی سهموی
5-1-2. نیروگاه خورشیدی با استفاده از بشقابک سهموی
5-1-3. نیروگاه خورشیدی با استفاده از دریافت کننده مرکزی
5-1-4. نیروگاه خورشیدی با استفاده از دودکش خورشیدی
5-1-5. نیروگاه خورشیدی با استفاده از کلکتور فرنل
5-2. مکان یابی نیروگاه خورشیدی
پیوست شماره 1. بانک داده هواشناسی شهرهای ایران برای احداث نیروگاه خورشیدی28
منابع و مآخذ