مقدمه ای بر طراحی و ساخت سیستم روشنایی خورشیدی
استفاده وسیع از سوختهای فسیلی همچون نفت، ذغالسنگ و گاز، اثرات گلخانهای و
آلودگی محیط زیست را به دنبال دارد. در همین حال، یک تضاد بزرگی بین منابع
سوخت فسیلی و تقاضای انرژی در جهان وجود دارد. کمبود انرژی و آلودگی محیط
زیست موانع عمدهای برای توسعه انسان شده اند .
انرژی خورشید یکی از منابع تامین انرژی رایگان، پاک و عاری از اثرات مخرب زیست
محیطی است که از دیر باز به روشهای گوناگون مورد استفاده بشر قرار گرفته است.هر
چند هزینه استفاده از انرژی خورشیدی بسیار بالاست، ولی امروزه در سیاست گذاری ها
فقط هزینه سیستم های خورشیدی در نظر گرفته نمی شود، بلکه فواید حاصل از
بکارگیری آنها، مانند کاهش آلودگی محیط زیست نیز مدنظر قرار میگیرد.
انرژی فتوولتائیک (PV) در سالهای اخیر بعنوان یک منبع انرژی مطمئن، تمیز و نامحدود مورد استفاده قرار گرفته است. هزینه بالای راه اندازی اولیه و نیز راندمان پایین تبدیل انرژی از جمله معایب استفاده از سیستمهای فتوولتائیک میباشد. برای کاهش معایب فوق تلاشهای بسیاری انجام شده و در حال انجام است تا راندمان تبدیل انرژی را با افزایش کیفیت سلولهای خورشیدی و نیز دریافت حداکثر توان از سلولهای خورشیدی افزایش دهند. مشخصههای سیستمهای فتوولتائیک ذاتاً غیرخطی بوده و تابع پارامترهای محیطی از جمله میزان تابش، دمای محیط و بار متصل به آن است لذا با انتخاب مناسب نقطه کار آرایه PV 2میتوان در شرایطی که میزان تابش و دما ثابت است حداکثر توان را از آرایه PV دریافت نمود. با تغییرات شرایط محیطی (تابش و دما) نقطهکار آرایه تغییر پیدا کرده و در نتیجه با استفاده از الگوریتمهای متفاوت 3 ردیابی نقطه توان بیشینه MPPT ، میتوان میزان توان دریافتی از آرایه را همواره در مقدار ماکزیمم خود نگه داشت، به عبارت دیگر نقطه توان بیشینه را ردیابی نمود.روشهای مختلفی برای ردیابی توان بیشینه وجود دارد. عمدهترین این روشها P&O ، Hill-Climbing:از عبارتند ، کنداکتانس افزایشی، کنترل منطق فازی، ظرفیت خازن پارازیتی، کنترل وابسته به ریپل و…
در این روشها آرایه های خورشیدی ثابت بوده لذا با حرکت خورشید و تغییر زاویه تابش بر روی سطح آرایههای خورشیدی توان دریافتی از آرایه PV کاهش مییابد اما باز در این حالت نیز در شرایط مختلف محیطی، استخراج توان بیشینه از آرایه PV دارای اهمیت میباشد. با استفاده از سیستم ردیابکننده توان بیشینه، دائماً سیستم در حالتی تنظیم میشود که همواره بیشترین توان را مستقل از شرایط محیطی یا شرایط بار در اختیار قرار دهد . در این تحقیق سیستمی مبتنی بر روش منطق فازی ارائه شدهاست. ازمزایای روش پیشنهادی میتوان به مقاوم بودن نسبت به تغییرات دما،شدت نوروتغییرات بار،عدم نیازبه سنسورهای دماوشدت نور اشاره کرد . این تحقیق شامل پنج فصل میباشد که در فصل اول به معرفی انرژی خورشیدی و روشهای تبدیل انرژی خورشیدی به الکتریکی پرداخته، سپس با معرفی سیستم فتوولتائیک، کاربردها و مزایای این سیستم بیان میشود. و در انتهای این فصل با معرفی ساختار سلول فتوولتائیک و ارائه یک مدل الکترونیکی برای سلول فتوولتائیک، دلیل استفاده از ردیابی توان بیشینه و مبدلهای قدرت بیان میشود. در فصل دوم با ه معرفی انواع روش ای مختلف MPPT، مزایا و معایب آنها بررسی میشود. در فصل سومبه طراحی یک سیستم PV با کنترل منطق فازی پرداخته و آنرا با روش P&O مقایسه میکنیم. در فصل چهارم یک مبدل DC به DC معرفی و پیاده سازی شده و در
فصل پنجمم به معرفی لامپهای خورشیدی می پردازیمو در فصل ششم با نتیجه گیری انجام شده به جمع بندی تحقیق میپردازیم.
انرژی های تجدیدپذیر
به انواعی از انرژی میگویند که بر خلاف انرژیهای تجدیدناپذیر قابلیت بازگشت مجدد
را به طبیعت دارند. در سالهای اخیر با توجه به این که منابع انرژی تجدید ناپذیر رو به
اتمام هستند این منابع مورد توجه قرار گرفتهاند . نگرانی درباره تغییرات زیست
محیطی در کنار افزایش قیمت روزافزان نفت و اوج تولید نفت وحمایت دولتها، باعث
رشد روزافزون وضع قوانینی میشود که بهرهبرداری و تجارتی کردن این منابع سرشار
تجدیدپذیر را تشویق میکند.بیشترین پروژهها و محصولات انرژیهای نو در مقیاس
بزرگ موجود می باشند، ولی انرژیهای نو را میتوان در مقیاسهای کوچک ( نیروگاه
کوچک خارج مدار یا نیروگاه کوچک مدار بسته) هم استفاده کرد.در حواشی و در جاهای
دور افتاده نقش انرژیهای نو به خوبی نمایان می شود .
انواع انرژیهای تجدید پذیر عبارتند از:
• انرژی آبی (نیروی برقآبی)
• انرژی بادی
• انرژی خورشیدی
.انرژی زمین گرمایی
• انرژی زیست توده (زیست سوخت)
• انرژی امواج و جزر و مد
انرژی خورشیدی
براساس بررسی ها و مطالعات، انرژی خورشیدی وسیع ترین منبع انرژی در جهان است.
کارشناسان بخش انرژی میگویند انرژی نوری که توسط خورشید در هر ساعت به زمین
می تابد، بیش از کل انرژی است که ساکنان زمین در طول یک سال مصرف میکنند. با
وجود آنکه انرژی خورشید و مزایای آن در قرون گذشته به خوبی شناخته شده بود ولی
بالا بودن هزینه اولیه چنین سیستمهایی از یک طرف و عرضه نفت و گاز ارزان از طرف
دیگر سد راه پیشرفت این سیستمها شده بود تا اینکه افزایش قیمت نفت در سال
1973 باعث شد که کشورهای پیشرفته صنعتی مجبور شدند به مسئله تولید انرژی از
راههای دیگر (غیر از استفاده سوختهای فسیلی) توجه جدیتری نمایند.
