تامین برق ویلا با برق خورشیدی در نقاط دور از دسترس برق

امروزه با گسترش شهر ها و شلوغی بیش از حد، بسیاری از شهرنشین ها ترجیح می دهند برای اوقات فراغت در تعطیلات یا پایان هفته به یک محیط دور از شهر و با آب و هوای تمیز تر جابه جا شوند که به طور معمول در مجاور شهر و در محیط های کوهستانی اقدام به ساخت و ساز ویلا با امکانات مسکونی و تفریحی می کنند. به دلیل دور بودن این مکان ها از شبکه برق شهر یا غیر قانونی بودن ساخت و ساز امکان دسترسی به برق شهر وجود نداشته و در نتیجه سازنده مجبور به استفاده از موتور برق به عنوان منبع تولید انرژی می نماید. جدای از دردسر های تامین سوخت برای موتور برق، سر و صدا بزرگ ترین مشکل موتور برق است و خود می تواند آرامش افراد را در محل به هم بریزد. استفاده از انرژی خورشیدی می تواند جایگزین خوبی برای موتور برق باشد. این انرژی بی دردسر و بدون صدا است و تنها از نور خورشیدی برای تولید برق استفاده می نماید. در ادامه قصد داریم به معرفی سیستم برق خورشیدی در محیط های ویلایی بپردازیم پس با مجله آموزشی سولارنیرو همراه باشید.

 

برق خورشیدی برای ویلا

در صورتی که ویلا شما دور از دسترس برق است و یا مجوز اتصال به شبکه برق برای شما وجود ندارد می توانید از نیروگاه برق خورشیدی برای تامین انرژی الکتریکی ویلا استفاده نمود. به طور معمول در هر ویلا، روشنایی، یخچال و تلویزیون اصلی ترین قطعات الکتریکی و الکترونیکی مصرفی هستن اما در برخی از ویلا ها، پمپ آب، دوربین مداربسته، تجهیزات حفاظتی و … نیز وجود دارد که می توان از برق خورشیدی برای تامین برق این تجهیزات نیز استفاده نمود.

در سیستم برق خورشیدی تعدادی پنل خورشیدی بر روی سقف صاف یا شیروانی نصب می شود و سپس تعدادی باتری و تجهیزات در محیط داخلی و در نزدیکی ورودی برق ساختمان قرار می گیرند. به طور معمول این تجهیزات فضای زیادی را اشغال نمی کنند و بیشتر ویلا ها فضای لازم برای نصب پکیج برق خورشیدی را دارا هستند. جهت مشاهده نمونه پروژه های نیروگاه خورشیدی نصب شده توسط شرکت سولارنیرو می توانید به صفحه پروژه های برق خورشیدی سولارنیرو مراجعه نمایید.

 

تجهیزات برق خورشیدی ویلایی

هر سیستم برق خورشیدی ویلایی که به آن پکیج برق خورشیدی جدا از شبکه یا آفگرید نیز گفته می شود شامل تجهیزات اصلی زیر است:

• پنل خورشیدی
• باتری خورشیدی
• شارژکنترلر
• اینورتر
• سانورتر
• سازه مخصوص پنل خورشیدی
• تجهیزات نصب و حفاظتی

پنل خورشیدی

پنل خورشیدی یک صفحه تخت با ابعادی در حدود 1 تا 2 متر مربع است که به طور معمول در جهت جنوب و با زاویه بین 10 تا 40 درجه بر روی بام ساختمان نصب می شود. تفاوتی ندارد که سطح بام صاف یا شیروانی است که در هر صورت با سازه مخصوص پنل خورشیدی بر روی سقف محکم می شود. در برخی پروژه ها به دلیل محدودیت پنل خورشیدی بر روی سطح زمین نصب می شود. به طور معمول یک ویلا می تواند از یک پنل تا تعداد نا محدودی پنل خورشیدی متناسب با حجم مصرف و مقدار باتری ها استفاده نماید.

سطح پنل خورشیدی از شیشه و دور آن یک فریم آلمینیومی است. به صورت تضمینی پنل خورشیدی در تمامی شرایط آب و هوایی مانند باران، برف، تگرگ و طوفان ماندگار است اما نباید جسم سخت مانند سنگ به صفحه روی آن برخورد کند که در این شرایط امکان شکستن شیشه پنل وجود دارد.

 

باتری خورشیدی

پنل خورشیدی تنها در ساعاتی آفتابی روز قادر به تولید انرژی الکتریکی است و به طور میانگین سالانه در ایران پنل خورشیدی تنها 5 ساعت از روز می تواند به صورت تمام توان انرژی الکتریکی تولید نماید. به همین منظور و برای استفاده از برق در ساعاتی از روز که نور خورشید در دسترس نیست از باتری های مخصوص برق خورشیدی برای ذخیره انرژی الکتریکی استفاده می شود.

ظرفیت باتری خورشیدی از اهمیت بالایی برخوردار است و در نیروگاه خورشیدی جدا از شبکه، پایه طراحی بر مبنای محاسبه ظرفیت باتری است. ظرفیت باتری بر حسب آمپر ساعت است و هر چه آمپر ساعت باتری بالاتر رود، ظرفیت بیشتری از انرژی الکتریکی در آن ذخیره می شود.

باتری ها تنوع بالایی دارند اما باتری های مخصوص انرژی خورشیدی که باتری های خورشیدی معروف هستند دارای عملکرد و طول عمر مناسبی هستند. این باتری ها در بازار به باتری های ژل دیپ سایکل معروف هستند و در ایران نیز توسط چند برند مطرح مانند سپاهان و صباباتری تولید می شوند. به طور معمول در صورت طراحی درست سیستم برق خورشیدی و استفاده درست از آن این باتری ها می توانند حداکثر 4 تا 5 سال طول عمر داشته باشند.

بعد از طول عمر مشخص باتری ها دیگر کارایی سابق را ندارند و باید با باتری های جدید جایگزین شوند. داغی باتری که که همان پکیج باتری است به طور معمول توسط شرکت های تولید کننده باتری خریداری می شوند که این عدد معمولا 20 درصد قیمت اولیه باتری است که با حساب آن در هر سیستم برق خورشیدی ویلایی، هر 4 سال یکبار باید 30 درصد هزینه سیستم مجدد برای تعویض باتری ها پرداخت شود. این عدد معادل سالی 7.5 درصد و ماهی کمتر از 1 درصد هزینه سیستم است.

استفاده از باتری ماشین یا باتری UPS برای سیستم خورشیدی ممکن است هزینه اولیه را تا حدی کاهش دهد اما عملکرد سیستم را مختل خواهد کرد.

 

شارژکنترلر

این قطعه بین پنل خورشیدی و باتری قرار می گیرد و وظیفه آن کنترل فرایند شارژ باتری است. اهمیت شارژکنترلر به حدی بالا است که به آن قلب سیستم خورشیدی آفگرید گفته می شود. شارژکنترلر ها دارای دو مدل مهم PWM و MPPT هستند که نوع PWM از لحاظ ساختاری ساده تر و با قیمت پایین تر روانه بازار می شود که توصیه می شود در سیستم های کوچک فقط از آن استفاده شود زیرا شارژکنترلر می تواند در طول عمر باتری ها نیز تاثیرگذار باشد و در سیستم های بزرگ به دلیل هزینه بالاتر برای باتری ها، توصیه می شود از شارژکنترلر MPPT در سیستم های بزرگ استفاده نمود. برای آشنایی بهتر و فنی تر با این دو مدل شارژکنترلر می توانید به نوشته تفاوت شارژکنترلر PWM و MPPT از مجله آموزشی سولارنیرو مراجعه نمایید.

 

اینورتر

تمامی تجهیزات برقی مورد استفاده در خانه ما مطابق با برق 230 ولت شهری طراحی شده اند و در نتیجه اینورتر برق ذخیره شده در باتری را به برق مشابه برق شهر تبدیل می نماید. اینورتر نیز دارای دو نوع شبه سینوسی و تمام سینوسی است. به طور معمول نوع شبه سینوسی بیشتر مناسب تجهیزات روشنایی و الکتریکی غیر حساس و نوع تمام سینوسی مناسب بارهای موتوری و تجهیزات الکترونیکی حساس است. به عنوان مثال می توان از اینورتر شبه سینوسی برای لامپ، تلویزیون و دوربین مداربسته استفاده نمود اما اینورتر تمام سینوسی را می توان برای یخچال، پمپ، موتور و کامپیوتر استفاده نمود.

 

سانورتر

از ترکیب اینورتر و شارژکنترلر با یکدیگر قطعه جدیدی به نام اینورتر/شارژر به وجود می آید که در بازار ایران به نام سانورتر شناخته می شود. این قطعه در مقایسه با اینورتر و شارژکنترلر مجزا دارای قابلیت های بیشتر است و به طور معمول در پروژه هایی که شامل موتور برق می شود، می توان از موتور برق نیز برای شارژ باتری ها استفاده نمود. سانورتر ها دارای مزیت های بسیاری هستند اما از لحاظ قیمت به نسبت شارژکنترلر و اینورتر جدا بالاتر هستند. همچنین در صورتی که یکی از قسمت های سانورتر آسیب ببیند، تمام سیستم برق خورشیدی غیر فعال می شود. برای آشنایی بیشتر با سانورتر می توانید به نوشته سانورتر چیست و چه کاربردی دارد از مجله آموزشی سولارنیرو مراجعه نمایید.

 

سازه پنل خورشیدی

سازه پنل خورشیدی یا استراکچر پنل خورشیدی، وظیفه ثابت و مستحکم نگه داشتن پنل خورشیدی بر روی زمین یا سقف شیروانی را دارد. سازه پنل خورشیدی بیشتر از جنس فولاد با پوشش گالوانیزه گرم است اما در برخی موارد از آلمینیوم نیز ساخته می شود. برای آشنایی بیشتر می توانید به نوشته استراکچر پنل خورشیدی مراجعه نمایید.

 

تجهیزات حفاظتی و الکتریکی

به منظور اتصال تمامی قطعات در نیروگاه خورشیدی، از سیم و کابل، کابلشو، گلند و … استفاده می شود تا اتصال الکتریکی به بهترین شکل برقرار شود. همچنین به منظور حفاظت از تجهیزات در مقابل اضافه بار یا اتصال کوتاه و همچنین صاعقه از تجهیزات حفاظتی مانند کلید مینیاتوری، فیوز و سرج ارستر در تابلو برق استفاده می شود.

 

 

محاسبه ظرفیت برق خورشیدی برای ویلا

همانطور که قبل تر نیز به آن اشاره شد، در سیستم برق خورشیدی آفگرید یا جدا از شبکه، مهم ترین قدم در طراحی تایین ظرفیت باتری ها است که این کار با لیست کردن مصرف کننده ها، توان الکتریکی مصرف کننده و مدت زمان کارکرد در طول شبانه روز است. به عنوان مثال لیست زیر می تواند یک مثال خوب برای این اصل باشد:

• 10 عدد لامپ 15 وات به مدت 8 ساعت
• تلویزیون LCD با توان 120 وات به مدت 4 ساعت
• یخچال هتلی با کارکرد 24 ساعته
• پمپ آب نیم اسب بخار برای تنظیم فشار آب

همانطور که در مثال بالا مشاهده کردید، لیست تجهیزات الکتریکی یک ویلا می تواند به صورت بالا باشد. برخی تجهیزات مانند شارژر موبایل و مودم اینترنت در برآورد هزینه تاثیری ندارد اما تجهیزاتی مانند دوربین مداربسته، چایی ساز، کامپیوتر و … می تواند هزینه سیستم را به صورت قابل توجهی افزایش دهد.

در لیست بالا برخی تجهیزات مانند لامپ و پمپ دارای توان مشخص بر حسب وات و همچنین ساعت کاری مشخص است. به عنوان مثال لامپ های اتاق ممکن است 10 ساعت روشن باشد و لامپ سرویس 2 ساعت در شبانه روز که به طور متوسط می توان 8 ساعت را به عنوان زمان کارکرد در نظر گرفت. همچنین برخی تجهیزات مانند یخچال یا تلویزیون دارای توان الکتریکی مشخصی نیستند که در این حالت فقط باید ساز یخچال یا نوع تلویزیون، به کارشناسان سولارنیرو اطلاع داده شود.

بر اساس لیست مصرف کننده ها که به آن لود لیست Load List نیز گفته می شود، باتری سیستم خورشیدی طراحی و سپس بر اساس باتری، سایز تجهیزات مانند پنل خورشیدی، شارژکنترلر محاسبه می شوند. اینورتر نیز کاملا بر اساس توان مصرفی مصرف کننده ها طراحی خواهد شد. در صورت تمایل به مطالعه بیشتر در این مورد می توانید به نوشته محاسبه باتری خورشیدی از همین سایت مراجعه نمایید.

 

 

مقایسه برق خورشیدی با موتوربرق برای مصرف ویلا

به عنوان اولین نکته باید توجه کنید که سیستم برق جدا از شبکه برای واحد هایی که به برق شهری دسترسی دارند به هیچ عنوان صرف اقتصادی ندارد و تنها مناسب واحد هایی است که به هیچ عنوان دسترسی به برق شهری ندارند حال می تواند به دلیل دور بودن به شبکه یا غیرقانونی بودن ساخت ساز آن ها باشد. همچنین برخی ویلا ها در کنار شبکه برق شهری قرار دارند و با پرداخت مبلغی می توانند ترانس برق نصب نمایند که برای این دوستان نیز توصیه می شود از برق شهر استفاده نمایند زیرا در این صورت به شبکه برق بدون محدودیت وصل خواهید شد و مانند سیستم خورشیدی، نیاز به آنالیز دقیق مصرف کننده ها نیست.

مزایا و معایب سیستم برق خورشیدی در مقابل موتور برق به صورت زیر است:

مزایا پنل خورشیدی

• سیستم خورشیدی بی دردسر و بدون سر و صدا است
• نیاز به سوخت و روغن ندارد
• نیاز به تعمیر و نگهداری کمتری نسبت به موتور برق است
• در همه نقاط امکان نصب دارد حتی در مناطقی با هوای ابری
• مدرن و زیبا است و به محیط زیست آسیب وارد نمی کند

 

معایب پنل خورشیدی

• قیمتش در مقابل موتوربرق بیشتر است
• ظرفیت مشخصی دارد و ظرفیت آن وابسته به باتری است
• برای مصرف کننده های توان بالا مانند کولرگازی و تجهیزات گرمایش برقی مناسب نیست
• نمی توان به راحتی آن را جابه جا نمود و باید در یک محل مشخص نصب شود

 

به طور کلی توصیه می شود از ترکیب این دو سیستم به منظور تامین برق ویلا استفاده شود زیرا همانطور که گفته شد سیستم خورشیدی برای مصرف کننده های توان بالا به صرفه نیست و می توان برای برخی مصارف از موتوربرق استفاده نمود. برای مثال ممکن است یک ویلا دارای یک پمپ آب توان بالا برای آبیاری باغ باشد که کلا در هفته 2 ساعت بیشتر روشن نیست و یا برای تعمیرات نیازمند اتصال دستگاه جوش به برق است که در این صورت می توان به جای توسعه سیستم خورشیدی، از یک موتور برق کمکی استفاده نمود. از طرفی موتور برق می تواند به سانورتر متصل شود و در روزهای ابری که پنل خورشیدی ضعیف تر کار می کند، کمک سیستم خورشیدی باشد.

 

در این نوشته سعی کردیم تا به صورت خلاصه به معرفی پکیج برق خورشیدی برای ویلا بپردازیم و بخشی از سوالات پرتکرار شما عزیزان را در این زمینه پاسخ دهیم. درصوتی که تمایل به مطالعه مطالب بیشتر در مورد نیروگاه برق خورشیدی دارید می توانید به مجله آموزش برق خورشیدی سولارنیرو مراجعه نمایید.