مقاله در مورد تکنولوژی فتوولتاییک (PV)

توضیحات

 مقاله در مورد تکنولوژی فتوولتاییک (PV) دارای 36 صفحه می باشد و دارای تنظیمات در microsoft word می باشد و آماده پرینت یا چاپ است

فایل ورد مقاله در مورد تکنولوژی فتوولتاییک (PV)  کاملا فرمت بندی و تنظیم شده در استاندارد دانشگاه  و مراکز دولتی می باشد.

توجه : در صورت  مشاهده  بهم ریختگی احتمالی در متون زیر ،دلیل ان کپی کردن این مطالب از داخل فایل ورد می باشد و در فایل اصلی مقاله در مورد تکنولوژی فتوولتاییک (PV)،به هیچ وجه بهم ریختگی وجود ندارد

بخشی از متن مقاله در مورد تکنولوژی فتوولتاییک (PV) :

تکنولوژی فتوولتاییک (PV)

چکیده :
تکنولوژی فتوولتاییک (pv) امروزه به عنوان بخش رایجی از واژه شناسی ساختمان با امکان کاربرد در ساختمان های موجود و نو مطرح شده است. استفاده از این سیستم در پوشش ساختمان بسیار متنوع بوده و راه های نوینی به سوی طراحان خلاق می گشاید. بعنوان نمونه در فوتو ولتائیک های نیمه شفاف، مدولها می توانند در کنار ذخیره انرژی سایر عملکردهای پوششی بنا را نیز به خوبی انجام دهند. درصورتی که تاثیرات و کاربردهای جامع فتوولتاییک ها در ساختمان به دقت درک و در

کل طراحی و مفاهیم انرژی ساختمان در نظر گرفته شود، تواند در اجزای ساختمان کارکردی چند منظوره یافته و علاوه بر تولید الکتریسیته کاربردهای دیگری نیز در پوشش ساختمان به عهده گیرد.
مقدمه
امروزه آگاهی فزاینده ای که در خصوص تخریب عوامل محیطی و توجه ویژهای درباره کیفیت محیط مصنوع در اروپا وجود دارد منجر به تغییر خصوصیات و نیازمندی های ساختمان و طراحی آن شده است. در مرکز این توجهات، نما و پوشش ساختمان قرار دارد. بطوریکه پیشرفت های تکنولوژیکی جدید، رویکردهای مختلفی از سقف و نماهای ساختمان ایجاد می کند. در این میان در رابطه با چند منظورگی پوشش ساختمان، استفاده از تکنیک های فعال و غیر فعال خورشیدی بسیار ضروری است. یکی از این فنون خورشیدی که به طور قابل توجهی به عنوان بخش مهمی از فرهنگ ساختمان مطرح می شود، فتو ولتائیک یا (pv) است.
یک واحد یا مدول فتوولتائیک اساساً پوششی است که می تواند در دوره های مشخصی از روز الکتریسیته تولید کند که این تولید، شاید به عنوان حق امتیاز این محصول بی نظیر ساختمان مطرح گردد. بطوریکه این فتوولتائیک حتی قادر به شرکت در تامین نیروی برق سراسری است. اگرچه هنوز نیروی برق تولیدی آنها، پنج برابر از نیروی برق شبکه گران تر است اما فتوولتائیک های یکپارچه ساختمان یا (bipv) با ارائه مزایای هزینه ای ویژه، برای مناطق شهری نظیر هلند و آلمان که زمین خالی و کافی برای تجهیزات نیروگاه در اختیار ندارند، بسیار جالب توجه می باشند.

مهمترین مزایا و معایب سیستم های فتوولتائیك:
مزایا:
• عدم نیاز به شبكه سراسری
• عدم نیاز به سوخت
• سازگاری با محیط زیست، محیط زیست را آلوده نمی كند
• آلودگی صوتی ندارد

• برای تولید برق نیاز به آب ندارد
معایب:
• هزینه سرمایه گذاری اولیه بالا است
• وابستگی به تغییرات تابش خورشید در طی روز و ماه های مختلف

چند نمونه از كاربردهای سیستمهای فتوولتائیك:

• روشنایی خورشیدی (معابر، تونلها، منازل، مدارس، جاده ها، چراغهای دریایی و ;)
• پمپ آب (كشاورزی، دامپروری و آبشخور حیوانات، پرورش ماهی، آب شرب و ;)
• سیستمهای نیروگاهی (بصورت مستقل و متصل)
• سیستمهای پرتابل
• یخچال های خورشیدی

فتوولتائیک یکپارچه ساختمان (bipv)
فتوولتاییک (pv) امروزه می تواند در ساختمان های موجود و جدید استفاده شود. کاربرد آن در پوشش ساختمان بسیار متنوع بوده و راه های جدیدی به سوی طراحان خلاق می گشاید.

1- صفحات نمای ساختمان
نماها اکثریت سطح پوسته یک ساختمان را اشغال می کنند. در حقیقت یک نما نخستین احساس بصری از ساختمان را به بینندگان آخود انتقال می دهد و معماران بنا نیز با استفاده از نما به بیان ایده ها و ترجمه خواسته های کار فرما با زبانی ویژه از شکل و رنگ می پردازند. مدول های استاندارد فتوولتائیک می توانند به دیوار موجود ساختمان برای تامین نمایی موفق به لحاظ زیبا شناختی متصل گردند. این واحد ها بدون نیاز به عایق به استراکچر متصل می شوند که این عمل توسط زیرسازی شبکه ای در مدول های فتوولتائیک صورت می گیرد. بنابراین سیستمهای فتوولتائیک می توانند به عنوان بخش مهمی از عناصر نمای ساختمان مطرح می شوند. چهره اصلی یک لایه فتوولتائیک به عنوان مصالح پوششی، شبیه یک شیشه رنگی است. لایه های فتوولتائیک حفاظت طولانی مدت در برابر شرایط جوی را تامین و می توانند در هر اندازه، شکل، طرح و رنگی، برش و تهیه شوند و حتی قسمتی از نور روز را نیز به داخل ساختمان برسانند. این عناصر ساختمانی می توانند بعنوان صفحات ساده نما، عناصر جند عملکردی برای نماهای سرد و گرم، به عنوان سیستم سایه انداز یا بازشوعمل نمایند. ساختمان3 Okotech در برلین مثال جالبی از نماهای فتوولتائیک است. نمای این بنا متشکل از گرانیت و پانلهای شیشه ای با استفاده از شیوه ستاره ای شکل (سیستم نمای SJ ) برای نگهداری پانلهاست. دست انداز طبقه دوم تا پنجم توسط صفحات فتوولتائیک پوشانده شده است و این صفحات با داشتن اندکی خاصیت انعکاسی، ظاهری نظیر پانلهای شیشه ای دیگر نما دارند.

2- نماهای نیمه شفاف
ورقهای فتوولتائیک همانند پنجره ها می توانند کارکرد شفافیت و پش

ت نمایی خود را از دو طریق انجام دهند. سلول فتوولتائیک به تنهایی می تواند بسیار ظریف و یا لیزری بوده و از این طریق امکان 20 تا 50 درصد امکان دید فیلتر شده ای را فراهم کند. مدولهای سیلیکون غیر بلوری نیمه شفاف، ویژه این کارکرد، تهیه می شو

تواند در عین ایجاد فیلتر دید، فضای داخلی را روشن سازند. حتی با اضافه نمودن لایه هایی از شیشه به واحد اصلی از فتوولتائیک نیمه شفاف، عایق حرارتی و صوتی نیز برای نیازهای ویژه ساختمان تامین می شود.
3- سیستم های سایبان
در معماری امروز نیاز شدیدی برای سیستم های سایه انداز در بازار ساختمان وجود دارد که منجر به استفاده وسیع از بازشوهای بزرگ و پرده ها و یا سایبان های دیگر می گردد. در این میان فتوولتائیک ها با اشکال مختلفی می توانند به عنوان سایبان در بالای پنجره ها و یا بخشی از سازه بام استفاده شوند، البته به شرطی که استفاده از این سایبانها منجر به تحمیل بار اضافی به سازه ساختمان نگردد. سیستم های سایه انداز فتوولتائیک می توانند به گونه ای و در جهتی آرایش یابند که در آن واحد، هم برای تولید بیشترین انرژی و هم برای تامین درجات متغیری از سایه بکار روند.

4- مصالح بام
بامها برای فتوولتائیک ها بسیار ایده آل می باشند. چرا که معمولاً عوامل سایه ساز در پشت بام بسیار کمتر از سطح زمین است و معمولاً بام، سطح بدون استفاده وسیعی را بدین منظور در اختیار می گذارد.
یک بام شیبدار ایده آل برای فتوولتائیک ها بامی است به سمت جنوب (در نیمکره شمالی) که زاویه ای معادل عرض جغرافیایی ± 15 برای بهترین تولید انرژی داشته باشد. در این خصوص بامهای روبه جنوب شرقی و جنوب غربی نیز قابل قبولند. صفحات فتوولتائیک می توانند بر پشت بام بناهای موجود نیز براحتی نصب گردند. یک روش زیبا برای استفاده از فتوولتائیک ها در بام ساختمان، استفاده از تایلها یا توفالهای PV است که امکان نصب راحت آنها را توسط یک پیمانکار بام نظیر تایلهای یا پوشالهای دیگر پشت بام میسر می سازد. بامهای مسطح نیز مزایایی همچون دسترسی مناسب و نصب آسان دارند. روش کلاسیک در این خصوص، چیدمان و آرایش واحد های فتوولتائیک بر روی زیر ساختهای شبکه ای آن و و نصب آنها که در بام شیبدار نیز صورت می گیرد، می بایست در مورد نیروی باد نیز تدابیر لازم اندیشیده شود. تجربیات و پیشرفت های اخیر در این زمینه سبب سبکی، سهولت و سرعت استعمال این سیستم ها گشته است.

5- نورگیرها
ساختار نورگیرها معمولاً مزایای انشار نور در ساختمان را با تامین سطحی باز برای نصب مدولهای فتوولتائیک نوام می سازد. در این صورت عناصر فتوولتائیک می بایست نور و الکتریسیته را همزمان تامین کنند. بطوریکه قطعات فتوولتائیک و سازه پشتیبان مورد استفاده برای این نوع کارکرد، مشابه نماهای نیمه شفاف هستند. این ساختار که میتواند از بیرون نیز نمایان گردد، طبقات و راهروهایی زیبا و جذاب از نور پدید آورده و امکان طرح معماری مهیجی از نور و سایه فراهم می سازد.

نصب سلولهای نوری (فتوولتائیك) بر بام ساختمانها
نصب سلولهای نوری (فتوولتائیك) بر بام

ساختمانها و استفاده از انرژی الكتریكی حاصله در ساختمان از موضوعات جدید در صنعت برق دنیاست.
ایمنی و قیمت دو عامل مهم ارزیابی در این سیستمها هستند. مطالعات نشان میدهد كه انگیزه های زیر می تواند عامل سرمایه گذاری در زمینه تولید برق نوری باشد.
1- حفاظت از محیط زیست
2 – یافتن جایگزینی برای نیروگاههای هسته ای
3- ملاحظات و پیشرفتهای فن آوری

یكی از ابزارهای مهم برای غلبه بر مسائل زیست محیطی ناشی از تولید و مصرف برق ، سیستم های غیر متمركز فتوو لتائیك (PV) هستند. در حال حاضر ، به دلیل هزینه های سنگین سرمایه گذاری ، سیستم های PV به صورت وسی

عی مورد استفاده قرار نمی گیرند. به منظورگسترش بازار این نوع سیستم ها ، مشوق های اقتصادی ابزار مناسبی است. به این منظور در هر كشوری شیوه های مختلفی به كار گرفته می شود. در سال 1990 اولین برنامه مهم بین المللی با نام “هزار بام” برای گسترش سیستم های فتوولتائیك در آلمان به اجرا گذاشته شد. نصب سیستم

وولتائیك با توان متوسط KWp 6/2 تجهیز شدند.
بزرگترین برنامه گسترش سیستمهای فتوولتائیك در سال 1994 در ژاپن اجرا شد. این برنامه 5 ساله و زمان پایان آن سال 1999 پیش بینی شده بود. تا پایان سال 1997 بیش از10000 سیستم كوچك متصل به شبكه با توان متوسط KWp 3 در ژاپن نصب شده است.
خرید سیستم فتوولتائیك در رفتار مصرف كنندگان تغییراتی ایجاد می كند. مصرف كنندگانی كه دارای مصرف اولیه كم اند تقاضای خود را به تدریج افزایش می دهند. اما مصرف كنندگان با مصرف اولیه زیاد برق ، در مصرف انرژی صرفه جویی خواهند كرد. بنابر این می توان گفت كه ” سیستم های PV وسیله صرفه جویی انرژی برای ثروتمندان ” است.
ساختمانهایی كه با سیستم های فتوولتائیك تركیب می شود به قسمی كه سیستم های PV قسمتی از نمای خارجی ساختمان را تشكیل می دهند، به نام Building Integrated Photovoltaic(BIPV) نام گذاری شده اند.
چنین سیستمی در زمستان ، بهار و پائیز نور و گرما را تامین می نماید . در تابستان كه نور و گرما مطلوب نیست ، این عوامل با استفاده از كنترلرهای خورشیدی ، كنترل می شوند. سیستم هایBIPV ، كاملآ چند منظوره اند. این سیستم ها تولید الكتریسیته می كنند، به جای المانهای معمول ساختمانی مانند سایه بان ها عمل می كنند و بار سرمایی و پیك بار الكتریكی را كاهش می دهند.

بر اساس بررسی های انجام شده ، ملاحظات و نتایج زیر از نصب اولین سیستم BIPV در كره بدست آمده است:
1- شیب وجهت پانلهای PV اثر قابل ملاحظه ای بر میزان تولید برق دارد. با توجه به زیبایی نمای ساختمان، هزینه و ایمنی امكان نصب پانلهای سایه بان با زاویه ایده آ ل یعنی 32 درجه در منطقه جی هونگ وجود نداشت .
2- وقتی از سیستم هایPV به عنوان سایه بان استفاده می شود، تاثیر سایه سایر پانلهای PV باید لحاظ شود . ت كه مانع ورود گرما به ساختمان شده و بنابر این بار سرمایشی ساخنمان كاهش می یابد.
4- نسبت تشعشع مستقیم به تشعشع پراكنده خورشید اثر قابل ملاحظه ای بر تولید برق سیستم های PV دارد.
5- كاهش مقدار برق تولیدی سیستم ، در اثر جمع شدن گرد و غبار بر روی صفحات در طراحی باید لحاظ گردد .
6- در یك روز تابستانی ، سیستم PV توان تولید ده در صد از نیازهای انرژی روشنایی ساختمان را داراست .

آبگرمكن های خورشیدی
مهمترین قسمت هر سیستم آبگرمكن خورشیدی یا(SWH Solar water heating) عبارتست از آرایه كلكتورهای آن كه وظیفه جذب انرژی خورشیدی و تبدیل آن به حرارت را به عهده دارند. حرارت دریافت شده از طریق سیال عامل (آب، مایع ضد یخ یا هوا) كه از داخل كلكتور عبور میكند جذب میشود. این حرارت میتواند مستقیماً مورد استفاده قرار گیرد یا اینكه در یك منبع ذخیره حرارتی، برای استفاده های بعدی ذخیره شود. اجزاء مختلف سیستمهای انرژی خورشیدی دائماً در معرض شرایط جوی هستند، لذا این قطعات باید بتوانند در مقابل یخ زدگی یا افزایش بیش از حد حرارت و هنگامیكه تقاضا برای مصرف كم است بطور مناسب محافظت شوند.
در سیستمهای آبگرمكن خورشیدی، آب مصرفی یا بطور مستقیم با عبور از كلكتور گرم میشود (سیستمهای گردش مستقیم) یا اینكه بطور غیر مستقیم و توسط یك مبدل حرارتی كه خود در یك سیكل بسته توسط سیال داخل كلكتور گرم شده است، گرما میگیرد (سیستم گردش غیر مستقیم). سیال عامل نیز یا به صورت طبیعی ( غیر فعال یا پسیو) جابجا میشود یا اینكه بصورت اجباری به گردش در میآید (فعال یا اكتیو). گردش طبیعی سیال عامل بر اثر پدیده ترموسیفون بوجود میآید در حالیكه برای گردش اجباری این سیال از یك پمپ استفاده میشود. غیر از سیستمهای ترموسیفون و سیستمهایی كه كلكتور و منبع ذخیره یكپارچه دارند، سایر سیستمهای گرمایش آب توسط ترموستاتهای تفاضلی كنترل میشوند.
پنج نوع از سیستمهای خورشیدی میتوانند برای گرم كردن آب مصرفی یا بهداشتی مورد استفاده قرار گیرند كه عبارتند از: ترموسیفون، كلكتور- مخزن یكپارچه، گردش اجباری، غیر مستقیم و هوا. دوسیستم اول سیستمهای غیر فعال (پسیو) نامیده میشوند، اما سه سیستم دیگر سیستمهای فعال (اكتیو) هستند، چون یك پمپ یا فن برای گردش سیال عامل د

ر آنها نصب میشود. برای جلوگیری از یخ زدگی كلكتور در سیستمهای مستقیم از گردش معكوس(recirculation) یا تخلیه (drain-down) و در سیستمهای غیر مستقیم از تخلیه برگشتی (drain-back) استفاده میشود.
تمامی این سیستمها دارای مزایای اقتصادی خوبی هستند و بسته به نوع سوخت جایگزین، دوره بازگشت سرمایه برای آنها بین 4 سال (برای الكتریسیته) و 7 سال (برای دیزل) میباشد. البته دوره بازگشت سرمایه، در كشورهای مختلف بستگی به شاخصهای اقتص

ادی، نظیر میزان تورم و قیمت انواع سوخت و غیره دارد. امروزه در دنیا به میزان بسیار زیادی از كلكتورهای خورشیدی برای آبگرمكنهای خورشیدی استفاده میشود.
یخچال خورشیدی
راه های بسیاری وجود دارند كه میتوان انرژی خورشید را با پروسه تولید سرما ادغام كرد. سرمایش خورشیدی را هم میتوان از طریق گرمایش خورشیدی بعنوان منبع گرمایی و هم از طریق فتوولتائیك بعنوان منبع الكتریكی ایجاد كرد. این كار را میتوان با روشهای جذبی و جذب سطحی از طریق گرمایش و یا با استفاده از یك یخچال معمولی كه برق آن از فتوولتائیك تامین میشود انجام داد. سرمایش خورشیدی خصوصاً برای سرد نگهداشتن واكسنها در مناطقی كه الكتریسیته در دسترس نیست یا برای سرمایش مكانها مورد استفاده قرار میگیرد. انواع روشهای سرمایش خورشیدی عبارتند از:
• یونیتهای جذب سطحی (Adsurbtion units)
جامدات متخلخل، كه جاذب نامیده میشوند، بصورت فیزیكی و بازگشت پذیری میتوانند مقادیر زیادی بخار را كه سیال جذبی (adsorbate) نامیده میشود خود جذب (adsorb) كنند. ایده اصلی استفاده از این پدیده در قرن نوزدهم بوجود آمد. تراكم بخار جذبی درون جامد جاذب بستگی به دمای زوج یا به عبارت دیگر تركیب جاذب و جذب شونده و نیز فشار بخار دارد. اگر فشار ثابت باشد میتوان با تغییر دادن درجه حرارت موجب جذب یا بازپس دهی ماده جذبی توسط جاذب شد. این روش، مبنای كاركرد سیستمهای خورشیدی استفاده كننده از سیكل جذب بخار می باشد.
یك زوج جاذب- جذبی برای كار كردن در یك مبرد خورشیدی باید ویژگیهای زیر را داشته باشد:
– یك مبرد با گرمای نهان بالا
– یك زوج كاری با خواص ترمودینامیكی بالا
– یك دمای بازگشتی (بازپس دهی سیال جذبی) كوچك در مواجهه با فشار و دمای كاری
– ظرفیت گرمایی پایین
زوج آب- آمونیاك بیشترین استفاده را در بین سیستمهای موجود دا

رد و استفاده از زوجهای جذبی مناسب تر برای سیستمهای خورشیدی در حال بررسی و مطالعه و تحقیق است. بازده این سیستمها توسط دمای كندانسه محدود میشود، و بدون استفاده از تكنولوژیهای سطح بالا امكان كاهش آن وجود ندارد. برای مثال، برجهای خنك كن و رطوبت زدا (desiccant bends) برای تولید آب سرد برای كنداسه كردن آمونیاك در فشار پایین استفاده میشوند. از جمله معایب ذاتی زوج آب- آمونیاك این است كه لوله ها و مخازنی با ضخامت بالا نیاز دارند، خوردگی ناشی از آمونیاك، مشكلات برودت و جدا كردن آب از آمویاك نیز می باشد. چند زوج دیگر نظیر زئولیت- آب، زئولیت- متانول و متانول-كربن فعال در حال بررسی و مطالعه هستند كه از میان آنها نوع مناسب تری انتخاب گردد. تا كنون زوج متانول- كربن فعال بهترین نتیجه را داشته است .
• یونیتهای جذبی (Absorbtion units)
پروسه جذبی عبارتست از جذب و گرفتن رطوبت توسط ماده ای كه رطوبت گیر نامیده میشود. رطوبت گیرها یا جاذبها موادی هستند كه قابلیت جذب و در برگیری گازها یا مایعات را در خود دارند و میل تركیبی ویژه ای با آب دارند. در حین جذب، ماده جاذب با گرفتن رطوبت، یك تغییر شیمیایی پیدا میكند، برای مثال میتوان به نمك طعام اشاره كرد كه هنگام جذب رطوبت تغییر فرم داده و از جامد به سیال تبدیل میشود. ویژگی وابستگی رطوبت گیرها به رطوبت، این مواد را برای واكنشهای شیمیایی جداساز بسیار سودمند ساخته است.
سیستمهای جذبی مشابه سیستمهای تهویه مطبوع بخار-compresstion هستند اما در مرحله فشار (compresstion stage)با هم تفاوت دارند. بطور كلی یك
جاذب، قسمت كم فشار، یك سیار مبرد تبخیر شده را جذب میكند. پر استفاده ترین تركیب مایعات شامل لیتیم برمید- آب كه بخار آب نقش سرد كننده را ایفاد میكند و آمونیاك- آب كه آمونیاك سرد كننده است، میباشند.
اجاق خورشیدی
كشورهای در حال توسعه كه از شبكه برق پیشرفته‎ای برخوردار نیستند، برای پختن غذا از گرمایش خورشیدی پسیو استفاده می‎شود.اجاقهای خورشیدی در دو نوع رایج شلجمی و جعبه ای ساخته شده است. نوع شلجمی آن به صورت یك بشقاب سهموی می باشد كه برای پختن غذا بوسیله آن باید ماده غذایی مورد نظر را در كانون این بشقاب قرار دهیم. كیت آموزشی از این اجاق در سال 1382 در دفتر انرژی خورشیدی سازمان انرژیهای نو ایران، در گروه كاربردهای غیرنیروگاهی، ساخته شد و جهت آموزش در اختیار مدارس و آموزشكده ها قرار گرفت.
اجاق خورشیدی نوع جعبه ای اولین بار توسط شخصی بنام نیكلاس ساخته شد. این اجاق بسیار ساده بوده و از یك جعبه عایق كاری شده با یك درب شیشه‎ای تشكیل شده بود. در نوع از اجاقهای خورشیدی، گرمای حاصل از نور متمركز شده خورشید در داخل جعبه به دام افتاده و می‎تواند غذای قرار داده شده در جعبه را گرم كرده و یا آنرا بپزد.

كوره خورشیدی
نوتورا در اوایل قرن 18، اولین كوره خورشیدی را در فرانسه ساخت و ب

وسیله آن یك تل چوب را در فاصله 60 متری آتش زد.بسمر، پدر فولاد جهان نیز حرارت مورد نیاز در كوره خود را از انرژی خورشیدی تأمین می كرد. متداولترین سیستم یك كوره خورشیدی، متشكل از دو آینه، یكی تخت و دیگری كروی می باشد. نور خورشید به آینه تخت رسیده و توسط این آینه به آینه كروی بازتابیده می شود. طبق قوانین اپتیك، هرگاه دسته پرتوی موازی محور آینه با آن برخورد نماید، در محل كانون، متمركز می شوند و به این ترتیب انرژی حرارتی گسترده خورشید در یك نقطه جمع می شود، كه این نقطه به دماهای بالایی می رسد. امروزه پروژه های متعددی در زمینه كوره های خورشیدی در سراسر جهان در حال طراحی و اجراء می باشد.

چگونه می توان با استفاده از خورشید روشنایی ساختمان را تامین كرد؟
این كاربرد به معنی استفاده از نور خورشید برای روشن كردن داخل ساختمان است.

برای دریافت اینجا کلیک کنید