نیروگاه‌های خورشیدی با استفاده از پنل‌های خورشیدی، نور خورشید را به انرژی الکتریکی تبدیل می‌کنند. این پنل‌ها معمولاً از سلول‌های خورشیدی فتووولتائیک تشکیل شده‌اند که در واکنش به نور، جریان الکتریکی ایجاد می‌کنند. این جریان سپس توسط تجهیزات الکترونیکی به ولتاژ مناسب تقویت و به شبکه برق وصل می‌شود. این نیروگاه‌ها می‌توانند به صورت مستقیم یا با ذخیره‌سازی انرژی در باتری‌ها در طول شبانه‌روز انرژی تولید کنند.
نیروگاه‌های خورشیدی به چندین نوع تقسیم می‌شوند:
- نیروگاه‌های فتووولتائیک: این نوع از نیروگاه‌ها از پنل‌های خورشیدی فتووولتائیک برای تبدیل نور خورشید به انرژی الکتریکی استفاده می‌کنند. این پنل‌ها معمولاً در مزارع خورشیدی یا روی سطوح ساختمان‌ها نصب می‌شوند.
- نیروگاه‌های حرارتی خورشیدی: این نیروگاه‌ها از نور خورشید برای گرمایش مایعات یا مواد حرارتی استفاده می‌کنند تا بخار تولید کنند و توربین‌های بخاری را به حرکت درآورند. این روش در دو نوع “نیروگاه‌های تالابی” و “نیروگاه‌های پیشرفته حرارتی خورشیدی” مورد استفاده قرار می‌گیرد.
نیروگاه‌های تالابی: در این نیروگاه‌ها، آب را در تالاب‌های خاصی جمع آوری می‌کنند و با استفاده از انرژی خورشید، آن را به بخار تبدیل کرده و توربین‌های بخاری را حرکت می‌دهند.
- نیروگاه‌های پیشرفته حرارتی خورشیدی: این نیروگاه‌ها از آینه‌ها یا لنزهای بزرگ برای تجمیع نور خورشید و تولید حرارت بیشتر استفاده می‌کنند. حرارت تجمیع‌شده معمولاً به یک مایع حرارتی منتقل می‌شود که سپس بخار تولید کرده و توربین را می‌چرخاند.
هر یک از این انواع نیروگاه‌های خورشیدی با توجه به تکنولوژی استفاده‌شده و منطقه جغرافیایی ممکن است تفاوت‌هایی داشته باشند.
نیروگاه‌های خورشیدی به چند روش کار می کنند؟
نیروگاه‌های خورشیدی به دو روش اصلی کار می‌کنند: فتووولتائیک و حرارتی.
- نیروگاه‌های فتووولتائیک:
– در این روش، از پنل‌های خورشیدی فتووولتائیک استفاده می‌شود. این پنل‌ها از سلول‌های خورشیدی تشکیل شده‌اند که وقتی به نور خورشید برخورد می‌کنند، الکتریسیته تولید می‌کنند.
– جریان الکتریکی تولیدشده در سلول‌های خورشیدی به یک تجهیزات الکترونیکی ترسیم می‌شود که جریان را به ولتاژ مناسب تبدیل می‌کند.
– این ولتاژ الکتریکی سپس به تجهیزات تبدیل برق مانند درایورها و اینورترها منتقل می‌شود تا جریان مستقیم تولیدشده توسط سلول‌های خورشیدی به جریان متناوب (AC) برق تبدیل شود.
– برق تولیدشده به شبکه برق متصل می‌شود و می‌تواند برای تأمین انرژی الکتریکی به خانه‌ها، صنایع و سایر مصارف استفاده شود.
- نیروگاه‌های حرارتی خورشیدی:
– در این روش، از آینه‌ها یا لنزهای بزرگ برای تجمیع نور خورشید و تولید حرارت استفاده می‌شود.
– حرارت تولید شده از طریق آینه‌ها یا لنزها به مایع حرارتی منتقل می‌شود (مانند روغن خورشیدی یا مخلوط آب و گلیکول).
– این مایع حرارتی به حرارت تبدیل می‌شود و بخار تولید می‌شود. این بخار سپس به توربین‌های بخاری منتقل شده و توربین‌ها به حرکت درآمده و ژنراتورها را بچرخانند.
– ژنراتورها برق تولید شده را به برق متناوب تبدیل کرده و به شبکه برق متصل می‌کنند.
هر دو روش فتووولتائیک و حرارتی، از انرژی خورشید به عنوان منبع اصلی تولید برق استفاده می‌کنند، اما از فناوری‌ها و تجهیزات مختلفی برای تبدیل این انرژی به برق استفاده می‌کنند.
نیروگاه‌های خورشیدی در نقاطی که شرایط مناسبی برای جذب نور خورشید و تولید انرژی خورشیدی وجود دارد، نصب می‌شوند. این شرایط شامل عوامل زیر می‌شوند:
- میزان تابش خورشیدی: مناطقی که میزان تابش خورشیدی بالا دارند، برای نصب نیروگاه‌های خورشیدی مناسب‌تر هستند. نیروگاه‌های خورشیدی در مناطق با آسمان کم‌ابری و بیش‌ترین ساعت‌های آفتابی نصب می‌شوند.
- شرایط اقلیمی: مناطق با شرایط آب‌وهوایی مثل آفتابی و خشک مناسب‌تر هستند. افزایش ابریت، بارندگی و تغییرات اقلیمی ممکن است تولید انرژی خورشیدی را کاهش دهد.
- مساحت: برای نصب نیروگاه‌های خورشیدی، مساحت مناسبی مورد نیاز است. معمولاً مزارع خورشیدی در مناطق با فضای بزرگ و خالی از ساختمان‌ها نصب می‌شوند.
- توان انتقال برق: نیروگاه‌های خورشیدی به توان انتقال برق وصل شده و باید به شبکه برق متصل شوند. بنابراین، مناطقی که از نظر انتقال برق مناسبی دارند، برای نصب نیروگاه‌های خورشیدی جذابیت بیشتری دارند.
- قوانین و مقررات: قوانین و مقررات محلی و ملی می‌توانند تأثیرگذار باشند. برخی مناطق ممکن است دارای محدودیت‌ها یا تشویق‌های مالی برای نصب نیروگاه‌های خورشیدی باشند.
- تغییرات زمین‌شناسی: توپوگرافی و وضعیت زمین نیز در انتخاب محل نصب تأثیرگذار است. زمین‌های صاف و مناسب‌شکل می‌توانند انرژی خورشیدی را بهره‌برداری اقتصادی‌تری فراهم کنند.
در چه مناطقی نیروگاه های خورشیدی نصب می شوند؟
با توجه به این عوامل، نیروگاه‌های خورشیدی ممکن است در مناطق مختلف جغرافیایی و با توجه به شرایط محیطی نصب شوند.
ساخت یک نیروگاه خورشیدی شامل چند مرحله مهم است:
- بررسی و تجزیه و تحلیل: در این مرحله، موقعیت جغرافیایی بررسی می‌شود تا مطمئن شویم که شرایط مناسبی برای نصب نیروگاه خورشیدی وجود دارد. همچنین، میزان تابش خورشیدی و شرایط اقلیمی بررسی می‌شود.
- طراحی: در این مرحله، طرح کلی نیروگاه خورشیدی شامل تعداد و نوع پنل‌های خورشیدی، تجهیزات الکترونیکی، سیستم‌های انتقال برق و زیرساخت‌های مورد نیاز ایجاد می‌شود.
- تهیه مواد و تجهیزات: مواد و تجهیزات مورد نیاز برای ساخت نیروگاه خورشیدی از جمله پنل‌های خورشیدی، اینورترها، توربین‌های بخاری (در صورت استفاده از نیروگاه‌های حرارتی) و سیم‌ها تهیه می‌شوند.
- نصب و احداث: در این مرحله، پنل‌های خورشیدی، تجهیزات الکترونیکی، و سایر تجهیزات نیروگاه به موقعیت مورد نظر منتقل می‌شوند و ساختمان‌ها و زیرساخت‌های لازم برای نیروگاه ساخته می‌شوند.
- اتصال به شبکه برق: پس از نصب تجهیزات، نیروگاه به شبکه برق متصل می‌شود. این شامل انتقال برق تولیدی توسط تجهیزات انتقال برق و اتصال به تقاضای برق مصرفی می‌شود.
- آزمایش و راه‌اندازی: پس از اتصال به شبکه برق، نیروگاه خورشیدی آزمایش می‌شود تا مطمئن شویم که تجهیزات به درستی کار می‌کنند و تولید انرژی در حالت عادی صورت می‌گیرد.
- بهره‌برداری و نگهداری: پس از راه‌اندازی، نیروگاه به بهره‌برداری رسیده و نیاز به نگهداری دوره‌ای و تعمیر و نگهداری دارد تا به طور مداوم و با کارایی بالا عمل کند.
این مراحل به طور کلی نشان‌دهنده فرآیند ساخت یک نیروگاه خورشیدی هستند، اما هر مرحله ممکن است شامل مراحل زیرگراه و فرآیندهای تخصصی دیگری باشد.
در این سیستم بسیار پرکاربرد توسط تعداد زیادی آینه به نام هلیوستات که بر روی یک گیرنده در بالای یک برج بلند قرار می گیرد و انرژی خورشید جذب می شود. این انرژی خورشیید توسط سیالل موجود در دریافت کننده جذب شده و به مرور زمان گرم می شود و بعد توسط مبدل های موجود سیال عامل به بخار تبدیل شده و برای تولید برق به توربین فرستاده می شود
