انواع باتری مخصوص سیستم‌ فوتوولتائیک

 

از ترکیب چندین ماده شیمیایی باتری‌ها ساخته می‌شوند. بعضی ارزان اما دارای ظرفیت کم، بعضی‌ها دارای ظرفیت بالا اما گران هستند. باتری‌های سرب- اسید از نظر قیمت و ظرفیت در سطح متعادلی هستند به همین جهت ترجیح داده می‌شوند.

باتری‌های سرب- اسید چگونه کار می‌کنند؟

سلول باتری سرب- اسید شامل دو قطب مثبت و منفی است که الکترولیت نامیده می‌شوند و در اسید سولفوریک قرار دارند. در هنگام دشارژر، مولکول‌های سولفور الکترولیت با صفحه سربی ترکیب شده و باعث آزاد شدن الکترون از الکترولیت می‌شوند و هنگام شارژ مجدد سلول‌ الکترون‌های اضافی آزاده شده مجدداً به الکترولیت باز می‌گردند. یک باتری از این عکس‌العمل شیمیایی برق تولید می‌کند. در واقع برق الکترون‌های جاری است.

در یک باتری معمولی سرب- اسید، هر سلول فارق از اندازه آن، تقریباً ۲ ولت ولتاژ دارد و وقتی یک بار به باتری وصل شود برق بین قطبهای مثبت و منفی آن جاری می‌شود.

نگهداری و توجه در هر زمان که از باتری استفاده می‌شود ضروری است. استفاده نامناسب از باتری می‌تواند باعث انفجار شود.

باتری‌ها انرژی اضافی تولید شده توسط سیستم PV را جمع می‌کنند و آن را در شب یا وقتی که انرژی ورودی دیگری وجود ندارد استفاده می‌کنند. باتری‌ها می‌توانند به‌سرعت دشارژ شوند و جریان زیادی تولید ‌کنند که می‌تواند توسط منبع شارژ تولید شود. بنابراین پمپ‌ها و موتورها می‌توانند به‌طور متناوب کار کنند.

عملکرد باتری به محل استفاده، وضعیت آب و هوا و نحوه استفاده ار آن بستگی دارد. به ازای هر ۱ آمپر- ساعت انرژی مصرف شده از ظرفیت باتری، باید حدود ۲۵/۱ آمپر-ساعت در هنگام شارژ به آن برگردانیم که البته این عدد با دما، نوع و سن باتری متناسب است.

برای سیستم های مبتنی بر PV و توربین بادی دو نوع باتری رایج است GEL  و AGM  که هر دو این‌ها به‌خوبی شارژ شده و مانند باتری‌های اسیدی (باتری‌ های تر) به آسانی دشارژ نمی‌شوند. از آنجا که مواد موجود در الکترولیت‌های هر دو این باتری‌ها به‌ندرت با هیدورژن ترکیب می‌شوند این باتری‌ها خورده نمی‌شوند.

نکته: باتری هایGEL  و  AGM  برای نصب در سیستم های  PV و سیستم‌های دریایی قابل استفاده‌اند،  با این وجود بیشتر انواع باتری‌های AGM ارزان‌تر و مناسب‌تر از GELها هستند.

باس بار در سلول خورشیدی چیست و افزایش Busbar چه مزایایی دارد؟ 

باس بار خطوط فلزی هستند که آن ها را در امتداد هر سلول مربعی در پنل های خورشیدی می توان مشاهده کرد. آن ها سیم هایی هستند که هر سلول را به یکدیگر مرتبط می سازند و به جریان اجازه می دهد تا جاری شود. از آن جا که هر سلول به طور کلی دارای تقریبا بیش از ۰٫۵ ولت می باشد، باس بار سلول ها را در حالت اتصال سری به یکدیگر برای ایجاد ولتاژ های بالاتر قابل استفاده برای پنل های خورشیدی قرار می دهد. برای مثال پنل ۶۰ سلولی دارای Vmp تقریبا برابر ۳۲ ولت می باشد.

مدل های قدیمی تر پنل های خورشیدی دارای ۳ باس بار و یا کمتر بوده اند اما پنل های خورشیدی با تکنولوژی جدیدتر دارای ۴ باس بار می باشند.

پنل خورشیدی شارپ مدل SHARP NDRB 275  تنها پنل ۵ باس بار  موجود در بازار ایران است، که توسط شرکت نورسان انرژی آریا نماینده انحصاری محصولات شارپ در ایران، قابل ارائه می‌باشد.

NDRB2

اما سوال اینجاست که تعداد Busbar اضافی چه مزیتی برای پنل های خورشیدی محسوب می گردد؟
افزودن Busbar اضافی باعث ایجاد مقاومت کمتری بین سلول ها می شود که طبق قانون اهم می توانیم در یابیم، زمانی که مقاومت (R یا Ω) کاهش می یابد، جریان افزایش پیدا می کند (جریان و مقاومت رابطه ی عکس با یکدیگر دارند) و هنگامی که جریان در یک ولتاژ یکسان افزایش می یابد، این قضیه افزایش توان را به همراه دارد. همانند زمانی که یک لاین و یک مسیر به بزرگراه اضافه می شود، وسایل نقلیه بیشتری می توانند در یک زمان از بزرگراه عبور کنند.
نتیجه ی Busbar اضافی این است که پنل های خورشیدی می توانند در همان سایز و ابعاد در حدود ۱ الی ۲ درصد افزایش راندمان داشته باشند.
این موضوع زمانی مورد توجه قرار می گیرد که پنل ها به تعداد بالا و جهت استفاده در نیروگاه های خورشیدی در کنار یکدیگر قرار می گیرند.

البته وجود باس بار های بیش از حد و پهن باعث میشود نور کافی به سطح سلول نرسد. مهمترین عامل در افزایش باسبار کاهش مقاومت است که بسیار بسیار حائز اهمیت می باشد.

تنظیم زاویه پنل‌های خورشیدی

به طورکلی، اگر ارتفاع زاویه ای خورشید را با SA و عرض جغرافیایی محل را با L نشان دهیم، مقادیر بیشینه و کمینه زاویه تابش در روزهای اول تابستان و زمستان (انقلاب تابستانی و زمستانی) در هر نقطه در نیمکره شمالی زمین (همچنین به ترتیب عکس در نیمکره جنوبی) برابر است با:
SA(Max) = 90°- L + 23.5°
SA(Min) = 90°- L – 23.5°
روزهای اول بهار و پاییز (اعتدال بهاری و پاییزی)، زمین در میانه مسیر مداری خود بین دو مقدار بیشینه و کمینه فوق می‌باشد و بنابراین، زاویه انحراف بی تأثیر می‌گردد:
SA(Mid) = 90°- L
از روابط فوق نتایج جالبی بدست می‌آید:
۱) تنها مناطقی از کره زمین دارای تابش کاملاً عمودی ۹۰ درجه هستد که بین ۲ مدار ۲۳٫۵ درجه شمالی معروف به مدار رأس‌السرطان (Tropic of Cancer) و ۲۳٫۵ درجه جنوبی معروف به مدار رأس‌‌الجدی (Tropic of Capricorn) باشند. این تابش کاملاً عمودی روی خط استوا فقط در ۲ روز اول فرورودین و اول مهر و روی مدارهای ۲۳٫۵ درجه شمالی و ۲۳٫۵ درجه جنوبی فقط در یک روز از سال به ترتیب روزهای اول تیر (شروع تابستان نیمکره شمالی) و اول دی (شروع تابستان نیمکره جنوبی) اتفاق می‌افتد. به طور کلی تمام مناطق استوایی (Tropical) که بین این دو مدار قرار دارند، دارای ۲ روز تابش عمودی ۹۰ درجه در طول سال هستند.
۲) خارج از این ناحیه، هیچگاه تابش آفتاب حتی در تابستان به صورت عمودی کامل نخواهد بود. به عنوان مثال حتی در جنوبی ترین ناحیه ایران یعنی جزیره ابوموسی با عرض جغرافیایی تقریبی ۲۵٫۸ درجه شمالی، زاویه تابش خورشید بیش از ۸۷٫۷ درجه در روز اول تیر نخواهد شد.
۳) مناطقی از کره زمین که دارای عرض جغرافیایی بیشتر از ۶۶٫۵ درجه شمالی معروف به دایره شمالگان (Arctic Circle) و ۶۶٫۵ درجه جنوبی معروف به دایره جنوبگان (Antaractic Circle) باشند، به ترتیب در ۶ ماه دوم سال و ۶ ماه اول سال خورشید زیر خط افق قرار گرفته و دارای شب قطبی طولانی و در سمت مقابل، دارای روز قطبی طولانی هستند.
با یک مثال موضوع روشنتر خواهد شد:
عرض جغرافیایی تقریبی مرکز شهر تهران ۳۵٫۴ درجه شمالی می باشد. طبق روابط فوق، بیشترین ارتفاع آفتاب تابستانی در روز اول تیر برابر است با:
SA(Max) = 90° – ۳۵٫۴° + ۲۳٫۵° = ۷۸٫۱°
کمترین ارتفاع آفتاب زمستانی تهران در روز اول دی برابر است با:
SA(Min) = 90° – ۳۵٫۴° – ۲۳٫۵° = ۳۱٫۱°
و ارتفاع خورشید در روزهای اول فرورودین و اول مهر برابر است با:
SA(Mid) = 90° – ۳۵٫۴° = ۵۴٫۶°
با توجه به کاربرد سیستم سولار، می توان رویکردهای مختلفی برای تنظیم زاویه پنلها اتخاذ کرد:
– اگر سیستم وظیفه تأمین انرژی در تمام طول سال را داراست، رویکرد محتاطانه این است که زاویه پنلها با مقدار زمستانی تنظیم گردد، چون به طور کلی انرژی تابشی دریافتی در زمستان به دلیل تعدد روزهای ابری و تابش مایل خورشید، کمتر از بقیه طول سال می‌باشد.
– ممکن است مکانی مانند یک ویلا در تمام طول سال استفاده نشده و در یک دوره زمانی خاص مثلاً فقط در طول ۳ ماه تابستان استفاده گردد که در این صورت، تنظیم زاویه پنلها با مقدار مناسب آن دوره زمانی منطقی می باشد.
– اگر منطقه ای دارای روزهای ابری بسیار کم در طول زمستان باشد (مانند مناطق جنوبی کشور)، می‌توان رویکردی بین دو رویکرد فوق درنظر گرفت و پنلها را با زاویه بهاری-پاییزی معادل میانگین دو مقدار تابستانی و زمستانی تنظیم نمود.
– علاوه بر رویکردهای فوق، می توان به جای یکبار تنظیم اولیه و ثابت نمودن زاویه پنلها در همان مقدار، هر ۳ ماه یا هر ۶ ماه یک‌بار زاویه پنلها را به بهترین مقدار مناسب آن فصل یا نیمسال تغییر داد.

photo_2017-07-18_12-45-40

<<زاویه بهینه نصب صفحات خورشیدی تحت زاویه ثابت،با توجه به موقعیت جغرافیایی نصب شده>>

دسته بندی پنل های خورشیدی از لحاظ کیفیت

پنل های خورشیدی به لحاظ کیفیت به سه دسته گرید A و گرید B و گرید C تقسیم بندی می شوند. بیش از ۶۰ درصد هزینه یک پنل خورشیدی هزینه سلول می باشد. بنابراین سلول فاکتور مهمی در تعیین قیمت و همچنین بازدهی اقتصادی یک کارخانه تولید پنل خورشیدی می باشد.

تمامی کارخانجات تولید پنل خورشیدی در انتهای خط تولید، پنل خورشیدی مورد تست و بازرسی نهایی قرار میگیرد. در اینصورت محصول نهایی به سه دسته گرید A , B, C تقسیم بندی می گردند. این تقسیم بندی بر اساس میزان و عمق خرابی سلول در پنل خورشیدی می باشد. گرید A دارای کیفیت بالا و حد استاندارد توان خروجی و توان خروجی آن به میزان ۱۰ درصد بالاتر از توان نامی پنل خورشیدی می باشد، گرید B دارای کیفیت متوسط سلول و در حد قابل قبول ولی نه درحد استاندارد گرید A می باشد و گرید C دارای توان خروجی به مراتب پایین‌تر از توان نامی پنل خورشیدی و کیفیت پایین می باشد. سلول های پنل های خورشیدی گرید B، دارای رنگ پریدگی بسیار نامحسوس، خط و خش های ۲ میلیمتر الی ۲/۵ میلیمتر، و دارای نقاط سفید در حد ۲ میلیمتر مربع می باشد. این تغییرات معمولا با چشم مسلح قابل مشاهده می باشد. پنل های گرید B دارای همه مشخصات گرید A می باشد اما معمولا گارانتی آن کمتر از گرید A می باشد و همچنین ارزان تر از پنل های خورشیدی گرید A می باشد. و کارخانجات، پنل های گرید B را به مشتریانی که درخواست پنل ارزان قیمت دارند ارائه می دهند. اما در پنل های گرید C، خرابی سلول ها بیشتر از گرید B می باشد بطوریکه خش و خط ها و نقاط اضافه سفید رنگ در سلول ها کاملا مشخص است. قیمت این نوع پنل ها به مراتب پایینتر از گرید B است و معمولا شامل گارانتی نمی باشد.

photo_2017-05-01_01-47-30 photo_2017-05-01_01-47-36 photo_2017-05-01_01-47-54 photo_2017-05-01_01-48-11 photo_2017-05-01_01-48-28 (2)

باتری مناسب برای سیستم های خورشیدی

از بین باتری های سرب اسید خشک دو نوع باتری برای سیستم های خورشیدی مناسب می باشند.

باتری سرب اسید خشک AGM‌:

باتری سرب اسید خشک از نوع AGM که مخصوص سیستم خورشیدی طراحی شده باشد. این نوع باتری تنها از روی کاتالوگ و مدل نوشته شده  بر روی بدنه آن قابل تفکیک است. از نظر ظاهری تفاوتی بین باتری مخصوص خورشیدی و UPS وجود ندارد و تنها از روی کاتالوگ آن قابل تفکیک می باشد. در صورتی که در کاتالوگ باتری هیچ نموداری در مورد طول عمر آن ذکر نشده باشد این باتری از نوع UPS  می باشد.

 باتری سرب اسید خشک GEL:

باتری های GEL نسبت به AGM تحمل دمایی بالاتری دارند به این معنی که در شرایط محیطی گرم طول عمر بالاتری نسبت به باتری AGM دارند. همچنین باتری های GEL تعداد سیکل شارژ و دشارژ بیشتری نسبت به باتری های AGM در شرایط یکسان دارند.

باتری های سرب اسید تر از نوع Deep Cycle را نیز می توان در سیستم خورشیدی استفاده کرد ولی بدلیل نیاز به تعمیر و نگهداری بالا و آزاد کردن گازهای سمی در هنگام شارژ کامل استفاده از این نوع باتری ها توصیه نمی شود.

انواع باتری سرب اسید: سرب اسید تر و سرب اسید خشک

باتری های سرب اسید را می توان به دو دسته تقسیم کرد:
۱⃣- باتری سرب اسید تر (floaded lead acid battery)

۲⃣- باتری سرب اسید خشک (Valve Regulated Lead Acid Battery(VRLA)) یا (Sealed Lead Acid Battery(SLA))

باتری های قدیمی که در خودرو ها مورد استفاده قرار می گرفت از نوع سرب اسید تر می باشند. در این نوع باتری خورشیدی از محلول آب اسید استفاده می شود و مزیت آن قیمت کم این نوع باتری است.

از معایب این نوع از باتری ها می توان به تعمیر و نگهداری مداوم و خطرات احتمالی استفاده از اسید را اشاره کرد همچنین این باتری ها هنگام شارژ شدن از خود گازهایی ساطع میکنند که برای سلامتی مضر است و به همین دلیل جهت استفاده در مکان های پوشیده مناسب نیستند مگر اینکه برای آن تهویه مناسب درنظر گرفته شود.

باتری های خشک نیز به دو دسته تقسیم می شوند:

۱⃣- AGM Battery

۲⃣- GEL Battery

امروزه استفاده از باتری های خشک نسبت به باتری های تر به علت کاهش هزینه تعمیر و نگهداری افزایش یافته است.

انواع باتری: باتری قابل شارژ و باتری یک بار مصرف

به طور کلی می توان باتری ها را به دو دسته قابل شارژ و یک بار مصرف تقسیم کرد.

در زیر برخی از انواع باتری های یک بار مصرف آورده شده است:

✅  Alkaline battery

✅  Aluminium battery

✅  Dry cell

✅  Lithium battery

✅  Mercury battery

در سیستم های فتوولتائیک باتری های یک بار مصرف جایگاهی نداشته و تنها از باتری های قابل شارژ در این سیستم ها استفاده می گردد.

برخی از انواع باتری های قابل شارژ بر اساس مواد بکار رفته در ساختار آنها در ادامه لیست شده اند:

✅  Lead-acid battery

✅  Lithium-ion battery

✅  Nickel-cadmium battery

✅  Nickel-iron battery

✅  Nickel metal hydride battery

✅  Nickel-zinc battery

✅  Sodium-ion battery

در اغلب سیستم های خورشیدی به علت پر هزینه بودن دیگر انواع باتری های قابل شارژ، از باتری های سرب اسید استفاده می شود، تنها در معدود موارد از باتری های خورشیدی نیکل کادمیوم یا انواع دیگر آن برای ذخیره انرژی استفاده می شود که کاربرد های خاص دارند.

تمیز کردن سطح پنل های خورشیدی

ربات شستشو پنل های خورشیدی خدمتی دیگر از نورسان انرژی آریا

یکی از مشکلات و معضلاتی که با مروز زمان برای پنل های خورشیدی به ویژه در نقاط با آلایندگی و رطوبت بالا اتفاق می افتد آلوده شدن سطح پنل خورشیدی است.
ربات های شستشوی سطح پنل های خورشیدی برای رفع این معضل ساخته شده اند. این ربات بدون نیاز به آب سطح پنل های خورشیدی را تمیز می نماید.
برای درخواست استفاده از این ربات و همکاری نورسان با ما در ارتباط باشید

poster
۰۰:۰۰
--
/
--

اینورتر خورشیدی/ نوع و کاربرد

اینورترها از نظر فاز تبدیل، به دو نوع عمده تک فاز و سه فاز تقسیم می شوند. همچنین از نظر شکل موج خروجی به چهار نوع زیر تقسیم می شوند:

  • خروجی به شکل موج مربعی
  • خروجی به شکل سینوسی اصلاح شده (معمولی)
  • خروجی به شکل سینوسی اصلاح شده (پله ای)
  • خروجی به شکل سینوسی خالص

اینورتر توصیه شده برای سیستم های خورشیدی، اینورتر تمام سینوسی  است اما در صورتی که هدف صرفا تامین روشنایی و یا برق برای دوربین مدار بسته باشد استفاده از اینورترهای شبه سینوسی مشکلی برای سیستم ایجاد نخواهد کرد.

دسته بندی دیگر اینورترهای خورشیدی، دو نوع متصل به شبکه و مستقل از شبکه می باشد.

اینورترهای متصل به شبکه با تبدیل ولتاز DC به AC، تجهیزاتی را که با ولتاژ AC کار می کنند تغذیه می کنند. از معروف ترین برندهای اینورتر متصل به شبکه می توان به فرونیوس Fronius، اس ام ای SMA، گرووات Growatt و استکا Steca اشاره کرد. هم چنین برندهای اپتی سولار OPTI-Solar، کوتک Cotek، مینول Meanwell، ای پی اور EPEVER و اس ام ای SMA نیز از جمله شناخته شده ترین مدل ها در زمینه اینورترهای مستقل از شبکه هستند.

اینورتر خورشیدی

اینورتر خورشیدی متصل به شبکه Fronius

initial2

اینورتر شارژر منفصل از شبکه OPTI-Solar

از جمله پارامترهای مهم در انتخاب اینورترها که باید مورد توجه قرار گیرد می توان به موارد زیر اشاره کرد:

  • سیستم محافظت از تخلیه کامل باتری Deep Discharge Protection
  • سیستم محافظت از اضافه ولتاژ باتری Over Voltage Shutdown
  • سیستم محافظت از دمای بالا و یا بار بیش از حد Over Temp/Over load
  • سیستم محافظت از اتصال کوتاه Short Circut Protection
  • سیستم محافظت از جا به جایی قطب ها Reverse Polarity Protection
  • عملکرد اتوماتیک در شرایط مختلف (شناسایی بار، حالت stand by، اضافه بار، اضافه ولتاژ، اتصال مجدد و…)
  • ولتاژ ورودی متناسب با طرح ارائه شده
  • خروجی ۲۲۰ ولت سینوسی کامل با فرکانس ۵۰ هرتز

اینورتر خورشیدی چیست؟

اینورتر خورشیدی

ادوات الکترونیک قدرت امروزه در انواع مختلف و برای کاربردهای گوناگونی ساخته شده­ اند. از آن جمله می­توان به رکتیفایر­ها، تنظیم­ کننده­ های AC-AC، برشگرهای ولتاژ وجریان (چاپر ها)، اینورتر خورشیدی، منابع تغذیه و … اشاره کرد. از این بین اینورترها به عنوان یکی ازمهم‌ترین و پرکاربردترین این ادوات مورد نظر می­ باشند.  اینورترها به عنوان سیستم‌های تبدیل DC به AC در مواردی همچون انرژی های نوین، درایو ماشین های الکتریکی، UPS ها، انتقال انرژی در خطوط (HVDC)،  ادوات FACTS و … مورد بحث می باشند.

اینورتر (Inverter) یا مبدل برق،  دستگاهی الکترونیکی است که جریان مستقیم (DC) را به جریان متناوب (AC) تبدیل می کند. جریان AC تبدیل شده می تواند بر اساس نیاز در هر ولتاژ و فرکانسی باشد که بوسیله ترانسفورماتورهای مناسب و مدارها کنترل می شود. اینورترها قطعات متحرک ندارند و در طیف گسترده ای از ابزارهای کاربردی استفاده می شوند، اینورترها معمولا برای تامین جریان AC از منابع DC مانند پانل های خورشیدی یا باتری مورد استفاده قرار می گیرند.

مروری بر انواع اینورترهای خورشیدی

از لحاظ نوع شبکه نیز می­توان تقسیم بندی زیر را انجام داد:

اینورتر خورشیدی

  1. ·  اینورترهای تک فاز
  1. ·  اینورترهای سه فاز

اینورتر خورشیدی

 

که در واقع به نوع بار و نوع کاربرد بستگی دارند. اینورترهای تک فاز نیز دارای انواع مختلفی می­باشند مانند اینورترهای نیم موج، تمام موج و پوش پول که هر کدام در کاربردهای مخصوصی مورد استفاده قرار می گیرند.

همچنین از بابت نوع مدار تحریک عناصر کلیدی می توان اینورترها را به انواع زیر تقسیم بندی کرد:

  •  اینورترهای موج مربعی:  در این انواع عمل کنترل ولتاژ از طریق رکتیفایر کنترل می­گردد تا اینکه دامنه موج AC خروجی را کنترل کند و اینورتر فقط عمل کنترل فرکانس را انجام می دهد . شکل موج خروجی در این حالت مربعی می باشد.
  •  اینورترهای با مدولاسیون پالسی: در این سیستمها رکتیفایر معمولا بصورت دیودی بوده و عمل کنترل ولتاژ و فرکانس فقط توسط اینورتر صورت می­ گیرد. این کار از طریق اعمال الگوهای مختلف پالس به کلیدهای اینورتر صورت می­ گیرد. الگوهای مختلفی برای نزدیک تر کردن سیگنال خروجی به فرم سینوسی وجود دارند از جمله: PWM,SPWM,PAM,SVM,… که هرکدام درکاربردهای بخصوصی استفاده می­‌گردند.

از سوی دیگر می توان تقسیم‌­بندی را از لحاظ تعداد سطوح سیگنال خروجی انجام داد:

اینورتر خورشیدی

  1. · اینورترهای دو سطحی: در این سیستمها شکل موج خروجی دارای دو سطح خروجی مثبت و منفی می­باشد.
  2. · اینورترهای سه سطحی: که در این سیسستمها علاوه بر دو سطح قبلی شکل موج سطح صفر نیز مابین آنها اضافه می­گردد. این کار با انجام عمل حذف ولتاژی در اینورترها صورت می­گیرد.
  3. · اینورترهای چند سطحی: در این انواع از اینورترهائی با تعداد چند عنصر کلیدی در هر بازوی پل استفاده می­گردد که با ترکیب مناسب این عناصر باهم می توان به چندین سطح در سیگنال خروجی رسید. این عمل را با اتصال موازی اینورترها نیز می توان انجام داد . فایده این عمل در کاهش ابعاد سیستم فیلترینگ می­باشد.