معرفی سیستم های مستقل از شبکه (Off grid) و کاربرد های فراوان آن!

برای معرفی سیستم های مستقل از شبکه (Off grid) و کاربرد های فراوان آن باما همراه باشید.

سیستم های مستقل از شبکه (Off grid)

سیستم های مستقل از شبکه ، انرژی خورشیدی را بدون اتصال به شبکه برق سراسری ، به الکتریسیته تبدیل می کنند . اولین کاربرد با توجیه اقتصادی برای سیستم های فتوولتائیک ، سیستم مستقل از شبکه بود . در کشور های در حال توسعه پتانسیل بسیار بالایی در زمینه استفاده از سیستم های مستقل از شبکه وجود دارد زیرا مناطق بسیاری در این کشور ها وجود دارد که دارای سکنه بوده اما از شبکه برق رسانی به دور هستند و به نوعی دسترسی به شبکه برق رسانی ندارند . بنابراین سیستم های مستقل از شبکه برای مناطقی که دسترسی به شبکه برق وجود ندارد بسیار مناسب می باشد .
سیستم های مستقل از شبکه ، برخلاف دیگر سیستم های معمول ، مانند دیزل ژنراتور که آلاینده محیط زیست هستند ، سیستم هایی پاک بوده و نقش بسزایی در حفظ محیط زیست دارند.
در بسیاری از سیستم های مستقل از شبکه خورشیدی ، از باتری به عنوان ذخیره کننده انرژی استفاده می شود که امکان ذخیره‎ی الکتریسیته اضافی را برای مصارف آینده فراهم می‎کند.

اجزای اصلی سیستم های مستقل از شبکه خورشیدی شامل :

• پنل یا صفحه خورشیدی : پنل خورشیدی تبدیل کننده انرژی فوتون های نوری به انرژی الکتریکی می باشد .جهت افزایش جریان و ولتاژ تولیدی مجموعه صفحات متناسب با بار متصل ، معمولا مجموعه به صورت ماتریسی از اتصالات سری و موازی نصب می گردد .
• شارژ کنترلر : کنترل کننده ولتاژ و میزان شارژ به منظور رسیدن به منحنی بهینه شارژ و همچنین افزایش عمر مفید باتری
• باتری : ذخیره کننده انرژی برای استفاده از سیستم در طول شب و روز های ابری . ولتاژ و ظرفیت باتری ها می بایست متناسب با تعداد روز های ابری و میزان بار انتخاب گردد .
• اینورتر : برای تبدیل جریان DC تولیدی به AC جهت مصرف کننده های جریان متناوب به اینورتر نیاز داریم .

تعیین توان سیستم های مستقل از شبکه :
اولین گام در طراحی سیستم‌های مستقل از شبکه یا همان Off-grid تعیین مقدار انرژی مصرفی مشتری در طول شبانه‌روز است. بدین منظور از منحنی بار مصارف با جدول مصارف استفاده می‌شود. جدول زیر نمونه‌ای از یک منحنی بار نوعی است.

حال باید مجموع انرژی مورد نیاز را محاسبه نماییم که برابر با ۲۰۱۰ وات‌ساعت است. نکته حائز اهمیت آن است که این عدد به دست آمده ، مقدار انرژی مصرفی در ورودی تجهیز است و باید تلفات انتقال و بازدهی سیستم طراحی شده نیز مد نظر قرار گیرد. بدین منظور می‌توان از یک ضریب اطمینان ۱٫۱ تا ۱٫۳ استفاده نمود. شایان ذکر است که ملاحظات دیگری نیز در این زمینه وجود دارد که در پست‌های آتی بدان پرداخته خواهد شد.
حال باید مقدار تابش نور خورشید را در محل نصب بدانیم .

استخراج مقدار تابش برای نقاط مختلف

سوال مهمی که باید بدان پاسخ داد این است که مقدار تابش برای چه فصلی از سال باید مبنای طراحی قرار گیرد؟ تابستان یا زمستان و یا سایر فصل‌ها؟ چه ماهی از سال؟ جواب این سوال‌ها کاملا بستگی به بهره‌برداری مشتری دارد.

یک طراح باتجربه باید ماهی را انتخاب کند که کمترین مقدار تابش در طول دوره بهره‎‌ برداری را داشته باشد. به عنوان مثال فرض کنید که مشتری در تمامی هفته‌ها و در طول آخر هفته می‌خواهد از سیستم استفاده پس شکی نیست که ماه طراحی باید دی و یا بهمن باشد چراکه کمترین تابش را خواهند داشت.

حال فرض کنید مشتری دیگری، فقط در طول تابستان از سیستم استفاده می‌نماید لذا ماهی از تابستان انتخاب می‌شود که کمترین مقدار تابش را دارد. به این مقدار SPH نیز گفته می‌شود.
در نهایت برای بدست آوردن توان سیستم های منفصل از شبکه ، انرژی بدست آمده البته با احتساب تلفات را به مقدار تابش تقسیم نموده و توان سیستم بدست خواهد آمد. نکته حائز اهمیت آن است که طراح باید موارد توسعه‌ای را نیز قطعا مد نظر قرار داده و توضیحات لازم را به مشتری بدهد تا در صورت نیاز طراحی سیستم، طرح‌های توسعه را نیز در بر گیرد .

دو راه پیش رو برای استفاده از انرژی تولیدی توسط سیستم های منفصل از شبکه

• استفاده آنی و بلافاصله از این انرژی که در آن انرژی تولیدی بلافاصله به مصرف کننده تزریق می شود . مزیت این روش حذف ذخیره ساز انرژیو کاهش هزینه می باشد . در این حالت به دلیل ارتباط مستقیم تغذیه بار با نور خورشید ، بار مورد نظر فقط در صورتی که نور خورشید بر سطح سلول های خورشیدی بتابد برقرار می شود و در نبود نور خورشید کارایی لازم را نخواهد داشت .
• دومین حالت استفاده از ذخیره ساز ( باتری ) در خروجی سلول خورشیدی است . در این حالت انرژی خورشیدی تولیدی در طی روز در باتری ها ذخیره شده و در طول ۲۴ ساعت و به شکل های مختلف الکتریسیته ( DC ، تک فاز و سه فاز ) می توان از آن استفاده کرد .

کاربرد های سیستم های مستقل از شبکه عبارت اند از :

برق رسانی به کابین های کوهستانی، ویلاها و منازل مسافرتی در کشور های در حال توسعه

تلفن های SOS ، دستگاه های بلیط پارکینگ ، سیستم های نظارتی ترافیکی ، ایستگاه های مخابراتی ، و سایر کاربرد های دور از شبکه برق

سیستم روشنایی خیابانی و پارکی

سیستم پمپ خورشیدی برای آب آشامیدنی و آب زراعی و همچنین آب شیرین کن ها

برق اضطراری و پشتیبان ساختمان های اداری

برق اضطراری و پشتیبان منازل مسکونی

مزایای استفاده از سیستم های مستقل از شبکه :

• استقلال از سایر منابع تامین انرژی
• اطمینان بالا از عملکرد بهینه سیستم و امکان استفاده از سیستم های پشتیبان مانند دیزل ژنراتور
• امکان ترکیب چندین منبع تولید انرژی مختلف مانند فتوولتاییک، انرژی باد و برق آبی با یکدیگر
• امکان ارتقاء سیستم در هر زمان
• امکان پایش (monitoring) و کنترل سیستم از راه دور

در سیستم های مستقل از شبکه طول عمر سیستم خورشیدی ارتباط مستقیمی با مواد و تجهیزات مورد استفاده دارد . البته بخش هزینه بر این سیستم ها عمدتا بخش ذحیره انرژی ( باتری خورشیدی ) می باشد که با استفاده از باتری مناسب طول عمر تخمینی ۸ الی ۱۰ سال برای این سیستم ها است و پس از این مدت سیستم فقط نیازمند تعویض باتری می باشد و بقیه سیستم طول عمر بالاتری خواهند داشت .
در صورت استفاده از تجهیزات بی کیفیت ، قطعا شاهد کاهش طول عمر سیستم خورشیدی به یک یا دو سال و در بعضی موارد عدم پاسخگویی سیستم به نیاز مشتری و به طبع آن نارضایتی مصرف کننده را در پی خواهد داشت .

از همراهی شما سپاسگذاریم .

آکادمی انرژی های تجدید مرجع کاربردی ترین مقالات در حوزه انرژی های تجدیدپذیر

آکادمی انرژی های تجدیدپذیر ، اولین و بهترین