مقدمه

• بعد از دیدن عنوان «جاده خورشیدی» به نظر می‌آید با یک ایده جالب و هیجان‌انگیز روبرو هستیم؛ ولی چیزی که بلافاصله پس از چنین ایده‌هایی به ذهن می‌رسد این است که چقدر این ایده امکان تحقق در دنیای واقعی را دارد. به کنترل درآوردن انرژی پایان‌ناپذیر خورشید به عنوان یک منبع انرژی پایدار چیزی است که در حال حاضر حاصل شده است؛ ولی استفاده از آن در جاده و یا هر جای پرترافیک دیگری باعث یک تغییر کلی در نحوه به‌کارگیری انرژی پایدار خورشید خواهد شد.
• این جاده‌های هوشمند می‌توانند برای هر نوع شرایط محیطی برنامه‌ریزی شوند. می‌توان برای ذوب برف جاده‌ها پس از یک کولاک شدید از آن‌ها استفاده کرد.
• • 
  • تصویر بالا پارکینگی را نشان می دهد که عملکرد آن به طور کامل با سلول های خورشیدی، چراغ های LED، عناصر گرمایشی و سطوح شیشه ای بافت دار می باشد.

   

  چکیده

  این جاده‌های هوشمند می‌توانند برای هر نوع شرایط محیطی برنامه‌ریزی شوند. می‌توان برای ذوب برف جاده‌ها پس از یک کولاک شدید بدون الودگی هوای ناشی از تبخیر پس از ذوبو جلوگیری از یخ زدگی  از آن‌ها استفاده کرد، علائم هشدار دهنده برای خطرات احتمالی در ادامه مسیر را بر روی سطح جاده نشان داد و یا از آن‌ها برای شارژ خودروهای سبز استفاده کرد. در نتیجه، این جاده‌های خورشیدی می‌توانند کلیدی برای ورود به دنیای انرژی پایدار و کاهش هزینه‌های مصرف انرژی و آلودگی کربنی اطراف ما باشند.

• 

جاده‌های خورشیدی ایده‌ای بسیار هیجان‌انگیز و با منفعت‌های فراوان است؛ در همین حال نباید هزینه‌های گزاف ایجاد چنین جاده‌هایی را فراموش کرد.
البته این هزینه با توجه ب کاربردهای فراوانی که این طرح دارد در طولانی مدت جبران می شود.

در این طرح مسیرهای مجهز شده با پنل ها الکتریسیته تولید کرده و تماس حوادث محیطی مثل .ذوب شدن برف را کاهش داده و نوری ایجاد می کنند که به رانندگان هشدار می دهد

گفته ی سازندگان

«اسکات» می‌گوید: این جاده از لحاظ هزینه و زیست محیطی خیلی به صرفه‌تر از قیر است؛ در زمستان یخ نمی‌بندد و یخ خود به خود آب می‌شود؛ ضمن اینکه مکانی برای جمع شدن آب در نظر گرفته شده است.وی ادامه می‌دهد: طراحی این جاده به گونه‌ای است که از حوادث احتمالی جلوگیری می‌کند.در این طرح الودگی تبخیر برف یا یخ زدگی وجود ندارد.
این پروژه زیست محیطی فعلاً به جاده‌ها محدود شده است اما می‌توان در خانه‌های شخصی، باند فرودگاه، پیاده‌روها، مسیرهای دوچرخه سواری و هر مکانی که در معرض نور خورشید باشد، انجام شود.

تاریخچه

• یک زوج در سال 2009 شروع به ساخت یک جاده خورشیدی با پنل‌های شش ضلعی شیشه‌ای با بافت آسفالت کردند که در سال 2014 ساخت جاده به پایان رسید.در سال 2012، یکی از مهندسان برق آمریکایی نمونه اولیه سیستم scott brusaw را برای جاده های مجهز به انرژی خورشیدی رونمایی کرد. تصور می شود که به عنوان یک ابتکار عمل برای تغییر چهره بزرگراه های ملی با علامت گذاری مجدد، این سیستم با پانل های فتوولتائیک (photo-voltaic)، برای “جاده های خورشیدی” به عنوان خیابان های هوشمند که قادر به استفاده مستقیم انرژی در این شبکه می باشند، معرفی شوند. این ایده می تواند اساسا برق کل یک کشور را با برقی که از این روش تولید شده تامین نماید.
• 

درباره طرح

• اگر می شد سطح کف جاده ها و خیابان ها، پارکینگ های روباز، زمین های بازی، پیاده روها، معابر دوچرخه و موتورسیکلت، و … را با صفحات خورشیدی پوشاند، دنیا تبدیل به جای بهتری برای زندگی می شد. جولی و اسکات بروسا، زوجی از آیداهو هستند که اگر راه خود را به پایان برسانند، این رویا بدل به واقعیت می شود.
• آنها بخش بزرگی از ۱۰ سال اخیر را به نمونه سازی اولیه یک صفحه خورشیدی مقاوم گذرانده اند که حتی می تواند وزن سنگین ترین کامیون ها را هم تحمل کند. به این شکل که یک نوع شیشه بافت دار برای محافظت از صفحات خورشیدی اختراع کرده اند که ضمن مقاومت زیاد در برابر وزن، استاندارد اصطکاک سطح جاده با لاستیک خودروها را هم دارد.
• طبق محاسبه آنها برای ایالات متحده امریکا، اگر نصب این صفحات به حداکثر مورد نظر درطرح پروژه برسد، جاده های صفحه گذاری شده با تکنولوژی آنها قادر به تولید برق تا ۳ برابر الکتریسیته مصرفی امریکا در حال حاضر، خواهند شد.

این متریال مخصوص یک مزیت بزرگ دیگر هم دارد. می توان با نصب یک صفحه گیرنده در زیر خودروهای الکتریکی و یک صفحه فرستنده بر روی جاده، تامین برق اتومبیل های برقی را هم به این جاده های مدرن سپرد و برای همیشه با مشکل تامین برق آنها و کشور خداحافظی کرد.

کاربردها

یکی از کاربردهای این سیستم استفاده در پیاده روها می باشد که در اولین تصویر این مطلب مشاهده می کنید. این سیستم در حال حاضر در دومین مرحله نمونه سازی می باشد، این پروژه بیشتر به عنوان یک سیستم سنگ فرش فتوولتائیک مدولار (PV) می باشد که می تواند وزن سنگین ترین کامیون ها را تا 120000 کیلوگرم تحمل کند. نمونه های اولیه جاده های خورشیدی درست شده می توانند وزن ۲۵۰٫۰۰۰ پوندی کامیون ها را تحمل کنند این طرح ها به عنوان پانل های “جاده ای خورشیدی” که در بزرگراه ها، پارکینگ ها، خیابان ها، پیاده رو ها، مسیرهای دوچرخه سواری و حتی زمین های بازی نصب شده نیز مشاهده شده است.

تصاویر ساخت پانل های فتوولتائیک

مبنای سیستم الکتریسیته

• این سیستم بر مبنای ایستگاه های برق متمرکز شده است، و از طریق خطوط انتقال و مراکز رله توزیع می شود. هر پانل دارای ریزپردازنده های مخصوص به خود می باشد، که به صورت بی سیم با پانل های اطراف ارتباط برقرار می کند، آنها هریک بر دیگری برای اختلال در عملکرد و یا مشکلات نظارت می کنند.
• سیستم می تواند مازاد قدرت تولید شده را برای محله های اطراف به مصرف برساند.

این امکان وجود دارد که در خیابان یا پارکینگ، با استفاده از این پانل ها وسایل نقلیه الکتریکی شارژ شوند، بعلاوه در هنگام رانندگی نیز با تکنولوژی القای متقابل عمل شارژ صورت گیرد.

تصاویر زیراز پانل های شش گوش در اندازه های مختلف پانل های خورشیدی 36 واتی با سطح پوشش 69 درصدی پوشیده شده از سلول های خورشیدی را به تصویر می کشاند

مزایای تکنولوژی فتوولتاییک

• دوام
• • هزینه های پایین حفظ و نگهداری
  • عدم نیاز به مواد سوختی
  • جلوگیری از الودگی هوا
  • جلوگیری از یخ زدگی برف
  • کاهش آلودگی صوتی
  • قابلیت نصب و راه اندازی سیستمهای فتوولتاییک در ظرفیتهای گوناگون

  عدم وابستگی به شبکه برق شهری

• 
• معایب تکنولوژی فتوولتاییک
• • هزینه های راه اندازی
  • وابستگی به شدت تابش خورشید
  • نیاز به ذخیره سازی انرژی
  • عدم آشنایی مردم با سیستم فتوولتاییک

   

  هدف پروژه

  • ذوب برف بدون هیچ گونه الودگی زیست محیطی و استفاده بهینه از اب حاصله از ذوب برف بدون نیاز ب هیچ گونه سوختی و دیگر امتیاز این طرح می توان ب طور کامل ان را تجذیه نمود.ب جز قسمت های جزی در طرح.

   

   

  استفاده برای ذوب برف

  • برای ذوب برف می توان پانل های فتوولتائیک را برنامه ریزی نمود تا دمای محیط را 21درجه سانتی گراد نگه دارد ب گونه ای ک برف ارام ارام اب شده و پس از ذوب دوبار تغیر فاز ندهد و تبدیل ب یخ یا گاز CO2نشود.و در نتیجه مشکلات طرح ذوب برف هیدرونیکی را رفع نموده است.
  • ضمنا هزینه این طرح هم مانند طرح ذوب برف هیدرونیکی بسیار بالاست.
  • اما در این طرح راه های بسیاری ب دلیل کاربردهای فراوان این سیستم برای جبران هزینه ها می باشد.
  • ضمنادر این طرح هزینه های تعمیرات نگه داری و حمل و نقل حذف شده زیرا پانل های فتوولتائیک بادوام وعمر 25 سال هستند.
  •  

    ایده های جدید قابل اجرا

    • امکان استفاده و هدایت اب های حاصل از ذوب برف ب سمت نیروگاهای بخار یا ب سمت سد.
    • می توان این طرح را بر روی پشت بام ها هم اجرا نمود و پس از ذوب برف اب ان را ب رادیاتورخانه ساختمان ها هدایت و برای سرمایش و گرمایش ساختمان استفاده نمود و یا ب منبع اب ساختمان هدایت نمود برای استفاده اب غیر اشامیدنی در ساختمان استفاده نمود.
    • می توان از این پانل های فتوولتائیک ب گونه ای متفاوت در لباس برای تنظیم دمای هوای محیط و بدن استفاده نمود همچنین از یخ زدگی انسان در کولاک جلوگیری می کند.
    • • میتوان این طرح را ب گونه متفاوت در کف کفش برای ذوب برف هنگام عبور از معابر برفی استفاده کرد.
      • می توان چرخ خودروها و موتور و… را با استفاده از این پانل های فتوولتائیک طراحی نمود ک در برف و کولاک شدید بسیار کار ساز است.ب گونه چرخ ها طراحی شوند ک بتوان در برف شدید هم سرعت خودروهایی مانند امبولانس ها و…را افزایش داد.

       

      راه ها و جاده هاي امريکا با پنل هاي خورشيدي پوشانده مي شود

      راه ها و جاده هاي امريکا با پنل هاي خورشيدي پوشانده مي شود امريکا اسفالت جاده هاي خود را با پنل هاي خورشيدي جايگزين مي کند.
      راه ها و جاده هاي امريکا با طرح جديد دولت براي پوشاندن انها با پنل هاي خورشيدي، مي تواند به منابع مهمي در توليد انرژي تبديل شود.
      بر اساس اين طرح اسفالت جاده ها و محل هاي پارک خودروها برداشته مي شود و با پنل هاي شيشه اي از سلول هاي خورشيدي جايگزين مي شود که مي توانند انرژي کافي براي تامين نياز محلي توليد کنند.

      يک شرکت امريکايي اخيرا سرگرم ساخت مدلي از اين پنل ها بوده است و در اين خصوص صد هزار دلار کمک هزينه از وزارت حمل و نقل امريکا دريافت کرده است.
      اين پنل ها با لامپ هاي کوچک موزائيکي نيز پوشيده مي شود که به صورت علايم و هشدارهاي راهنمايي و رانندگي استفاده شود. اين قابليت نيز وجود دارد که اين پنل ها به بخش هاي گرمازايي مجهز شود و هنگام زمستان به ذوب شدن برف و يخ کمک کند.
      شرکت جاده هاي خورشيدي تخمين زد هر دوازده فيت از اين پنل ها مي تواند روزانه هفت و شش دهم کيلووات ساعت برق توليد کند و در صورتيکه همه شبکه بزرگراه هاي بين ايالتي امريکا با انها پوشانده شود، مي تواند سه برابر نياز انرژي اين کشور را تامين کند.

    • مروری بر سیستمهای فتوولتاییک مورد استفاده در معماریمروری بر سیستمهای فتوولتاییک مورد استفاده در معماری

      مقدمه
      از دوران قدیم تامین انرژی مسئله بسیار مهمی برای جوامع بشری بوده است.درعصرحاضر با توجه به پیشرفتهای صنعتی و تکنولوژیک که جایگاه بسیار مهمی رادرزندگی روزمره انسانهادارد،اهمیت مسئله بنحو بارزتری تجلی می نماید.اما منابع رایج تولید انرژی که اکثرا تجدیدناپذیر می باشند، بنابر تحقیقات دانشمندان تا اواخرقرن21 به اتمام می رسند. لذا ازدهه های پایانی قرن20 منابع تجدیدپذیرانرژی موردتوجه خاصی قرار گرفت.ازجمله دلایل دیگر توجه به منابع نوین انرژی اثرات مخرب منابع تجدیدناپذیر (سوختهای فسیلی و …) بر محیط زیست بود.
      با توجه به دلایل فوق دانشمندان درپی کشف راههای جدید،به منابع نوین وتجدیدپذیرانرژی روی آوردند.باید اشاره کردکه انرژیهای تجدیدپذیر بنوعی بصورت مستقیم یاغیر مستقیم ازانرژی خورشید ﻧﺸﺄت می گیرندو می توان آنها را تحت نام انرژیهای خورشیدی نیز بکار بردو ویژگی بارزآنهادرنامحدود بودنشان می باشد.یادآور می شود که فرایند تولید انرژی از باد یا امواج نیز بگونه ای در ارتباط با وجود خورشید بوده و انرژی گرمایشی ترازهای زیرین زمین نیز بهمین ترتیب می باشد.
      نکته مهم اینجاست که فنآوریهای عصر حاضر باید بتوانند از انرژی خورشیدی استفاده کنند.بنابراین باید بتوان انرژی خورشیدی (منابع تجدیدپذیر) را به انواع انرژی مورد استفاده تبدیل کرده و یا اینکه فن آوریها توانایی تولید انرژی مورد نیاز از خورشید را داشته باشند.
      یکی از راه های مناسب برای استفاده از منابع تجدیدپذیر انرژی، سیستم فتوولتاییک می باشد.این سیستم مبتنی بر تبدیل مستقیم انرژی خورشیدی به انرژی الکتریکی است. مقاله حاضر به شرح و بررسی کلی این سیستم می پردازد.

      مراحل پیشرفت سیستمهای فتوولتاییک
      سیستمهای فتوولتاییک،سیستمهای انرژی زایی هستند که بدون بهره گیری از مکانیزمهای متحرک و شیمیایی ازتابش نور خورشید،الکتریسیته تولید میکنند.بعبارت دیگر،این سیستمها بدون مصرف سوختهای فسیلی انرژی تمیز و قابل اطمینانی را تولید می کنند.
      تحقیقات مرتبط با تکنولوژی فتوولتاییک از یکصد سال قبل آغاز شد.در سال 1873 م. “ویلوگبی اسمیت”[1] دانشمند انگلیسی به حساسیت سلنیم نسبت به نور پی برد. وی در آزمایشهای خود به این نتیجه رسید که توانایی سلنیم برای هدایت الکتریسیته با میزان تابش نور به آن رابطه ای مستقیم دارد. درسال 1880 م. “چارلز فریتس”[2] توانست که با استفاده از سلنیم اولین سلول الکتریکی خورشیدی را بسازد. این محصول بدون مصرف مواد اولیه و بدون تولید گرما و صدا، الکتریسیته تولید می کرد.اما این تحقیقات تا سال 1905 م. که “آلبرت انیشتین”[3] نظریه خود را در باب اثرفتوولتاییک ارائه کرد، راکد ماند.نظریات انیشتین تحولی در مراحل تولید الکتریسیته ایجاد نمود.اما بدلیل هزینه های بالا و بازدهی کم تولید،پیشرفتهای کندی دراین زمینه بدست می آمد.تا اینکه دراوایل سالهای1950م.،دانشمندان آزمایشگاه “بل”[4] درجریان تحقیقات خود درمورد سیستمهای ارتباطی راه دوروکشف منابع جدید انرژی به حساسیت سیلیکون،دومین عنصر فراوان روی زمین، به نور خورشید پی بردند و متوجه شدند که هنگامیکه این ماده با یک ناخالصی معینی بکار رود،در مقابل تابش نور، انرژی با ولتاژ قابل توجهی تولید می کند.در سال 1954 م. آنها اولین سلول خورشیدی سیلیکونی را با راندمان 60% تولید کردند و برای نخستین بار از این تکنولوژی درایستگاه مخابراتی روستایی درایالت جورجیا استفاده شد.درسازمان هوافضای آمریکا(ناسا) ، دانشمندان برای تولید انرژی فراوان،سبک،مطمئن و مناسب در فضای خارج از جو زمین، در اوایل 1960 سیستمی را مشتمل بر 108 سلول خورشیدی بر روی ماهواره “ونگارد”[5] نصب کردند.ازآن زمان به بعد سیستمهای فتوولتاییک بر روی بیشتر ماهواره ها و فضاپیماها بکار گرفته شد. پس ازآن سیستمهای فتوولتاییک درگستره وسیعی ازنیازها مورداستفاده قرارگرفتند.امروزه بیش از200000 باب خانه در آمریکا ازاین تکنولوژی استفاده می کنند و در سایر نقاط جهان نیز از این سیستمها در مقیاس وسیعی استفاده می شود.این روش تولید انرژی در انواع ارتباطات،آبیاری، تصفیه آب،تولید روشنایی،راهبری هوایی و دریایی و… بکار می رود.

      چشم اندازها
      منابع عادی سوخت (منابع تجدیدناپذیر) مشکلات زیست محیطی فراوانی را همچون افزایش گرمای زمین، بارانهای اسیدی، آلودگی آبها، افزایش سریع زباله ها، تخریب محیط زیست، اتلاف منابع طبیعی و… ایجاد کرده اند.
      اما سیستمهای فتوولتاییک این پیامدهای منفی زیست محیطی راندارند.ازطرفی ماده اولیه برای ساخت مدولهای فتوولتاییک، سیلیکون است که به فراوانی در دسترس می باشد.سلولهای سیلیکونی که از 1 تن ماسه ساخته می شوند، طی دوره حیات خود، می توانند الکتریسیته ای معادل سوزاندن 500000 تن ذغالسنگ تولید نمایند.
      تکنولوژی فتوولتاییک قادر به ایجاد مشاغل فراوانی می باشد. بخشی ازاین مشاغل بطور مستقیم با ساخت این سیستم مرتبط است وتعداد زیادی از مشاغل نیز بطور غیر مستقیم با آن ارتباط دارد. مثلا در ساخت شیشه و فلز، سیم کشی، فعالیت های الکتریکی، ساخت تجهیزات جانبی، ساخت و ساز معماری و … .
      دریک برآوردکلی درازای هرصدمیلیون دلارفروش محصولات فتوولتاییک3800 شغل ایجاد میشود .پیش بینی می شود که تاسال 2010 م. استفاده از انرژی خورشیدی دوبرابر شود و تاسال2030 فروش محصولات آن به مرز 100 میلیارد دلار برسد.
      آنچه که گسترش استفاده ازاین سیستم را درآینده تضمین می کند،تمیزی،تجدیدپذیر بودن و قابلیت اطمینان این نوع از انرژی است.

      ایمنی،سلامت و مسائل مرتبط با محیط زیست
      مراحل تولید الکتریسیته در سیستم فتوولتاییک نسبت به سایر منابع معمول انرژی، ساده تروبرای محیط زیست کم ضررتر است. در فرایند فتوولتاییک، ذرات نور که فوتون نام دارند به داخل سلولها نفوذ کرده و با آزاد کردن الکترون از اتمهای سیلیکون،جریان الکتریکی تولید می کنند.تا زمانیکه تابش نور به داخل سلول در جریان باشد،الکتریسیته تولید می شود.این سلولها الکترونهای خود را مانند باتریها تمام نمی کنند.بلکه آنها مبدلهایی هستند که انرژی خورشیدی را به الکتریسیته تبدیل می کنند.تولید الکتریسیته توسط مدولهای فتوولتاییک کاملا بی خطر است.لیکن در مراحل تولید مدولهای فتوولتاییک خطراتی وجود دارد.در این مراحل تولید برخی گازهای انفجاری نظیر فسفین، دیبوران، دسیلینید هیدروژن وترکیبات کادمیوم، مواردی هستند که باید مورد توجه قرار گیرند.سازندگان این مدولها بمنظور به حداقل رساندن خطرهای مرتبط با نیروی کار و خطرات زیست محیطی تحقیقات فراوانی را انجام داده و تمهیداتی در نظر گرفته شده است. همچنین لازم است که در هنگام راه اندازی سیستمهای فتوولتاییک از تکنسین های کارآزموده و مجهز استفاده شود.

      دوام اجزاء فتوولتاییک
      مدت کارکرد مدولهای خورشیدی،در سالهای گذشته بطور متوسط 10 سال در نظر گرفته می شده لیکن با پیشرفتهای فنی میانگین زمان کارکرد مدولها به 25 سال رسیده است.بسیاری از اجزاء و مواد اولیه این مدولها قابل بازیافت و استفاده اند.مثلا شیشه ها،جعبه های پلاستیکی و کلافهای فلزی نصب و … قابل استفاده مجدداند.اما بازیافت برخی از اجزا چون نیمه هادیها و … امکانپذیر نیست.

    • اجزای سیستمهای فتوولتاییک1-سلولهای فتوولتاییک
      این سلولها مربعهای نازک،دیسک ها یا فیلمهایی از جنس نیمه هادی هستند که ولتاژ و جریان کافی را در زمان قرار گرفتن در معرض تابش نور خورشید،تولید می کنند.
      2-مدول
      مجموعه ای از سلولهای فتوولتاییک که لایه لایه در محفظه ای از شیشه قرار گرفته اند.
      3-پانل
      مجموعه چند مدول را پانل می گویند.
      4- آرایه
      تعدادی از پانلها که توسط سیم کشی های با ولتاژ معین بهم متصل شده اند، آرایه نامیده می شود.
      5- کنترل کننده شارژ
      تجهیزاتی هستند که ولتاژ باتریها را تنظیم و کنترل می کنند و از آسیبهای احتمالی وارد بر باتریها جلوگیری می کنند.
      6- ذخیره کننده باتری (باتری بانک)
      وسیله ایست که انرژی الکتریکی تولیدیDC را در خود ذخیره می کند.
      7- مبدل
      وسیله ایست که جریان DC را به جریان AC برای مصرف،تبدیل می کند.
      8- بار DC ( (DC LOADS
      ابزارآلات، موتورها و تجهیزاتی هستند که از جریان DC تغذیه می شوند.
      9- بار AC ( (AC LOADS
      ابزارآلات، موتورها و تجهیزاتی هستند که از جریان AC تغذیه می شوند.

      انواع سیستمهای فتوولتاییک
      سیستمهای فتوولتاییک انواع مختلفی دارند.ساده ترین سلول فتوولتاییک نیروی مورد نیاز ساعتهای مچی و ماشینهای حساب را تامین می کند. سیستمهای پیچیده تر با اتصال به شبکه مصرف، برق مورد نیاز منزلها،کارخانه ها و فضاهای دیگر را تامین می کنند.
      بطور کلی از این سیستمها در شکلهای مختلف استفاده می شود.مثلا برخی سامانه های خانگی مجهز به باتریهای ذخیره کننده انرژی جهت استفاده در شب هستند. در برخی سیستمها از تجهیزات DC استفاده می شود و نیازی به مبدل نیست. برخی از سیستمهای دیگر نیز دارای مبدل بوده و از هردو جریانAC, DC استفاده می کنند. انواع مبدلهای فتوولتاییک بشرح زیر می باشند:

      1- سیستمهای فتوولتاییک ساخته شده با باتری شارژی
      فانوسهای خورشیدی و شارژرهای فتوولتاییک مورد استفاده در باتریهای رادیو،ازاین نمونه بوده و بازار فروش مناسبی دارند.دراین سیستم همه اجزاء یکپارچه شده و بجای باتریهای یکبار مصرف،از باتریهای قابل شارژ استفاده می شود.

      2- سیستمهای استفاده در روز
      ساده ترین و ارزانترین سیستمهای فتوولتاییک برای استفاده در روز طراحی شده اند.این سیستمها معمولا شامل مدولهایی می شوند که ابزار ذخیره سازی ندارند و مستقیما با تابش خورشید، الکتریسیته تولید می کنند.برخی فن ها،دمنده ها یا پره های توزیع انرژی حرارتی در سیستم های گرمایش آب،و نیز وسیله های استفاده کننده،از انرژی خورشیدی چون ماشینهای حساب و ساعتهای مچی از این دسته اند.

      3- سیستم جریان مستقیم (DC) با باتری ذخیره
      برای استفاده از سیستمهای فتوولتاییک در شب یا مواقع ابری،از سیستمهای مجهز به باتری ذخیره استفاده می شود.در تصویر شماره 2 نمونه ای از این سیستم را مشاهده می کنیم.اجزای اصلی این سیستم یک مدول فتوولتاییکPV))،کنترل کننده های شارژ،باتریهای ذخیره و سایر وسایل است.

      سیستمهای با باتری ذخیره می توانند شامل وسایل کوچکی مانند چراغ قوه با یک باتری تا ابزار آلات بزرگ با تعداد زیادی باتری صنعتی باشند.
      نکته مهم در مورد باتریهای شارژی آنست که باید بمنظور دوام بیشتر، بطور کامل تخلیه شوند و سپس کاملا شارژ گردند. اندازه و شکل منبع باتری باید متناسب با عملکرد ولتاژ سیستم، مقدار استفاده در شب، شرایط آب و هوایی محل و … طراحی گردند. در برخی از این سیستمها یک کنترل کننده شارژ، طراحی شده است که از شارژ بیش از حد باتریها یا تخلیه غیرعادی آنها با قطع اتصال مدول از منبع باتری، جلوگیری می کند و این موضوع در حفظ کیفیت و دوام باتری موثر است.

      (تصویر1) : سیستمهای استفاده در روز
      (تصویر2) : سیستم جریان مستقیم (DC) با باتری ذخیره
      4- سیستم جریان مستقیم تغذیه کننده جریان متناوب
      مدولهای فتوولتاییک در اثر تابش آفتاب انرژی الکتریکی DC را تولید می کنند.اما اکثر لوازم الکتریکی به انرژی AC نیازمندند. لذا سیستمهای فتوولتاییک باید مبدلی را جهت تبدیل جریان DC به AC داشته باشند،این مبدلها انعطافپذیری سیستم را افزایش داده و تسهیلاتی را ایجاد می کنند. اما افزایش هزینه را نیز در پی دارند.

      (تصویر3) : سیستم با بارهای(DC)و(AC)

      5- سیستمهای متصل به شبکه برق شهری
      این سیستمها به باتری ذخیره نیازی ندارند.چون خود شبکه برق عمل ذخیره سازی انرژی را انجام می دهد. انرژی اضافی تولید شده را مالک سیستم به شبکه شهری می فروشد و درصورت نیاز از شبکه شهری دریافت می کند.بر این اساس شرایطی باید فراهم شود تا خرید و فروش انرژی بین مالک و شبکه شهری امکانپذیر باشد.بدین منظور برخی از کمپانی های شبکه برق شهری کنتورهایی را به مشتریان خود می دهند که مقدار خرید و فروش الکتریسیته را معین می کند.

      6- سیستمهای هیبریدی (مختلط)
      اکثر مردم تمام انرژی الکتریکی مورد نیاز خود را فقط توسط سیستم فتوولتاییک تامین نمی کنند و معمولا روش دیگری از تامین انرژی را بکار می برند.
      معمولترین راه در سیستمهای هیبریدی،یک موتور دیزلی یا گازی تولید کننده انرژی است که می تواند در کاهش هزینه های ابتدایی موثر باشد.در سیستمهای فتوولتاییک باید تمهیداتی را برای شرایط بد آب و هوایی در نظر گرفت.بدین منظور باید از باتریهایی استفاده کرد که به مقدار کافی بزرگ بوده و بتوانند انرژی لازم را در موقع نیاز فراهم کند.
      از فواید سیستم های هیبریدی آنست که دارای حداقل دو سیستم شارژ مستقل هستند. از نمونه های این سیستم، مدولهای فتوولتاییکی است که دارای توربین های بادی می باشند. افزودن یک توربین بادی به این سیستم می تواند در مواقعی که خورشید تابش نداشته لیکن باد وزش داشته باشد، انرژی لازم تهیه شود.حتی می توان یک تولید کننده الکتریسیته را درون سیستم فتوولتاییک بادی قرار داد.این سیستم فتوولتاییک بادی تولید کننده، علاوه بر مزایای سیستمهای فتوولتاییک و تولید کننده، از منبع شارژ سوم باتریها نیز برخوردار است.

      (تصویر4) : سیستمهای متصل به شبکه برق شهری
      نتیجه گیری
      بی تردید یکی از مهمترین فعالیتهای کشورهای پیشرفته در کاهش مصرف انرژیهای ناپاک،گسترش تکنولوژیهایی است که از منابع تجدیدپذیر و نامحدود انرژی استفاده می کنند. این موضوع تاثیر فراوانی را هم بر اقتصاد و هم بر محیط زیست در پی خواهد داشت.بدین معنی که با استفاده از منابع تجدید پذیر انرژی از پایان منابع فسیلی سوخت جلوگیری شده و مضرات زیست محیطی آنها نیز ایجاد نخواهد شد.تا زمانیکه از منابع انرژی تجدیدپذیر استفاده شود،سیستمهای فتوولتاییک یکی از بهترین راههای تولید انرژی از خورشید خواهند بود.ﺿﻤﻨﴼ بایستی به سود و زیان این سیستم نیز به شرح زیر توجه داشت.

      الف- مزایای تکنولوژی فتوولتاییک
      دوام:
      تکنولوژی بکار رفته در ساخت مدولهای فتوولتاییک از مصالح بادوامی است.در گذشته دوام سیستمها را حدود 10 سال در نظر می گرفتند.اما با پیشرفتهای انجام شده،متوسط عمر مفید این سیستمها به 25 سال رسیده است.
      هزینه های پایین حفظ و نگهداری
      در سیستم منابع تجدیدناپذیر،هزینه های حمل و نقل مواد و نیروی کار بسیار بالا است.اما درسیستمهای فتوولتاییک چنین هزینه هایی در چرخه تولید وجود ندارد.زیرا سیستم به بازرسی های دوره ای و نگهداری های گهگاهی با هزینه اندک نیاز دارد.
      عدم نیاز به مواد سوختی
      در سیستمهای فتوولتاییک نیازی به منابع سوختی فسیلی و … نمی باشد.بنابراین مضرات زیست محیطی ناشی از این منابع و هزینه های حمل و نقل و انبارداری آنها حذف می شود.
      کاهش آلودگی صوتی
      سیستمهای فتوولتاییک بدون حرکت و کاملا بی صدا بوده و آلودگی صوتی ندارد.
      قابلیت نصب و راه اندازی سیستمهای فتوولتاییک در ظرفیتهای گوناگون:
      با توجه به مدولهای پیش ساخته در این سیستمها می توان الکتریسیته را در مقیاسهای مختلف تولید کرد.چنانچه با سیستمهای فتوولتاییک می توان از چند میلی وات تا چندین مگاوات انرژی بدست آورد.اگر این سیستم را بصورت مدولهای کوچک و منفرد استفاده کنیم،برای نیازهای بسیارناچیز و اگر در مزرعه ای مجموعه ای از آرایشهای گسترده فتوولتاییک را بکار بریم، نیروگاهی عظیم را ایجاد کرده ایم.
      عدم وابستگی به شبکه برق شهری
      در مواقعی که انتقال برق شهری امکانپذیر نباشد،می توان از این سیستم ها بهره گیری کرد.زیرا بصورت مستقل الکتریسیته تولید کرده و نیازی به نگهداری فراوان ندارند.پس در مناطق دورافتاده و صعب العبور،استفاده از این سیستمها گزینه مناسبی خواهد بود.

      ب- معایب تکنولوژی فتوولتاییک
      1- هزینه های راه اندازی
      مهمترین ایرادی که به این سیستمها وارد است،هزینه های بالای نصب و راه اندازی آنهاست.در حالیکه با نگاه کارشناسانه و دقیق،این سیستمها در درازمدت بصرفه خواهند بود.
      2- وابستگی به شدت تابش خورشید
      باتوجه به نیاز این سیستمها به نور خورشید،تغییرات جوی بر مقدار انرژی تولید شده در این سیستمها،موثر است.پس لازم است که این موضوع را در طراحی سیستمها مورد توجه قرار دهیم.
      3- نیاز به ذخیره سازی انرژی
      در بیشتر مواقع لازم است از باتریهایی بمنظور ذخیره انرژی استفاده شود که این موضوع سبب افزایش هزینه ها می شود.
      4- عدم آشنایی مردم با سیستم فتوولتاییک
      با توجه به نو بودن کاربرد تکنولوژی فتوولتاییک در ساختمان،تنها بخشی از مردم با امکانات و ارزشهای آن آشنا هستند و این موضوع در توسعه بازار آن تاثیر منفی دارد.

      ابداع فناوری اتصال صفحات خورشیدی به شبکه برق توسط محقق ایرانی

      ابداع فناوری اتصال صفحات خورشیدی به شبکه برق توسط محقق ایرانی
      استادیار ایرانی دانشگاه واترلو تحولی نوین در اتصال برق تولید شده در صفحات خورشیدی به شبکه های برق ایجاد می کند که با ابداع این تکنیکهای نوین یکی از مهمترین موانع بر سر راه تجاری شدن تولید برق خورشیدی برداشته می شود.
      به گزارش خبرگزاری مهر ، گرچه در سالهای اخیر فناوری صفحات خورشیدی با تحولات خیره کننده ای همراه بوده است اما چگونگی اتصال این صفحات به شبکه های برق همواره در هیبت چالشی بزرگ پیش روی دانشمندان بوده اند.

      

    • با ابداع تکنیک نوینی که از سوی دکتر کازرانی ارائه می شود
      یکی از مهمترین موانع بر سر راه تجاری شدن تولید برق خورشیدی برداشته خواهد شد

      اکنون و به لطف تحقیقات دکتر مهرداد کازرانی استادیار ایرانی دپارتمان مهندسی رایانه و برق دانشگاه واترلو این چالش در آستانه به فراموشی سپردن قرار دارد.

      این محقق ایرانی با اشراف به موانع موجود بر سر راه توسعه استفاده های کلان از برق خورشیدی از چندی پیش تلاش جدی را برای ابداع تکنیکهای نوین اتصال صفحات خورشیدی و برق تولید شده از طریق آنها به شبکه های برق آغاز کرده است.

      دکتر کازرانی می گوید:‌ نکته مهم این است که الکتریسیته تولید شده به وسیله صفحات خورشیدی به صورت متناوب بوده و با تغییرات همیشگی همراه است. از این رو نیاز است تا پیش از روانه ساختن برق تولید شده به وسیله صفحات خورشید، جریان آنها به پایداری مناسبی رسیده و برای بهره برداریهای تجاری آماده شود.

      دکتر کازرانی معتقد است با ابداع این تکنیکهای نوین یکی از مهمترین موانع بر سر راه تجاری شدن تولید برق خورشیدی برداشته می شود.

      به گزارش مهر، دکتر کازرانی پس از اخذ مدرک لیسانس خود از دانشگاه شیراز، تحصیلات خود را در دانشگاه کونکوریدای کانادا ادامه داده و در ادامه دکتری خود را از دانشگاه مک گیل این کشور اخذ کرده است.

      انرژی خورشیدی تامین کننده 69 درصد انرژی امریکا

      به مرور زمان تعداد سازمانهایی که در  پروژه های مربوط به انرژی خورشیدی وارد می شوند  در حال افزایش است و متخصصان  امریکایی پیش بینی می کنند تا سال ۲۰۵۰ که خیلی هم دور نیست تا ۶۹ درصد الکتریسیته و ۳۵ در صد کل انرژی ها در این کشور  از خورشید تامین شود  .

      همچنین پیش بینی می شود تا سال ۲۰۲۰ تعداد زیادی سلولهای فتوولتالیک برای بدام انداختن انرژی خوشیدی ساخته و نصب شود  که با احتساب مبدلها و ناقل های انزژی هزینه ای برابر با ۴۲۰ میلیارد دلار  در بر خواهد داشت که سرمایه گذاری پر ریسکی محسوب می شود ولی بهر حال برای محیط زیست مفید و لازم است .

      بزرگترین مزرعه خورشیدی امریکا :

      اخیرا بزرگترین مزرعه خورشیدی امریکا که بزرگترین صفحه فتوولتالیک در امریکا محسوب می شود در نزدیکی نوادا گشایش یافت . این پروژه نیاز های پایه انرژی ۳۰۰۰ نفر را تامین می کند این نیروگاه ۳۰۰۰۰ مگاواتی در ۱۴۰ هکتار واقع شده و البته درست است که انرژی تولیدی ان زیاد قابل ملاحظه نیست ولی اصل کار بسیار با ارزش است و این سبز اندیشیدن  قدمی است در کاهش مصرف زغال سنگ .

      ارتش امریکا که که مجری این طرح است اعلام کرده نیروگاه  های دیگری را نیز خواهد ساخت .

       

       

      منابع

      • http://digiato.com/article/2014/05/14/solar-roadways/#ixzz3jA0eGoMT
      • http://brada.mihanblog.com/post/106
      • http://forum.niksalehi.com/thread17234-26.html
      • http://www.didal.blogfa.com/cat-3.aspx
      • pedal.ir
      • ایده های جدید قابل اجرا ازخانم مهندس فاطمه سبز علی پور

       

        تهیه کننده :

       فاطمه سبزعلی پور