نیروگاههای خورشیدی چگونه برق تولید میکنند؟ +فیلم
تولید برق با انرژی خورشیدی در نیروگاههای خورشیدی
آیا میدانید چگونه از نور خورشید برق تولید میشود؟ تولید برق با انرژی خورشیدی یکی از سادهترین و پاکترین روشهای تولید انرژی است. در پارکهای خورشیدی یا نیروگاههای خورشیدی، هزاران پنل خورشیدی کنار هم قرار میگیرند تا نور خورشید را به الکتریسیته تبدیل کنند. به عنوان مثال، پارک خورشیدی بادلا در هند با بیش از یک میلیون پنل خورشیدی و ظرفیت بیش از ۲۲۰۰ مگاوات، نمونهای بزرگ از تولید برق خورشیدی است که برق مناطق وسیعی را تأمین میکند.برای درک بهتر این موضوع پیشنهاد میشود ویدیو زیر را تماشا کنید:
پنل خورشیدی و تبدیل نور به برق
هر پنل خورشیدی از سلولهای نیمهرسانایی (معمولاً سیلیکونی) ساخته شده است. هنگامی که نور خورشید به سطح سلول برخورد میکند، انرژی فوتونهای نور الکترونهای سلول را تحریک میکند و جریان برق مستقیم (DC) تولید میشود. میتوان گفت که هر سلول خورشیدی مانند یک کارخانه کوچک برق است که تابش نور خورشید را جذب میکند. ولتاژ خروجی هر پنل نسبتاً کم است (معمولاً حدود چند ده ولت)، بنابراین برای تولید توان بیشتر و رسیدن به ولتاژ مورد نیاز، پنلها را به یکدیگر متصل میکنند.
اتصال سری پنلها و تشکیل استرینگ
معمولاً برای افزایش ولتاژ خروجی، تعدادی پنل را به صورت سری به هم میپیوندند. در اتصال سری، ترمینال مثبت یک پنل به منفی پنل بعدی وصل میشود و این کار به صورت زنجیروار انجام میگیرد. هر مجموعه از چندین پنل که پشت سر هم وصل شدهاند را یک «استرینگ» مینامند. به عنوان مثال، اگر یک استرینگ شامل ۲۰ پنل باشد، ولتاژ هر سلول جمع میشود و خروجی DC با ولتاژ بالاتری خواهیم داشت. گاهی برای بالا بردن جریان خروجی، چند استرینگ موازی بسته میشوند. ترکیب این استرینگها باعث میشود نیروگاه بتواند توان قابلتوجهی تولید کند.
نقش اینورتر در تبدیل برق خورشیدی به برق شبکه
خروجی هر استرینگ همچنان برق DC است. یک اینورتر خورشیدی برق DC را به برق متناوب (AC) تبدیل میکند تا قابل استفاده در شبکه برق باشد. اینورترها معمولاً مجهز به تکنولوژی MPPT (ردیابی نقطه توان حداکثری) هستند که بهترین نقطه کار پنلها را پیدا کرده و تضمین میکنند حداکثر توان از نور خورشید استخراج شود. در نیروگاههای خورشیدی بزرگ (مانند بادلا)، اینورترهای متصل به شبکه (On-Grid) برق تبدیل شده را مستقیماً وارد شبکه سراسری برق میکنند. در برخی سامانههای هیبرید یا خارج از شبکه نیز از اینورترهای هیبرید استفاده میشود که علاوه بر پنل خورشیدی، با باتری ذخیره هم کار میکنند و در صورت قطعی شبکه برق، انرژی ذخیره شده را تأمین میکنند.
بانک باتری و ذخیرهسازی انرژی
در یک نیروگاه خورشیدی سراسری، معمولاً برق تولیدی به سرعت وارد شبکه میشود و مصرف میشود؛ اما گاهی برای ذخیره انرژی اضافی یا تضمین پایداری در مواقع کمبود نور، از بانک باتری (باتریهای بزرگ ذخیرهسازی) استفاده میشود. در این حالت، بخشی از برق مازاد تولید شده در طول روز در باتریها ذخیره میشود تا هنگام شب یا ابرناکی از آن استفاده گردد. سیستمهای مدیریت باتری (BMS) در این سامانهها عملکرد باتریها را کنترل میکنند تا بهینهترین استفاده از انرژی صورت گیرد. اینورترهای هیبرید میتوانند ورودی پنل خورشیدی و باتری را هماهنگ کرده و جریان DC را از هر دو به AC تبدیل کنند.
انتقال برق از نیروگاههای خورشیدی به شبکه قدرت
بعد از تبدیل برق خورشیدی به برق متناوب با ولتاژ AC مناسب، معمولاً یک ترانسفورماتور برق را به سطح ولتاژ بالاتر (چندین کیلوولت یا بیشتر) افزایش میدهد تا برای انتقال به نقاط دور مناسب شود. سپس این برق از طریق خطوط انتقال و ایستگاههای پست فشار قوی وارد شبکه سراسری برق میشود. شبکه انتقال برق، برق تولید شده در نیروگاه را به مصرفکنندگان شهری، صنعتی و کشاورزی میرساند. به این ترتیب، انرژی خورشید که یک منبع تجدیدپذیر و پاک است، به آسانی وارد چرخه مصرف روزانه ما میشود.
در مجموع، یک نیروگاه خورشیدی بزرگ با ترکیب میلیونها پنل خورشیدی، اتصالات سری (استرینگ)، اینورتر، باتری و زیرساخت انتقال برق، قادر است حجم بسیار زیادی انرژی الکتریکی تولید کند. با افزایش زیرساختهای فتوولتائیک و اهمیت مبارزه با تغییرات اقلیمی، تولید برق با انرژی خورشیدی به سرعت در حال گسترش است تا به منابع مطمئن و پاک انرژی دنیا تبدیل شود.
