خودآموز خورشیدی مشاهده در قالب PDF چاپ فرستادن به ایمیل

خودآموز خورشیدی

(همراه با ترجمه فارسی)

Solar Tutorial

••

A Brief Solar Introduction

 

We will attempt to explain the principles behind solar energy (solar power, photovoltaic’s) in simple terms without putting you to sleep. I think we can all understand that the sun heats things up. One of the earliest uses of this solar energy was the creation of a solar shower—A large enclosed (often black painted) metal bucket filled with water set upon a roof top. The sun would heat the water and provide hot to warm showers, at least for the first person cleaning up for the day!

The sun heats things up because sunlight is made up of small particles of energy called photons (a basic “unit” of light and all other forms of electromagnetic radiation). These photons are absorbed by objects and create heat. The heat is the result of electrons in the object moving around really fast. Think of a bridge in winter and summer. During the winter the small gaps in the road surface are larger than in the summer. The electrons are “cold” in the winter when there is not as much sunlight and stick closer together or contract. In the summer they are “hot” and expand to get away from each other.

Solar Energy Applied to a Solar Panel [top]

Solar panels are made from a material called silicon. When the solar energy (the photon) is absorbed they dislodge electrons from the negatively charged side of the solar (photovoltaic) panel to the positively charged side. An entire tutorial could be written outlining the makeup of silicon “doped” with phosphorous and boron which creates the +/- charged silicon, but for simplicity understand that heated-up electrons “run around” in search of a “place to rest.” As these electrons move freely about the electric field (created by photons hitting the negatively charged silicon that is in contact with the positively charged silicon), they create current. In between the positive and negative sides is the electric field or diode that permits one way traffic flow from negative to positive. The electric field creates the voltage. Harnessing this voltage by providing a path for this current to flow freely from the positive side back to the negative side is how we get power.

Solar Energy – Creating Your System

 

Choose Wisely

Solar power is a wonderful use of “free” energy. But if you use it incorrectly you could damage sensitive electronics such as laptop computers. It is prudent that you select the right materials and location to satisfy the requirements for your solar powered system.

Your Basic Solar Needs [top]

The obvious place to start is with the sun! When creating a solar system think about how much sunlight will come in contact with the solar cells. If you are creating a permanent location consider where shadows fall, as this will reduce or eliminate the current provided by the solar panel. Also, consider geographic and weather related obstacles such as your latitude, fog, the number of cloudy days, and winter snows. If your system is portable you need only find the sunniest location to deploy your solar panel. To create optimal performance you need to consider the tilt and angle orientation of the solar panels. Solar panels should always face true south in the Northern Hemisphere, and North in the Southern Hemisphere. A good rule of thumb is to tilt your panel, from horizontal, your latitude plus 15o in winter and minus 15o in the summer. There are many online resources that can help in determining the best positioning of your solar photovoltaic panels and we encourage you to look at them.

Selecting the appropriate size solar panel is the next consideration. There are many variables to consider, including the amount of sunlight hours, power requirement of your system, and the total hours the system will be in use per day. The power wheel to the right is not meant to scare you or have your eyes gloss over. It simply illustrates the relationship between power (watts), voltage (volts), current (amps), and resistance (ohms).

How to Calculate and Convert [top]

 

To calculate this information we suggest you use a solar calculator. The basic idea is to convert your AC current usage to DC current usage and then into watts.

• First, you need to convert AC amps to DC amps. Remember this ratio for converting AC 120V amp units to DC 12V amp units: 1 amp = 10 amps (for example if your laptop adapter indicates it uses 1.7 input AC amps per hour that is equal to 17 DC input amps every hour).

• Second, you need to multiply that number by 12 volts to determine the total watts per hour (in our example 17Ah x 12V = 204 watts).

• The third step is to resolve how many hours the application will be in use. Multiply the total watts/hr by the total number of hours the device will be in use per day (for our example let’s use 2 hrs x 204W = 408 watts per day).

• The fourth aspect to consider is the amount of sun hours available to recharge your batteries. Do you need to have your system keep up with 24/7 use or is there a period of down time between uses? The average sun hours available during a day are 5 depending on season and latitude.

At 12 volts this tells us for our example to “break even” under perfect solar conditions we need a solar array that can create a minimum of 408W or 34 DC amps per day. Not accounting for imperfect light conditions, resistance and any conversion loss this example would require a solar panel around 110 watts minimum. For applications running for longer periods of time (permanent) you will also have to calculate for solar loss, conversion loss, and the size of battery bank needed to bridge the gap.

NOTE: Most laptops come with DC adapters which are much more efficient at converting to your laptops DC voltage than from the AC adapter. In this same example the DC adapter allows the DC input amps to be about 5.5Ah as the laptop uses 65W at 18.5V. That is a far cry from the DC 17Ah required using the AC adapter! To run the laptop for this length of time you would require at least a 30W panel.

The Next Step

Now that you have an idea of how large a solar panel you require you can continue to create your solar powered system. There are at least two more major items you will need and most likely three as well as other solar accessories.

The Solar Controller [top]

The first item is a solar controller. The solar charge controller regulates the raw voltage produced by the solar panel to a safe level for the battery bank and then “shuts off” the supply of energy to the batteries when they are at full charge. The solar panel has no “brain” to tell it to stop producing electricity—when it is in the sun it will produce power regardless the need. A large 12 volt panel can produce a little over 30V at peak operation while smaller panels produce around 18V which is still too high for 12 volt batteries. Without the charge controller your batteries will be destroyed in short order. It is recommended that any solar panel over 5 watts have a charge controller (If you are using small batteries with a panel less than 5 watts you may also require a controller).

The Battery Bank [top]

So what type of battery is best and how many batteries will you need? Good question. Every situation is different, but generally speaking you want to use Deep Cycle Batteries. We prefer AGM maintenance free batteries over flooded batteries. Maintenance free batteries are sealed and can be placed into service on their side in a closed unventilated environment. With sealed AGM batteries you will not have to check the electrolyte level monthly as you do with the flooded type, which will save you time and the hassle of adding distilled water and spilling acid. AGM batteries are generally a little more expensive than the flooded type, but typically last a longer.

In regards to the number of batteries required this is dependent on the load applied to the battery bank. We recommend the total amp capacity of the battery bank be at least twice the draw. Batteries will last a long time when they are discharged to around 50% and then immediately brought back to full charge. Deep cycle batteries are capable of discharging much further, but it is not recommended to do this frequently. An often overlooked calculation in regards to the size of battery banks is the number of days the system may be without the ability to replenish its power—think fog, rain, and snow. You will need to know how many amps are being used each day under such circumstances and double the number. For example, if the fog lasts 3 days and your application requires 50 DC amps per day then you should have at least 300Ah extra capacity beyond your normal system requirements of around 100Ah capacity.

The Inverter [top]

Many solar systems require an inverter or converter to change the incoming DC voltage to a preferred DC or AC voltage. When selecting an inverter one of the first questions you should have answered is: What will be the maximum surge and for how long? When an appliance is first plugged in it will draw a higher amount of watts for so many seconds before dropping back to a continuous load. Your inverter needs to be able to handle the peak watt-hour demand created by the appliance(s) connected into the inverter. The second consideration is that the inverter itself will use up some of the systems power to convert the voltage. It may cost a little more to purchase an efficient inverter, but in the long run the energy saving will be worth the money spent. A final consideration is the type of device plugged into the system. A pure sine wave inverter is best for sensitive electronics such as computers.

The Fundamental Differences Between Types of Solar Panels

Amorphous Solar Technology

Color: black to dark brown in color.

These panels have the widest light spectrum absorption levels. They can produce current in poor light conditions or earlier and later into the lunar day. This means while other solar technologies have no output at all the amorphous panel will have output during these low light situations. The amorphous panels are typically larger in size when compared with panels of similar wattage, but are also far less expensive. These panels are great for low wattage maintenance situations for keeping batteries in your car, motorcycle, SUV, truck, RV, boat and tractor in a fully charged state.

Polycrystalline Solar Technology

Color: Shades of dark to light blue.

The polycrystalline panel works best in direct sunlight with proper south facing installation (in the northern hemisphere). They will produce 2-3 times more power than a similarly sized amorphous panel making then far more efficient. Polycrystalline solar panels are ideal for high wattage installations or where physical space is limited.

Monocrystalline Solar Technology

Color: Shades of dark to light blue.

Similar to polycrystalline units, but different in that each module is made from a single silicon crystal, and is more efficient, though more expensive, than the newer and cheaper polycrystalline types. These panels will last 25-50 years.

Cadmium Indium Gallium Selinide (CIGS) Solar Technology

Color: Greenish brown to black in color.

CIGS solar panels combine the technologies listed above. Like the amorphous panels, they work well in low light situations and are efficient like the polycrystalline panels in direct sunlight. These are most often used in thin film or flexible solar cells.

This solar energy tutorial provided by Impact Battery is intended to be a brief guide to understanding solar power. Please also consult other sources to make an informed decision.

خودآموز خورشیدی

مقدمه ای مختصر بر انرژی خورشیدی

 

ما تلاش خواهیم کرد اصول پیش زمینه ای انرژی خورشیدی (انرژی خورشیدی، فتوولتاییک) را به سادگی و در حد گنجایش حوصله تشریح کنیم. به نظر من، همه ما میدانیم که خورشید به اشیاء گرما میبخشد. یکی ازابتدایی ترین کاربردهای این انرژی خورشیدی ایجاد یک دوش آب خورشیدی بزرگ بود که عبارت بود از مخزن فلزی محصور شده (اغلب سیاه رنگ) مملو از آب که در بالای سقف قرار میگرفت. خورشید آب راحرارت داده و دوش آب گرم و یا داغی را مهیا میکرد، دست کم برای اولین شخصی که در روز به حمام میرفت. خورشید اشیا را گرم میکند ، چرا که نور خورشید از ذرات کوچکی ازانرژی به نام فوتون (واحد "پایه" ازنور وتمام دیگر اشکال پرتوهای الکترومغناطیسی) تشکیل شده است.این فوتونها جذب اشیاء میشوند وایجاد گرما میکنند. "حرارت" ناشی ازالکترونهایی است که درجسم به سرعت در حال حرکت اند. یک پل را درزمستان وتابستان در نظر بگیرید. در طول زمستان شکافهای کوچک سطح جاده بزرگتر از تابستان است . الکترون ها در زمستان ، هنگامی که به اندازه کافی نور خورشید وجود ندارد به یکدیگر میچسبند یا در حال انقباض هستند و "سرد " هستند. در تابستان آنها "گرم"هستند و برای دور بودن از یکدیگر منبسط میشوند.

انرژی خورشیدی به کار گرفته شده در یک پانل خورشیدی

پانل های خورشیدی ازماده ای به نام سیلیکون ساخته شده اند هنگامی که انرژی خورشیدی (فوتون) جذب میشود،الکترون ها را ازطرف شارژ شده منفی پانل خورشیدی (فتوولتاییک) به طرف بار مثبت شارژ شده جدا میکنند. کل آموزش می تواند از طریق ترسیم آرایش سیلیکون "دوپ" با فسفر و بور که ایجاد + /-- شارژ سیلیکون نوشته شود ، اما برای سادگی دریابید که الکترون های حرارت دیده "به اطراف میدوند" و به جستجوی یک "مکان برای حالت استراحت " هستند. همانطور که این الکترونها در میان میدان الکتریکی (که توسط ضربه فوتونها به سیلیکون شارژ شده منفی متصل به سیلیکون بار مثبت شارژ شده به وجود آمده است)، آزادانه حرکت می کنند ،به دقت جاری میشوند. در بین دو طرف مثبت و منفی میدان الکتریکی یا دیود است که اجازه می دهد یکی از راه های جریان ترافیک از منفی به مثبت ایجاد شود. میدان الکتریکی ولتاژ را ایجاد میکند مهار این ولتاژ با فراهم کردن یک مسیر برای حرکت آزادانۀ این جریان از جهت مثبت به سمت منفی در این است که ما چگونه دریافت برق کنیم.

انرژی خورشیدی -- ایجاد سیستم شما

 

عاقلانه انتخاب کنید انرژی خورشیدی کاربرد شگفت انگیزی از "انرژی" آزاد است.اما اگر شما از آن استفاده نادرست کنید میتوانید به وسایل الکترونیکی حساس مانند لپ تاپ ها اسیب برسانید این عاقلانه است که شما موادی مناسب و مکان برای برآوردن الزامات مورد نیاز برای سیستم انرژی خورشیدی انتخاب کنید.

نیاز اصلی شما برای انرژی خورشیدی

جایگاه واضح برای شروع خورشید است هنگام ایجاد یک سیستم خورشیدی ،مقدارنور آفتاب درتماس با سلول های خورشیدی را در نظر بگیرید اگر شما در حال ایجاد یک مکان دائمی هستید، مکان های سایه ها را در نظر نگیرید چرا که این مسئله جریان ارائه شده توسط پانل های خورشیدی را کاهش داده یا حذف خواهد کرد همچنین، موانع جغرافیایی و آب و هوای وابسته مانند عرض جغرافیایی ، مه ، تعداد روزهای ابری و بارشها در زمستان را باید در نظر گرفت. اگر سیستم شما قابل حمل است شما تنها باید پر آفتاب ترین مکان برای استقرارپانل های خورشیدی خود را پیدا کنید. برای ایجاد عملکرد مطلوب شما نیاز به در نظر گرفتن شیب و جهت زاویه ای از پانل های خورشیدی دارید. پانل های خورشیدی همیشه باید درست رو به جنوب در نیمکره شمالی، و رو به شمال در نیمکره جنوبی باشند. یک حساب سرانگشتی مناسب این است که شیب پنل خود را از خط های افقی و عرض جغرافیایی 15+ درجه در فصل زمستان و -15 درجه در تابستان تنظیم کنید .منابع آنلاین بسیاری وجود دارند که می توانند در تعیین بهترین موقعیت پانل خورشیدی فتوولتائیک شما را کمک کنند و ما به شما آنها را توصیه می کنیم

انتخاب اندازه مناسب خورشیدی پانل مطلب مورد توجه بعدی است. متغیرهای بسیاری را باید در نظر گرفت ، از جمله میزان ساعت های تابش نور خورشید، نیروی مورد نیاز سیستم شما و کل ساعات استفاده از سیستم در طول روز .قدرت چرخ به سمت راست به معنی این نیست که شما را بترساند یا برق از چشمان شما ببرد. این امر به سادگی نشان دهنده رابطه بین قدرت (وات)، ولتاژ (ولت)، جریان (آمپر) و مقاومت (اهم) است.

چگونگی نحوه محاسبه و تبدیل

 

به منظور محاسبه این اطلاعات به ما پیشنهاد میکنیم از یک ماشین حساب خورشیدی استفاده کنید.

ایده اصلی این است که جریان AC به جریان DC و سپس به وات تبدیل شود.

اول ، شما نیاز به تبدیل آمپر AC به آمپر DC دارید به یاد داشته باشید که این نسبت برای تبدیل واحد آمپر 120 vac به 12 v dc است واحد آمپر : 1 آمپر = 10 آمپر (برای مثال اگر آداپتور لپ تاپ شما نشان می دهد که از 1.7 آمپر AC ورودی استفاده می کند، این میزان برابر است با 17 آمپر DC ورودی در هر ساعت).

دوم، شما نیاز به ضرب آن عدد در 12 ولت دارید تا مجموع وات در هر ساعت تعیین کنید.(در مثال 17AhX 12V = 204 وات).

گام سوم تحلیل این موضوع است که تجهیزات چند ساعت در حال استفاده خواهند بود.وات مجموع / ساعت را در تعداد کل ساعات استفاده از دستگاه در هر روز ضرب کنید (برای مثال استفاده 2 ساعت X 204W = 408 وات در هر روز).

جنبه چهارم مورد نظر میزان ساعات در دسترس بودن خورشید برای شارژ باتری های شما است

آیا شما نیاز دارید که سیستم خود را هفت روز هفته و 24 ساعته مشغول نگه دارید یا یک دوره زمان استراحت نیز میان ساعات کار وجود دارد؟

خورشید به طور متوسط در طول یک روز5 ساعت در دسترس می باشدکه بسته به فصل و عرض جغرافیایی است. در 12 ولت،با در نظر گرفتن مثال، گویای "از صافی رد شدن" است . تحت شرایط ایده آل خورشیدی ما نیازمند یک آرایه خورشیدی هستیم که می تواند حداقل از 480w یا 34 آمپر DC در هر روز ایجاد کند. بدون در نظر گرفتن شرایط نور نامطلوب، مقاومت و از دست دادن تبدیل،در این مثال حداقل به یک پانل خورشیدی حدود 110 وات نیازدارند برای برنامه هایی که برای مدت طولانی تری(دائماٌ) مشغول به کار هستند شما همچنین باید میزان انرژی خورشیدی از دست رفته،خسارات تبدیل ، و اندازه بانک باتری مورد نیاز برای اتصال فاصله را محاسبه کنید.

توجه :

اکثر لپ تاپ ها دارای آداپتورهای DCمی باشند که برای لپ تاپ شماآداپتور dc دارای کارائی بیشتری نسبت به آداپتورac است در همین مثال آداپتور DC اجازه می دهد تا آمپر ورودی DC در حدود 5.5Ah در حالی که لپ تاپ از 65W در 18.5V استفاده میکند این ندایی از دوردست از 17AhDC مورد نیاز است که از آداپتور AC استفاده میکند! برای استفاده کردن از لپ تاپ برای این طول زمانی شما نیازمند حداقل یک پانل 30W هستید

گام بعدی

اکنون که میدانید طول پانل خورشیدی مورد نیاز شما چقدر است، می توانید به ایجاد سیستم برق خورشیدی خود ادامه دهید

حداقل به دو یا آیتم اصلی و همچنین سایر لوازم جانبی خورشیدی نیاز دارید.

کنترل کننده خورشیدی

مورد اول کنترل کننده خورشیدی است. کنترل کننده شارژ خورشیدی تنظیم ولتاژ خام تولید شده توسط پانل های خورشیدی را به سطح ایمن برای بانک باتری و پس از آن " خاموش کردن" منبع انرژی باتری ها زمانی که آنها در شارژ کامل هستند را بر عهده دارد پانل های خورشیدی هیچ" مغزی" برای توقف تولید برق ندارند ، زمانی که در مقابل نور خورشید باشد بدون در نظر گرفتن نیاز انرژی تولید میکند.

پانل بزرگ 12 ولت می تواند کمی بیش از 30V را دربالاترین عملیات خود تولید کند در حالی که تولید پانل های کوچکتر حدود 18V است که هنوز برای 12 باتری ولت بسیار بالا است. بدون کنترل شارژ باتری های شما در مدت زمان کوتاهی نابود خواهند شد

توصیه می کنیم که هر پانل های خورشیدی بیش از 5 وات دارای یک کنترل کننده شارژ باشد (اگر شما در حال استفاده از باتری کوچک با پانل کمتر از5 وات هستید شما همچنین ممکن است به یک کنترل کننده نیازداشته باشید).

بانک باتری

پس چه نوع باتری بهتر است و شما چقدر باتری نیاز دارید؟ سوال خوبیست

هر وضعیت متفاوت است اما به طور کلی شما مایل به استفاده از باتری های چرخه عمیق هستید ما باتری های agm با تعمیر و نگهداری رایگان را به باتری آب دیده شده را ترجیح میدهیم باتری های رایگان مهر و موم شده اند و می توانند در محیط های بدون تحویه بسته ،نصب و جایگزین شوند با باتری های agm مهر و موم شده لازم نیست سطح الکترولیت را همچون انواع آبی ماهیانه چک کنید و با این امر در زمان و زحمتی که برای اضافه کردن اسید و آب مقطر صرف می کنید صرفه جوئی می کنید باتری های agm بطور کلی کمی گران تر از نوع آبی است اما بطور معمول تاریخ و زمان دومی طولانی تر است با توجه به تعداد مورد نیاز باتری این امر وابسته به بار اعمال شده به بانک باتری است پیشنهاد میکنیم که ظرفیت کلی آمپر بانک باطری حداقل دوبرابر میزان لازم باشد

باتری ها اگر در حالت 50% تخلیه شوند مدت زمان طولانی تری عمر می کنند و سپس به شارژ کامل می رسند باتری های چرخه عمیق می توانند بیشتر تخلیه شوند اما انجام مداوم این کار پیشنهاد نمی شود یکی از محاسباتی که اغلب نادیده گرفته می شود به اندازه بانک باتری مربوط است و عبارت است از تعداد روز هائی که سیستم ممکن است هیچ باتری برای ذخیره کردن مجدد نیروی خود نداشته باشد، مه ، باران و برف را در نظر بگیرید شما باید بدانید چقدر آمپر در هر روز در چنین شرایطی استفاده می شود و آن را دو برابر کنید

به عنوان مثال اگر مه سه روز به طول انجامد دستگاه شما روزانه به پنج آمپر dc نیازمند است پس باید حداقل 300ah ظرفیت اضافه فراتر از نیاز های عادی سیستم خود مهیا کنید

اینورتر

بسیاری از سیستم های خورشیدی نیاز به اینورتر یا مبدل برای تغییر ولتاژ ورودی dc به dc یا ac مناسب دارند هنگام انتخاب اینورتر یکی از اولین سوالات شما که باید پاسخ داده شود این است :

حداکثر افزایش چقدر خواهد بود؟ و برای چه مدت به طول خواهد انجامید؟

هنگامی که یک وسیله خانگی برای اولین بار به برق متصل می شود برای چند ثانیه به بیشترین میزان مصرف وات میرسد و سپس به حالت متداول بر می گردد اینورتر شما باید قادر به پاسخگوئی به تقاضای وات – ساعت ایجاد شده توسط دستگاه (s) متصل به اینورتر باشد نظر دوم این است که اینورتر خود از مقداری از نیروی سیستم برای تبدیل ولتاژ استفاده خواهد کرد ممکن است هزینه خرید یک مبدل کارآمد کمی بیشتر باشد اما در دراز مدت صرفه جوئی در انرژی ارزش هزینه ای که صرف کرده اید را خواهد داشت نکته آخر به نوع دستگاهی که به سیستم متصل است بر می گردد اینورتر موج سینوسی برای وسایل الکترونیکی حساس مثل کامپیوتر ها بهترین گزینه اند

تفاوت اساسی بین انواع پانل ها

تکنولوژی خورشیدی غیر بلورین

رنگ : سیاه مایل به قهوه ای تیره رنگ

پانل پلی کریستالین در نور مستقیم خورشید با نصب رو به جنوب ( در نیمکره شمالی ) بهتر کار می کند

آنها نیروئی 2 تا 3 برابر بیشتر از پانل های مشابه و هم اندازه غیر بلورین تولید کرده و در نتیجه کارآمد ترند

پانل های خورشیدی پلی کریستالین برای نصب ولتاژ بالا یا جائی که فضای فیزیکی محدود است ایده آل اند

فناوری مونوکریستالین خورشیدی

رنگ : سایه های آبی روشن مایل به تیره

همچون واحد های پلی کریستالین اما متفاوت از نظر اینکه هر ماژول از یک کریستال سیلیکونی مجزا ساخته شده و کارآمد تر است هرچند نسبت به انواع جدیدتر و ارزان تر پلی کریستالین گران تر است

این پانل ها 25-50 سال طول عمر خواهند داشت

تکنولوژی خورشیدی کادمیوم ایندیم گالیم سلنید ( cigs )

رنگ : سبز مایل به قهوه ای مایل به سیاه در رنگ

پانل های خورشیدی cigs فن آوری های ذکر شده در بالا را ترکیب میکنند مانند پانل های بی نظم آنها در شرایط نور کم کار می کنند و مانند پانل های پلی کریستالین در نور مستقیم خورشید کارآمد هستند

اینها در لایه های نازک و یا انعطاف پذیر سلول های خورشیدی استفاده می شوند

این آموزش انرژی خورشیدی ارائه شده توسط باتری به عنوان یک راهنمای مختصر برای درک انرژی خورشیدی در نظر گرفته شده است

لطفا برای یک تصمیم گیری آگاهانه با منابع دیگر مشورت کنید

تهیه و ترجمه مقاله :

غلامرضا نیکخواه

منبع :

http://www.impactbattery.com/blog/tutorials/solar-tutorial/

 

www.azenasanatparsian.com

کلیه حقوق متعلق به شرکت آزنا صنعت پارسیان می باشد. کپی برداری از مطالب سایت بلامانع است. 
Copyright (c) 2010, Azena Webmaster Group. All rights reserved.