ژنراتور و پنل خورشیدی
ترکیب ژنراتور با پنل های خورشیدی
، بدون اینکه تداوم عرضه آن در مقیاس جهانی که در حال حاضر در تامین انرژی وجود دارد و از آن بهره میبریم، دچار نقصان و
تقاضا برای انرژیهای اولیه (مانند گاز، نفت، خورشید، باد و غیره) جهت تامین نیازهای اساسی جمعیت مانند تامین گرمایش، حمل و نقل و مصرف برق، به طور مداوم در دهه های اخیر افزایش یافته است. این نیاز از سال 2010، با ضریب 1.5 افزایش یافته است و به گفته آژانس بین المللی انرژی، پیش بینی می شود تا سال 2040 رشد 32 درصدی داشته باشد. چگونه این رشد می تواند در بلندمدت پایدار باشد؟ نوع ترکیب انواع انرژی های اولیه، نیاز به ایجاد یک الگوی جدید دارد تا راه را برای اشکال مختلف انرژی پاک باز کند، بدون اینکه تداوم عرضه آن در مقیاس جهانی که در حال حاضر در تامین انرژی وجود دارد و از آن بهره میبریم، دچار نقصان و عدم ثبات نگردد.
عدم ثبات نگردد.
تولید انرژی پراکنده (Distributed Energy) برای تامین تقاضای انرژی بلند مدت
افزایش مصرف انرژی در کشورهایی مانند هند و چین، رشد جمعیت جهانی و توسعه صنعتی قابل توجهی که در حال وقوع است، تأثیر عمیقی بر افزایش تقاضا برای منابع انرژی دارد. اما این
رشد مسیری را برای خود تعیین کرده است: این روند باید پایدار باشد.
آخرین کنفرانس تغییرات آب و هوایی سازمان ملل متحد، که در سال 2015 در پاریس برگذار شد، با تعهد 195 کشور امضاکننده این توافق، مسیری را به سوی اقتصاد کم آلاینده مشخص کرد. اکثریت کشورها به این توافق متعهد بوده و شروع به ارائه راه حل هایی برای کاهش وابستگی خود به ذغال سنگ کرده اند.
تکنولوژی، خود پیشتر، راه حل های مشخصی را برای این نیازها ارائه داده است. <<تولید برق پراکنده و یا غیر متمرکز>> در مکان هایی که انرژی اولیه برای تولید در دسترس باشد و توسط واحدها و مراکزی که به شکل خودکار و مستقل از شبکه برق می توانند به طور پیوسته و پایدار انرژی برق تولید کنند، یکی از این راه حل ها است.
ریزشبکه ها توسعه یافته ترین مدل تولید برق پراکنده را تا به امروز ارائه می دهند: سیستم هایی که چه به شبکه متصل باشند و چه نباشند، که می توانند فناوری های گوناگون مرسوم تولید برق مانند نیروگاه های گازی را با سامانه های تجدیدپذیر ترکیب کنند، به نحوی که بهترین عملکرد حاصل شود. علاوه بر تولید انرژی، آنها دو ویژگی متمایز دارند: با به کارگیری سامانه های کنترل هوشمند، میتوان مصرف و چرخه های کاری را پیش بینی کرد و همچنین دستگاه های ذخیره ساز انرژی یا همان باتری ها مانند قلب یک ریزشبکه با بکارگیری دانش الکترونیک قدرت، نوسانات بار در انرژی های تجدیدپذیر را جبران کرده و در تولید انرژی نیز بسیار کارآمدتر هستند.
برای اینکه همه این تجهیزات و سامانه ها بتوانند در کنارهم و به صورت ترکیبی کار کنند، یک سیستم مانیتورینگ برای جمع آوری و ارتباط همه داده ها، هم از شبکه و هم از دیگر منابع متصل، در یک محیط شبکه هوشمند مورد نیاز است.
در حال حاضر، یک سوم انرژی تامین شده توسط ریزشبکه ها از موتور ژنراتورها، یک سوم دیگر از انرژی باد و بقیه از میکروتوربین ها، پنل های خورشیدی یا سلول های سوختی تامین میشود.
با این حال، روند جهانی قطعا به سمتی پیش میرود که نه تنها تکنولوژیهای گوناگون با هم بشکل موثری ترکیب شوند، بلکه تاثیرات منفی هرکدام از این تکنولوژیها در زمانی که بصورت تکی استفاده میشوند حذف گردد و همچنین وابستگی به سوختهای فسیلی کاهش یابد. کاهش قیمت پنل‌های خورشیدی این انتقال از سوختهای فسیلی به انرژی های تجدید پذیر را بسیار آسانتر میکند و کشورهایی مانند امارات متحده عربی، عربستان سعودی، قطر، آلمان و شیلی شروع به ایجاد مشوقها برای راه اندازی پروژه‌های انرژی تجدیدپذیر با این هدف کرده‌اند.
استقبال از ترکیب سوختهای فسیلی و انرژیهای تجدیدپذیر و موفقیت آن تا حد زیادی به عوامل خارجی مانند چارچوب قانونی، فاصله از شبکه سراسری برق و هزینه و سود برق‌رسانی یک منطقه با توجه به تراکم جمعیت و سطح صنعتی شدن آن بستگی دارد. با این وجود، انتظار میرود این بازار با سرعتی سریع، حدود 17.1 درصد در سال طی پنج سال آینده رشد کند، و همچنین پیش بینی میگردد که برقی شدن روستاها و جزیره ها با رشد سالانه 23 درصدی ادامه خواهد داشت.
3 مزیت استفاده از مجموعه ژنراتورها در نیروگاه های هیبرید
1- بکارگیری موتور ژنراتور ها در این سامانه های ترکیبی، قابلیت اطمینان این سیستمها را تضمین میکند: بدین ترتیب اطمینان حاصل میشودکه انرژی همیشه در دسترس است. آنها بخشی از این سامانه ترکیبی هستند که راه حل بسیار خوبی را برای بی ثباتی ذاتی و جدایی ناپذیر انرژی های تجدیدپذیر ارائه می دهند، زیرا برخلاف انرژی های تجدیدپذیر، ژنراتورها وابسته به شرایط طبیعی غیرقابل پیش بینی نیستند.
2- این ترکیب، اولا میتواند تامین برق را بدون وقفه فراهم کند در حالیکه یک نیروگاه انرژی تجدیدپذیر به تنهایی قادر نیست تامین برقی پایدار را تضمین کند. ثانیاً میتواند هزینه های جاری را به میزان قابل توجهی کاهش دهد. یک الگوی بار معمولی این نیروگاه ها نشان می دهد که چگونه استفاده ترکیبی از مجموعه ژنراتورها با انرژی های تجدید پذیر نه تنها صرفه جویی قابل توجهی در سوخت ارائه می دهد، بلکه هزینه های اجرایی و نگهداری کلی را نیز کاهش می دهد. ساعات کار همیشه کمتر بوده و کمتر از حد معمول نیاز به تعمیر و نگهداری و تعویض روغن، فیلتر یا انژکتور خواهد بود.
3- علاوه بر این، عملکرد ژنراتورها به عنوان یک جایگزین پشتیان بسیار مفید است که می تواند به سرعت به نوسانات بار پاسخ دهد. ترکیب ژنراتورها با سیستم مدیریت هوشمند این امکان را فراهم می کند که ساعت کار را به طور کامل برنامه ریزی کرده و کارایی ریزشبکه را به شدت افزایش داد. ترکیب و تلفیق یک نیروگاه سوخت فسیلی با یک نیروگاه صد درصدی انرژی تجدید پذیر مزایای زیادی دارد.
4 شرایط مناسب برای نصب کارخانه هیبریدی
راه حل های ترکیبی به ویژه برای بازارهای صنعتی، مانند بخش های معدن یا مخابرات، به عنوان انرژی پشتیبان در مناطق روستایی و جزایر، و همچنین به عنوان یک منبع واحد از برق مداوم برای مغازه ها، مزارع یا خانوارها مورد توجه هستند.
1- مکان هایی که به شبکه متصل نیستند یا هزینه برق بیش از حد بالایی دارند.
2- زمانی که تقاضا تا 5 مگاوات با حدود 4000 ساعت کار در سال است. وضعیت ایده آل برای یک کارخانه هیبریدی این است که بیشتر تقاضا و دیماند در طول روز باشد ، زمانی که منابع خورشیدی در دسترس هستند.
3- مناطقی که سطح بالایی از قرار گرفتن در معرض نور خورشید یا باد را دارند. برای تضمین بازگشت سرمایه، تابش خورشیدی باید بیش از 1300 کیلووات ساعت بر توان بیشینه (kWh/kWp) یا در صورت عملی بودن قرار گرفتن در معرض باد باید حداقل 4 متر بر ثانیه باشد. کشورهایی مانند شیلی، پرو و هند یا مناطقی مانند کارائیب، آسیا و اقیانوسیه، خاورمیانه و شمال آفریقا مناطق جغرافیایی هستند که تمام این شرایط طبیعی بهینه برای نصب را دارند.
4- مکانهایی که فضای کافی برای نصب پنل های خورشیدی را دارا باشد. برای تامین برقی به میزان 1 کیلووات ، نیاز به مساحتی در حدود 10 متر مربع است.
Case study: ادغام انرژی تجدیدپذیر با مجموعه ژنراتور چگونه عمل می کند
فرض کنید یک نیروگاه هیبریدی در شیلی نصب شده است، در منطقه ای که تابش خورشیدی 2312 کیلووات ساعت بر متر مربع و مصرف برق سالانه تقریباً 17520 مگاوات ساعت در سال است. برای مصرف ثابت روزانه 4 مگاوات به مدت 12 ساعت، تخمین می زنیم که 4800000 لیتر گازوئیل مورد نیاز است.
اگر سه مجموعه موتور ژنراتوربا ظرفیت 1.6 مگاواتی که مجموعاً 4.85 مگاوات را تامین می‌کنند نصب شوند، چند ساعت طول می‌کشد تا سرمایه‌گذاری مانند این برگردانده شود؟ چقدر می توان در مصرف سوخت صرفه جویی کرد؟
سیستم های مانیتورینگ وظیفه تشخیص اینکه کدام منبع انرژی در هر زمان معین بهترین است را بر عهده دارند. بنابراین، در ساعاتی که بیشترین تابش خورشیدی وجود دارد، ژنراتورها در حداقل توان کار می کنند. به این ترتیب طول عمر موتور افزایش یافته و در نتیجه هزینه های کارکرد و نگهداری دستگاه کاهش می یابد. و البته مصرف سوخت به میزان قابل توجهی کاهش خواهد یافت. در این مورد خاص، این به معنای صرفه جویی سالانه 1600000 لیتر گازوئیل در سال است که بیش از یک سوم مصرف فعلی است. بر اساس این ارقام و بسته به قیمت گازوئیل و تابش خورشیدی، سرمایه گذاری در کارخانه ای که ژنراتورها را با پنل های خورشیدی ترکیب می کند، طی سه تا پنج سال قابل برگشت است. برای اطلاعات بیشتر از این مقاله در اینجا کلیک کنید.
Case study: ادغام انرژی تجدیدپذیر با مجموعه ژنراتور در ایران-کرج
فرض کنید در منطقه ای از ایران در شهر کرج یک ژنراتور-سولار ترکیبی نصب کرده ایم. در این منطقه تابش خورشیدی تقریبا برابر با 4.23 کیلووات ساعت بر متر مربع است. مصرف برق برای یک واحد مسکونی و یا تجاری با توان مورد نیاز 12 کیلو وات در حالت بیشینه و 8 کیلو وات به طور متوسط میباشد با این فرض که این سیستم روزانه 146 ساعت کارکرد داشته باشد در این حالت مصرف برق به صورت سالانه تقریبا معادل با 46000 کیلووات ساعت در سال میباشد. این مقدار مصرف نیازمند به حداقل 120 متر مربع فضا برای نصب سولار ها دارد که قیمت این پکیج در حدود 500 الی 600 میلیون در حال حاضر می باشد که از نظر هزینه خرید و نصب به هیچ عنوان مقرون به صرفه نیست. این در حالی است که قیمت موتور ژنراتور گازی برای تامین برق نمونه بالا حدود 250 تا 270 میلیون تومان است.
برای اطلاعات بیشتر در رابطه با موتور ژنراتور گازی به لینک بروید.
در مقایسه استفاده از سولار و ژنراتور باید در نظر گرفت که برخلاف اینکه برای استفاده از انرژی خورشیدی نیاز به فضا زیاد و همچنین شیب و مکانی که در معرض نور خورشید باشد، برای ژنراتورگازی نیاز نیست.
با یک ژنراتور گازی با شرایط استفاده مشابه با کارکرد انرژی خورشیدی میتوان از یک مجموعه ژنراتور با توان 12 کیلووات و 12 ساعت کارکرد روزانه یا به عبارتی 6000 ساعت در سال تهیه نمود. این دستگاه در سال تقریبا نیاز به 21000 متر مربع سوخت دارد که این میزان در مقایسه با استفاده از پنل های خورشیدی بسیار ناچیز است.
با توجه به شرایط کنونی در رابطه با قیمت گاز که در ایران وجود دارد استفاده از ژنراتورهای گازی بهترین انتخاب میتواند باشد. برای مشاهده جزئیات موتور ژنراتور گازی به این لینک بروید.
نتیجه گیری:
در گذار از تولید انرژی به روشهای رایج به روشهای تجدیدپذیرتر، مجموعه‌های موتور ژنراتور بدون شک نقشی را در سال‌های آینده ایفا خواهند کرد. قابلیت ژنراتورها در تامین مطمئن و همیشگی برق و پاسخگویی آنها به نیاز فزاینده با آنکه با دیدگاههای زیست محیطی در تقابل است اما، آنها میتوانند پاسخی مناسب به ناپایداری انرژی های تجدیدپذیر بعنوان سامانه پشتیبان باشند. موتور ژنراتورها در هنگام بروز تغییرات بار به سرعت پاسخ میدهند و هنگامی که در مدیریت یک شبکه هوشمند ادغام می شوند، امکان برنامه ریزی ساعات کار و افزایش کارایی کل سیستم را فراهم می کنند.
نظر بدهید