نیروگاه خورشیدی چیست و چگونه کار می کند؟

اگر با سازوکار پنل‌های خورشیدی آشنا نیستید، پیشنهاد می‌کنیم ابتدا مقاله پنل خورشیدی چیست و چگونه کار می‌کند؟ را مطالعه کنید.

در این مقاله می‌خواهیم یک قدم فراتر برویم و با ساختار و نحوه عملکرد نیروگاه خورشیدی فتوولتائیک آشنا شویم؛ سیستمی کامل که از مجموعه‌ای از تجهیزات تخصصی برای تولید برق از نور خورشید استفاده می‌کند.

اجزای اصلی یک نیروگاه خورشیدی

وقتی صحبت از نیروگاه خورشیدی می‌شود، اغلب تنها به پنل‌های خورشیدی فکر می‌کنیم. اما واقعیت این است که یک نیروگاه خورشیدی فقط از پنل‌ها تشکیل نشده، بلکه شامل مجموعه‌ای از تجهیزات فنی و کاربردی است که هر کدام نقش مهمی در تولید و مدیریت انرژی دارند.

در قلب این فناوری، سامانه‌ای به نام فتوولتائیک (Photovoltaic) قرار دارد. فتوولتائیک به فرآیندی گفته می‌شود که طی آن انرژی نور خورشید مستقیماً به برق تبدیل می‌شود. این تبدیل انرژی از طریق سلول‌های خورشیدی انجام می‌شود؛ سلول‌هایی از جنس مواد نیمه‌رسانا که با تابش نور، جریان الکتریکی تولید می‌کنند.

این تکنولوژی، اساس عملکرد نیروگاه‌های خورشیدی را تشکیل می‌دهد و به ما این امکان را می‌دهد تا انرژی پاک، بی‌پایان و مقرون‌به‌صرفه‌ای از خورشید دریافت کنیم.

در ادامه با اجزای اصلی نیروگاه‌های خورشیدی فتوولتائیک آشنا می‌شویم.

1. پنل‌های خورشیدی (Solar Panels):
   این پنل‌ها از اتصال سری چندین سلول خورشیدی تشکیل می‌شوند و ولتاژ خروجی آن‌ها حدود 2.5 تا 3.5 ولت بر هر سلول است. مساحت هر پنل بین 0.4 تا 1 متر مربع بوده و توان خروجی آن‌ها بین 500 تا 750 وات است. برندهای رایج: JAsolar، AEsolar، Longi، Risen، Yingli، Trina، Canadian و Sunpro.

2. اینورتر (Inverter):
   دستگاهی که برق DC تولیدشده توسط پنل‌ها را به برق AC تک‌فاز یا سه‌فاز تبدیل می‌کند. توان اینورترها بین 1 تا 1000 کیلووات است. در سامانه‌های منفصل از شبکه، معمولاً به‌جای اینورتر از سانورتر استفاده می‌شود. برندهای معروف: Growatt، Sungrow، Solis، Kaco و Invt.

3. سازه نگهدارنده پنل‌ها:
   از جنس فولاد گالوانیزه گرم بوده و پنل‌ها را با زاویه حدود 30 درجه نسبت به افق قرار می‌دهد. پایه‌ها می‌توانند کوبشی یا بتنی باشند.

4. کمباینر باکس (Combiner Box):
   جعبه‌ای فلزی برای تجمیع سیم‌ها و اتصالات، که جهت ایمنی شامل کلید، فیوز و برق‌گیر نیز می‌باشد. این باکس بین پنل‌ها، اینورتر و بار مصرفی قرار دارد.

5. باتری:
   برای ذخیره انرژی در زمان نبود نور خورشید. باتری‌ها معمولاً از نوع سرب اسیدی یا لیتیومی (LFP) هستند و با ولتاژهای 24، 48، 110 و 220 ولت به کار می‌روند. برندهای متداول: صبا، صنعت، یوفو.

6. ترانس قدرت MV:
   برای نیروگاه‌هایی با توان بالای 200 کیلووات، از ترانسفورماتور 20 کیلوولت به 400 ولت برای اتصال به شبکه برق استفاده می‌شود.

انواع نیروگاه‌های خورشیدی فتوولتائیک

1. نیروگاه منفصل از شبکه (Off-Grid):
   مستقل از شبکه برق سراسری بوده و انرژی تولیدشده برای مصرف محلی به کار می‌رود. معمولاً دارای باتری است و برای ویلاها، باغ‌ها، صنایع کوچک، دامداری‌ها و مناطقی با قطعی برق کاربرد دارد (توان 1 تا 50 کیلووات).

2. نیروگاه متصل به شبکه (On-Grid):
   انرژی تولیدشده مستقیماً به شبکه برق تزریق می‌شود و برق به صورت خرید تضمینی یا از طریق بورس انرژی به فروش می‌رسد. مناسب برای پروژه‌های بزرگ در مقیاس صدها کیلووات تا چند مگاوات است. در این نوع، از باتری استفاده نمی‌شود.

3. نیروگاه ترکیبی (Hybrid):
   ترکیب دو مدل فوق است. در صورت وجود برق، سیستم به شبکه متصل است و در زمان قطعی برق، به حالت منفصل تغییر می‌کند. فعلاً قانون مشخصی برای خرید برق در این مدل وجود ندارد.

قراردادهای خرید تضمینی برق خورشیدی

سازمان ساتبا (وابسته به وزارت نیرو) با هدف توسعه انرژی‌های پاک، طرح‌هایی برای خرید تضمینی برق از نیروگاه‌های خورشیدی اجرا کرده است. این موضوع باعث شده سرمایه‌گذاری در نیروگاه خورشیدی به گزینه‌ای اقتصادی تبدیل شود.

نرخ خرید تضمینی برق خورشیدی (ساتبا – سال 1404)

1. توان تا 200 کیلووات: هر کیلووات‌ساعت 38,200 ریال

2. توان 200 کیلووات تا 1 مگاوات: هر کیلووات‌ساعت 31,500 ریال

3. توان 1 تا 10 مگاوات: هر کیلووات‌ساعت 28,000 ریال

قوانین ساتبا (معاونت وزارت نیرو)

1. تأمین برق چاه‌های کشاورزی از نیروگاه‌های انرژی تجدیدپذیر

در همه چاه‌های کشاورزی، احداث و بهره‌برداری از نیروگاه تجدیدپذیر به ظرفیت نامی برابر با ۸۰٪ دیماند مصرفی چاه مجاز است. در ایام گرم سال (ابتدای خرداد تا پایان شهریور)، مصارف نيروگاه از محدودیت بار خارج شده و مدیریت مصرف نمی‌شود.

طبق مصوبه هیات وزیران به شماره ۲۶۷۴۳/ت۵۹۷۹۰هـ مورخ ۱۴۰۱/۰۲/۲۴، این چاه‌ها مشمول پاداش ماده ۴ می‌گردند:

وزارت نیرو موظف است با همکاری وزارت جهاد کشاورزی، نسبت به قطع برق الکتروپمپ‌های کشاورزی به میزان پنج ساعت روزانه اقدام نموده و در سایر ساعات، بهای برق این مشترکین را به صورت رایگان محاسبه نماید.

برق مازاد تولیدی نیروگاه نیز در ایام گرم سال به شبکه تزریق و در ایام دیگر از طریق بورس سبز یا قرارداد تضمینی خریداری می‌شود. احداث نیروگاه می‌تواند به صورت تجمیعی در یک ساختگاه برای چند مصرف انجام شود. برداشت آب چاه باید در سقف مجاز و طبق مقررات مربوطه باشد.

2. ماده ۶۱ قانون اصلاح الگوی مصرف

وزارت نیرو موظف است به منظور حمایت از گسترش انرژی‌های تجدیدپذیر مانند خورشیدی، بادی، زمین‌گرمایی، زیست‌توده، آبی کوچک (تا ۱۰ مگاوات)، دریایی و …، نسبت به عقد قرارداد خرید تضمینی برق از تولیدکنندگان غیردولتی اقدام کند.

• طبق تبصره ۱: قیمت و شرایط خرید برق از این منابع با پیشنهاد وزارت نیرو و تصویب هیأت وزیران تعیین می‌شود.

• طبق تبصره ۲: شرکت‌های زیرمجموعه وزارت نیرو (از جمله شرکت مدیریت شبکه برق ایران و شرکت‌های برق منطقه‌ای و توزیع) موظف به تحویل و خرید برق از تولیدکننده هستند.

• طبق تبصره ۳: منابع مالی برای خرید تضمینی برق از محل صرفه‌جویی در مصرف سوخت وارداتی، کاهش آلاینده‌ها، منافع زیست‌محیطی و ارزش صادراتی انرژی تأمین می‌شود.

جمع‌بندی

اگر به دنبال راهکاری بلندمدت برای تولید برق، کاهش هزینه‌ها و حفظ محیط زیست هستید، نیروگاه خورشیدی یکی از بهترین گزینه‌هاست — چه در مقیاس کوچک برای مصرف شخصی، چه در مقیاس بزرگ برای فروش برق.

ما در شرکت فرم سازه ارمغان شیراز با تخصص کامل در طراحی و اجرای نیروگاه‌های خورشیدی در مقیاس‌های مختلف، همراه شما هستیم. برای مشاوره رایگان و دریافت اطلاعات بیشتر همین حالا با ما تماس بگیرید.