آموزش طراحی نیروگاه خورشیدی | راهنمای جامع احداث نیروگاه خورشیدی

با افزایش تقاضا برای انرژی پاک و کاهش هزینه‌های تولید برق، احداث نیروگاه خورشیدی به یکی از گزینه‌های جذاب برای سرمایه‌گذاری تبدیل شده است. چه بخواهید یک سیستم کوچک خانگی نصب کنید یا یک نیروگاه بزرگ صنعتی، آموزش طراحی نیروگاه خورشیدی به شما کمک می‌کند تا با کمترین هزینه و بیشترین بازدهی، پروژه خود را اجرا کنید. در این راهنمای جامع، به بررسی انتخاب نوع سیستم (متصل به شبکه، منفصل از شبکه یا هیبریدی)، محاسبات فنی و اقتصادی، انتخاب تجهیزات مناسب و مراحل اجرایی نصب و راه‌اندازی می‌پردازیم.

تجهیزات موردنیاز برای طراحی نیروگاه خورشیدی

پیش‌ازاین در مطلب «نیروگاه خورشیدی چیست؟» انواع نیروگاه‌های خورشیدی را بررسی کردیم که برای آشنایی بیشتر می‌توانید به آن مراجعه کنید. در اینجا تجهیزات موردنیاز برای هرکدام را آورده‌ایم.

۱. نیروگاه خورشیدی متصل به شبکه (On-Grid): این نوع نیروگاه، برق تولیدی را به شبکه برق سراسری تزریق می‌کند.

مناسب برای: سرمایه‌گذاری صنعتی، کشاورزی، یا خانگی در مناطق با دسترسی به برق. با توجه به سرمایه و فضا می‌تواند از ۱ تا ۲۰۰ کیلووات برق تولید کند.

تجهیزات موردنیاز:

• پنل خورشیدی (PV)
• اینورتر متصل به شبکه (تبدیل DC به  AC بدون ذخیره‌سازی)
• تابلو برق و تجهیزات حفاظتی
• کنتور دوطرفه
• سازه نگهدارنده و کابل‌کشی

سازه: آلومینیومی یا گالوانیزه، زاویه نصب مطابق با عرض جغرافیایی

کابل‌ها: DC Solar Cable (استاندارد UV و ضدحرارت) و کابل AC و ارت

تجهیزات جانبی: فیوز، بریکر، سرج‌گیر، کلید قطع اضطراری، کنتور

مزایا:

• امکان فروش برق به شبکه (قرارداد خرید تضمینی برق)
• عدم نیاز به باتری

معایب

• در زمان قطعی برق شبکه، سیستم هم خاموش می‌شود
• نیاز به مجوز و طی کردن مراحل اداری برای اتصال به شبکه
• وابستگی کامل به زیرساخت برق منطقه

۲. نیروگاه خورشیدی منفصل از شبکه (Off-Grid): در این نوع سیستم، برق تولیدی ذخیره شده و برای مصرف شخصی استفاده می‌شود.

مناسب برای: مناطق دورافتاده یا بدون دسترسی به برق

تجهیزات موردنیاز:

• پنل خورشیدی
• شارژ کنترلر برای تنظیم جریان شارژ ورودی به باتری (نوع MPPT بهره‌وری بالاتر / نوع PWM ارزان‌تر)
• باتری (لیتیومی (سبک‌تر، عمر بیشتر (۸ تا ۱۲ سال)، قیمت بالاتر) یا سرب-اسیدی (ارزان‌تر، عمر کوتاه‌تر (۳ تا ۵ سال)))
• اینورتر (تبدیل DC به AC با مدیریت بار و باتری)
• تجهیزات حفاظتی و تابلو برق

مزایا:

• استقلال کامل از شبکه برق
• اطمینان از برق‌رسانی در شرایط قطعی برق

معایب:

• هزینه بسیار بالا برای تهیه باتری‌ها (به‌ویژه باتری لیتیومی)
• عمر محدود باتری‌ها (بین ۳ تا ۱۰ سال بسته به نوع)
• در روزهای ابری یا مصرف بالا ممکن است برق کم بیاید
• نیاز به طراحی دقیق برای جلوگیری از اضافه بار یا تخلیه عمیق باتری

۳. سیستم هیبریدی (Hybrid): ترکیبی از دو حالت بالا، با قابلیت اتصال به شبکه و استفاده از باتری.

مناسب برای: خانه‌ها یا سازمان‌هایی که به برق پایدار و ذخیره‌سازی نیاز دارند.

تجهیزات موردنیاز: مشابه Off-Grid با اینورتر هیبریدی (مدیریت هم‌زمان شبکه، باتری و پنل)

معایب:

• گران‌ترین نوع سیستم
• نیاز به اینورتر خاص و پیچیده
• نیاز به طراحی و تنظیم دقیق
• نیاز به نگهداری بیشتر، به‌خصوص در بخش باتری و سیستم مدیریت انرژی

جدول مقایسه انواع سیستم‌های خورشیدی

ویژگی	On-Grid	Off-Grid	هیبریدی
اتصال به برق سراسری	دارد	ندارد	دارد
نیاز به باتری	ندارد	دارد	دارد
هزینه اولیه تقریبی	متوسط	زیاد	بسیار زیاد
پیچیدگی نصب	کم	متوسط	زیاد
قطع برق روی عملکرد	قطع می‌شود	تأثیر ندارد	ندارد
نگهداری موردنیاز	کم	متوسط (باتری)	بالا (باتری و سیستم هوشمند)
مناسب برای	خانه/کشاورزی/صنعت	مناطق دورافتاده/سیار	خانه/ویلا/سازمان حساس
امکان فروش برق	دارد	ندارد	دارد
برگشت سرمایه	۳ تا ۶ سال	ندارد (صرفه‌جویی فقط)	بستگی به مصرف و طراحی دارد

طراحی نیروگاه خورشیدی

طراحی نیروگاه خورشیدی شامل چندین مرحله کلیدی است تا بهره‌وری و کارایی آن به حداکثر برسد. در ادامه، مراحل کلی طراحی یک نیروگاه خورشیدی آورده شده است:

 ۱. مطالعه امکان‌سنجی

در ابتدا، باید مطالعه‌ای جامع برای ارزیابی امکان‌پذیری نیروگاه خورشیدی انجام شود. این مرحله شامل بررسی زمین موجود، بررسی پتانسیل منابع خورشیدی، ارزیابی امکان اتصال به شبکه، اثرات زیست‌محیطی و الزامات قانونی پروژه است.

 ۲. انتخاب محل مناسب

انتخاب مکان مناسب برای احداث نیروگاه براساس عواملی مانند میزان تابش خورشیدی، توپوگرافی زمین و نقشه مکان احداث، دسترسی به زیرساخت‌های شبکه برق، ویژگی‌های فیزیکی خاک، عرض جغرافیایی منطقه و ملاحظات زیست‌محیطی انجام می‌شود.

یک مزرعه خورشیدی برای نصب پنل‌های خورشیدی به حداقل ۵ تا ۷ هکتار زمین نیاز دارد. بنابراین، زمین‌های وسیع، به‌ویژه زمین‌های بایر، بهترین گزینه برای این پروژه‌ها محسوب می‌شوند.

 ۳. ارزیابی منابع خورشیدی

در این مرحله، با استفاده از داده‌های آب‌وهوایی تاریخی، میزان تابش خورشیدی، تحلیل سایه و شرایط جوی، میزان انرژی خورشیدی قابل بهره‌برداری در محل پروژه به‌دقت محاسبه می‌شود.

 ۴. تعیین ظرفیت نیروگاه

ظرفیت نیروگاه با توجه به میزان تقاضای انرژی، پیک مصرف، نیازهای ویژه پروژه و اهداف تولید انرژی مشخص می‌شود.

 ۵. انتخاب فناوری مناسب

انتخاب فناوری بین سیستم‌های فتوولتائیک (PV) و سیستم‌های حرارتی متمرکز خورشیدی (CSP) براساس معیارهایی مانند راندمان، هزینه، قابلیت اطمینان و تناسب فناوری با ویژگی‌های پروژه انجام می‌شود.

برای آشنایی بیشتر با انواع سیستم‌های خورشیدی کلیک کنید

 ۶. طراحی و جانمایی نیروگاه خورشیدی

طراحی دقیق نیروگاه شامل تعیین چیدمان پنل‌ها یا آینه‌ها، زاویه نصب و جهت‌گیری آن‌ها به منظور بهینه‌سازی تولید انرژی است. معمولاً زاویه شیب پنل‌ها برابر با عرض جغرافیایی منطقه به اضافه یا منهای ۱۵ درجه در نظر گرفته می‌شود تا حداکثر میزان تولید انرژی حاصل شود.

 ۷. طراحی سیستم الکتریکی

طراحی الکتریکی نیروگاه شامل آرایش پنل‌ها، سیم‌کشی داخلی، کابل‌کشی خارجی، انتخاب اینورترها، ترانسفورماتورها و سایر تجهیزات مرتبط است. رعایت استانداردهای ملی و کدهای برقی محلی در این مرحله الزامی است.

 ۸. اتصال و یکپارچه‌سازی با شبکه برق

در این مرحله، نحوه اتصال نیروگاه به شبکه برق مورد بررسی قرار می‌گیرد. هماهنگی با شرکت‌های توزیع برق و دریافت مجوزهای لازم برای اتصال نیز ازجمله اقدامات حیاتی این مرحله است.

 ۹. طراحی عمرانی و سازه‌ای

طراحی سازه‌ای نیروگاه شامل ساخت فونداسیون، استراکچرهای نگهدارنده پنل‌ها و سیستم‌های پشتیبانی است. در این طراحی باید عواملی چون بار باد، خطرات لرزه‌ای و شرایط محیطی منطقه در نظر گرفته شود.

 ۱۰. ارزیابی اثرات زیست‌محیطی

بررسی اثرات پروژه بر محیط زیست، میزان مصرف آب، استفاده از زمین و تأثیرات بر اکوسیستم‌های محلی اهمیت بالایی دارد. در این مرحله باید برنامه‌هایی برای کاهش اثرات منفی زیست‌محیطی توسط متخصصین تدوین شود.

 ۱۱. بررسی اقتصادی پروژه

تحلیل مالی کامل پروژه شامل برآورد هزینه‌های سرمایه‌گذاری، هزینه‌های عملیاتی، درآمد حاصل از تولید انرژی، مشوق‌های مالی و بازگشت سرمایه انجام می‌شود تا اقتصادی بودن پروژه به‌دقت ارزیابی شود.

 ۱۲. ساخت و راه‌اندازی نیروگاه

پس از طی مراحل طراحی و برنامه‌ریزی، ساخت نیروگاه مطابق با نقشه‌های مصوب و استانداردهای ایمنی آغاز می‌شود. این مرحله شامل نصب پنل‌های خورشیدی، تجهیزات الکتریکی، زیرساخت‌های جانبی و انجام آزمایش‌های لازم برای اطمینان از عملکرد صحیح سیستم است.

 ۱۳. بهره‌برداری و نگهداری

برنامه‌ای جامع برای نگهداری و بهره‌برداری نیروگاه تدوین می‌شود که شامل بازرسی‌های منظم، تمیزکاری پنل‌ها، تعمیرات و نگهداری تجهیزات، پایش عملکرد نیروگاه و رفع اشکالات فنی احتمالی است.

 ۱۴. پایش و تحلیل عملکرد

یک سیستم مانیتورینگ برای نظارت مستمر بر عملکرد نیروگاه پیاده‌سازی می‌شود. داده‌های حاصل از این سیستم برای شناسایی مشکلات احتمالی و بهینه‌سازی تولید انرژی مورد تجزیه‌وتحلیل قرار می‌گیرند.

به‌طور کلی، توسعه پروژه خورشیدی فرایندی پیچیده است که به تیمی از متخصصان باتجربه نیاز دارد. مهندسان و مشاوران مالی پروژه با ارزیابی پتانسیل تولید انرژی خورشیدی، بهترین مکان و کارآمدترین فناوری را برای پروژه انتخاب می کنند.

محاسبات اولیه برای طراحی نیروگاه خورشیدی

اگر به فکر راه‌اندازی یک نیروگاه خورشیدی هستید، خوب است بدانید این کار پروژه تخصصی و چندمرحله‌ای است که به دانش فنی، تجربه مهندسی و آشنایی با قوانین نیاز دارد. بنابراین، به‌طور کلی، اجرای این پروژه به‌تنهایی امکان‌پذیر نیست و حتماً باید با مهندسان و مشاوران باتجربه در این حوزه همکاری کنید. بااین‌حال، در ادامه، به شما توضیح می‌دهیم که مراحل اجرایی و فنی ساخت یک نیروگاه خورشیدی، گام‌به‌گام شامل چه بخش‌هایی می‌شود تا دید روشن‌تری از مراحل احداث داشته باشید.

توجه: محاسبات و فرمول‌های ارائه‌شده به زبان ساده و در حالت ایده‌آل تفسیر شده‌اند، اما قابل‌اعتماد‌اند.

گام اول: تعیین میزان مصرف انرژی

نخستین قدم برای طراحی یک نیروگاه خورشیدی، مشخص کردن میزان مصرف برق شماست. برای این کار باید بدانید وسایل برقی‌تان در مجموع چقدر انرژی مصرف می‌کنند. این ارزیابی معمولاً از طریق بررسی قبوض برق سالانه یا تخمین مصرف براساس نوع و تعداد تجهیزات برقی انجام می‌شود. توان مصرفی معمولاً با واحد کیلووات‌ساعت (kWh) سنجیده می‌شود. برای محاسبه میزان توان مصرفی، باید توان مصرفی هر دستگاه (برحسب وات) را در مدت‌زمان استفاده روزانه ضرب کنید تا مقدار وات‌ساعت روزانه آن به‌دست آید. سپس، مجموع وات‌ساعت‌های تمام وسایل را محاسبه کنید تا نیاز روزانه خود به انرژی برق را برآورد کنید.

توان مصرفی هر دستگاه× مدت‌زمان استفاده روزانه (ساعت)= مصرف روزانه (وات‌ساعت)

(در انتهای همین مطلب جدول میانگین مصرف برق وسایل معمول آورده شده است.)

مثال:

فرض کنید یک یخچال با توان ۱۵۰ وات دارید که روزانه ۲۴ ساعت روشن است. مصرف روزانه این یخچال برابر است با:

۱۵۰ وات × ۲۴ ساعت = ۳۶۰۰ وات‌ساعت یا ۳.۶ کیلووات‌ساعت

اگر همین محاسبه را برای سایر وسایل خانه مثل تلویزیون، ماشین لباسشویی و چراغ‌ها انجام دهید و همه را با هم جمع بزنید، مجموع انرژی موردنیاز روزانه شما به دست می‌آید. در جدول زیر میانگین مصرف برق وسایل معمول آورده شده است. ازآنجا‌که میزان مصرف واقعی می‌تواند کمی بیشتر یا کمتر از برآورد اولیه باشد، بهتر است در محاسبات خود حاشیه‌ای از اطمینان در نظر بگیرید و مقدار نهایی را حدود ۱۰ تا ۲۰ درصد بالاتر محاسبه کنید.

گام دوم: انتخاب اینورتر مناسب

اگر قصد دارید خروجی نیروگاه خورشیدی شما به‌صورت برق AC (جریان متناوب) باشد، به یک اینورتر نیاز خواهید داشت. نکته بسیار مهم در انتخاب اینورتر این است که ظرفیت ورودی آن نباید کمتر از مجموع توان مصرفی وسایل برقی یا بیشینه مصرف هم‌زمان (پیک مصرف) باشد. پیک مصرف زمانی است که هم‌زمان تمام وسایل با هم روشن باشند.

در سیستم‌های Off-grid، اینورتر باید به‌اندازه‌ای بزرگ انتخاب شود که بتواند بدون مشکل تمام توان مصرفی لحظه‌ای را تأمین کند. معمولاً توصیه می‌شود ظرفیت اینورتر را حدود ۱۰ تا ۲۰ درصد بیشتر از پیک مصرف در نظر بگیرید. همچنین، اگر بازدهی (راندمان) اینورتر مشخص باشد، می‌توانید پیک مصرف را بر راندمان تقسیم کنید تا ظرفیت موردنیاز اینورتر دقیق‌تر به دست آید.

مثال:
فرض کنید مجموع توان مصرفی وسایل شما در اوج مصرف ۸۲۰ وات باشد. اگر بخواهیم ۲۰ درصد حاشیه اطمینان در نظر بگیریم:

۸۲۰ × ۱.۲ = ۹۸۴ وات

بنابراین باید اینورتر با ظرفیتی در حدود ۱۰۰۰ وات یا کمی بیشتر انتخاب کنید تا سیستم شما بدون مشکل کار کند. (مثلاً می‌توانید اینورتر ۱۰۰۰ واتی یا ۱۲۰۰ واتی تهیه کنید.)

گام سوم: تعیین بانک باتری موردنیاز

برای سیستم‌های خورشیدی مستقل از شبکه (آف‌گرید) یا سیستم‌های دارای پشتیبان باتری، محاسبه صحیح ظرفیت ذخیره‌سازی انرژی از اهمیت حیاتی برخوردار است. ظرفیت باتری باید به اندازه‌ای تعیین شود که نه‌تنها در ساعاتی از شبانه‌روز که نور خورشید در دسترس نیست، بلکه در شرایط نامساعد جوی نیز قادر به تأمین انرژی موردنیاز برای حداقل دو روز باشد. برای انتخاب باتری مناسب، پارامترهایی مثل:

• ظرفیت باتری (آمپرساعت)
• ولتاژ باتری
• حداکثر جریان شارژ و دشارژ
• عمق دشارژ (DOD) (۸۰ درصد و… ؛ بهتر است برای افزایش طول عمر باتری از ۵۰ درصد کمتر نباشد.)
• راندمان باتری

باید از دیتاشیت باتری استخراج شوند.

محاسبه تعداد باتری‌ها

برای محاسبه تعداد باتری‌ها در بانک موردنظر که انرژی سیستم را تأمین می‌کند، از روابط زیر استفاده می‌کنیم. توجه شود که در بانک، باتری‌ها به‌صورت‌های موازی و سری بسته می‌شوند. درنهایت تعداد باتری‌ها از حاصل‌ضرب تعداد باتری‌های سری در باتری‌های موازی به‌دست می‌آید.

(مصرف انرژی روزانه در ۲۴ ساعت (وات‌ساعت)، تعداد روزهای ذخیره انرژی (مثلاً ۲، ۳ و…))

مثال:

فرض کنید مصرف روزانه یک سیستم خورشیدی خانگی حدود ۳ کیلووات‌ساعت است و می‌خواهیم بانک باتری مناسب را برای ۲ روز ذخیره انرژی طراحی کنیم. فرض می‌کنیم:

• ولتاژ طراحی (ورودی اینورتر) = ۲۴ ولت
• ولتاژ هر باتری = ۱۲ ولت
• ظرفیت هر باتری = ۱۰۰ آمپر‌ساعت
• راندمان هر باتری = 95 درصد یا ۰.۹۵
• عمق دشارژ قابل‌قبول (DOD) = ۸۰ درصد یا ۰.۸

با توجه به روابط بالا داریم:

بنابراین، باید ۸ باتری ۱۲ ولتی با ظرفیت ۱۰۰ آمپرساعت تهیه کنیم.

گام چهارم: تعیین اندازه و تعداد پنل‌ها

انواع مختلف پنل‌های خورشیدی توان تولیدی متفاوتی دارند. به‌طور کلی، هرچه اندازه پنل بزرگ‌تر و راندمان آن بالاتر باشد، توان خروجی بیشتری نیز تولید می‌کند. برای تعیین اندازه مناسب پنل خورشیدی، ابتدا باید بیشترین توان تولیدی موردنیاز (وات پیک Wp) را محاسبه کنیم. این مقدار به مشخصات پنل انتخابی و شرایط آب‌وهوایی منطقه نصب بستگی دارد.

همچنین به شاخصی به نام «میانگین بیشینه پتانسیل تابشی» یا به‌اختصار PSH نیاز داریم که میزان انرژی خورشیدی در دسترس در هر منطقه را برحسب ساعت نشان می‌دهد و از مکانی به مکان دیگر متفاوت است. برای محاسبه توان تولیدی موردنیاز باید مجموع انرژی مصرفی روزانه بر مقدار PSH منطقه تقسیم شود.

یکی از بدترین شرایطی که باید در طراحی لحاظ شود، زمانی است که باتری‌ها کاملاً تخلیه شده باشند و پنل‌ها مجبور باشند به‌طور هم‌زمان هم بار مصرفی روزانه را تأمین کنند و هم انرژی موردنیاز برای شارژ مجدد بانک باتری را فراهم کنند. انرژی لازم برای شارژ باتری‌ها نیز باید محاسبه شده و بر مقدار انرژی مصرفی روزانه کل افزوده شود.

درنهایت برای محاسبه تعداد پنل‌ها داریم:

همچنین بخوانید: چگونه توان خروجی پنل‌های خورشیدی را محاسبه کنیم؟

مثال:

فرض کنید می‌خواهیم در خانه‌ای در تهران را با پنل‌های ۱۶۰ واتی تأمین کنیم. با توجه به نقشه پتانسیل تابشی در نقاط مختلف ایران، مقدار PSH در تهران حدوداً برابر ۵.۵ ساعت است. همچنین در مثال قبل فرض کردیم که خانه ۳ کیلووات‌ساعت است. به این مقدار باید انرژی لازم برای شارژ کامل بانک باتری را هم اضافه کنیم. داریم:

۸ عدد باتری در بانک×۱۲ (ولتاژ هر باتری)×۱۰۰ (ظرفیت هر باتری)=۹۶۰۰ (وات‌ساعت)

پس کل انرژی مصرفی برابر است با:

۳۰۰۰+۹۶۰۰=۱۲۶۰۰ وات‌ساعت

توان تولیدی موردنیاز برابر خواهد بود با:

برای محاسبه تعداد پنل‌های موردنیاز (پنل‌های ۱۶۰ واتی) داریم:

گام پنجم: انتخاب شارژ کنترلر

شارژ کنترلر یا تنظیم کننده شارژ، جریان شارژ و دشارژ باتری‌ها را کنترل کرده و از باتری در مقابل شارژ اضافی یا افزایش ولتاژ و همچنین تخلیه کامل آن، محافظت می‌کند. به‌طور کلی، شارژ کنترلر سرعت دشارژ باتری را متناسب با نوع باتری و به منظور حفاظت از آن، محدود می‌کند و به همین دلیل یکی از تجهیزات مهم برای طراحی نیروگاه به شمار می‌رود.

برای انتخاب شارژ کنترلر مناسب، باید با توجه به کل توان موردنیاز که از طریق پنل‌ها تأمین می‌شود و ولتاژ ورودی سیستم خورشیدی، مقدار جریان‌کشی (برحسب آمپر) شارژ کنترلر را محاسبه کرد و متناسب با آن، شارژ کنترلر را از بازار تهیه کرد.

با تقسیم توان تولیدی کل پنل‌ها (همان توان تولیدی موردنیاز) بر ولتاژ ورودی بانک باتری (ولتاژ طراحی یا همان ولتاژ اینورتر)، مقدار جریان شارژ کنترلر برحسب آمپر به‌دست می‌آید.

حال که محاسبات اولیه موردنیاز برای طراحی نیروگاه خورشیدی موردنظرتان را انجام دادید، باید تجهیزات را تهیه کرده و سپس مراحل نصب را مرحله‌به‌مرحله پیش ببرید.

همچنین بخوانید: هنگام خرید پنل خورشیدی به چه نکاتی توجه کنیم؟

مراحل نصب تجهیزات نیروگاه خورشیدی

نصب پنل‌ها شامل چندین مرحله است که هرکدام نیازمند دقت و رعایت استانداردهای فنی است. این مراحل شامل نصب ساختار نگهدارنده، قرار دادن پنل‌ها روی ساختار، اتصال الکتریکی بین پنل‌ها، و درنهایت اتصال به اینورترها و شبکه برق (در صورت وجود) است.

بررسی و تعیین زاویه و شیب مناسب پنل‌ها: زاویه مناسب باید به‌گونه‌ای انتخاب شود که در تمام طول سال، پنل‌ها بتوانند حداکثر تابش خورشید را دریافت کنند. این زاویه متناسب با عرض جغرافیایی منطقه و با توجه به پارامتر «میانگین بیشینه پتانسیل تابشی منطقه» (PSH) تعیین می‌شود. در زمستان، زاویه بیشتر به‌سمت افق نزدیک می‌شود (زاویه کمتر)، و در تابستان، زاویه به‌سمت عمودی‌تر شدن میل می‌کند.

(برای مثال، برای یک سیستم خورشیدی در تهران (عرض جغرافیایی ۳۵.۷ درجه شمالی)، زاویه بهینه برای نصب پنل‌ها حدود ۳۰ تا ۴۰ درجه است.)

آماده‌سازی محل نصب: تمیز کردن و آماده‌سازی سطحی که پنل‌ها روی آن نصب می‌شوند. این مرحله شامل نصب پایه‌ها یا چارچوب‌هایی است که پنل‌ها روی آن‌ها سوار می‌شوند.

نصب پنل‌ها: قراردادن پنل‌ها روی ساختار نگهدارنده و محکم‌کردن آن‌ها با استفاده از بست‌های مقاوم. بهترین محل نصب روی بام، در قسمت تیرهای فلزی است، چرا که تیرهای فلزی می‌توانند وزن سنگین پنل‌ها را تحمل کنند.

اتصال الکتریکی: در قدم اول سیم‌کشی پنل خورشیدی باید به این نکته توجه کنید که تمامی جریان برق ساختمان را قطع کنید. سپس باید از کانتکتور برای اتصال استفاده کنید. در ادامه، اتصال سیم‌های برق DC خروجی از پنل‌ها به هم و سپس به اینورتر برای تبدیل به برقAC . این مرحله باید با دقت انجام شود تا از بروز مشکلات الکتریکی مانند اتصالات کوتاه جلوگیری شود.

نصب اینورتر: هنگام نصب اینورتر باید به دمای محیط توجه داشت، زیرا اینورترها در محیط‌های خنک‌تر بازده بالاتری دارند. پیش از نصب اینورتر، حتماً برق ورودی را از جعبه فیوز قطع کنید. همچنین توجه داشته باشید که اتصال پنل خورشیدی به باتری نیازمند رعایت اصول خاصی است و نمی‌توان باتری را مستقیماً به پنل‌ها متصل کرد، زیرا نوسانات تابش خورشید ممکن است به باتری آسیب برساند.

اتصال باتری به شارژ کنترلر: ابتدا باید باتری را به شارژ کنترلر وصل کنید. این کار باعث می‌شود باتری در برابر افزایش یا کاهش ولتاژ محافظت شود. با اتصال باتری، چراغ‌های شارژ کنترلر روشن شده و ولتاژ سیستم به‌طور خودکار مشخص می‌شود.

اتصال پنل خورشیدی به شارژ کنترلر: پس از اتصال باتری، نوبت به وصل‌کردن پنل خورشیدی به شارژ کنترلر می‌رسد. برای تست اتصال کافی است نور به پنل بتابد؛ اگر چراغ شارژ روی شارژ کنترلر روشن شود، اتصال درست انجام شده است. در صورت استفاده از چند پنل، باید از کانکتور استفاده کنید.

اتصال باتری به اینورتر: در مرحله بعد، باتری را به اینورتر وصل می‌کنیم تا برق AC موردنیاز در مواقع کمبود تابش خورشید (مثلاً در زمستان) تأمین شود. هنگام اتصال، حتماً توجه کنید که ولتاژ باتری و اینورتر با هم یکسان باشد.

تست سیستم: پس از نصب، باید تمام اتصالات و عملکرد سیستم مورد بررسی و تست قرار گیرد تا از عملکرد صحیح آن اطمینان حاصل شود.

در مطلب «راهنمای نصب تجهیزات نیروگاه خورشیدی خانگی یا کوچک» مراحل نصب را با جزئیات بیشتری بررسی کرده‌ایم.

قوانین و مجوزها

احداث نیروگاه خورشیدی در ایران، مانند بسیاری از کشورها، مستلزم دریافت مجوزهای مختلف و رعایت قوانین و مقررات متعددی است که توسط نهادهای دولتی و سازمان‌های مرتبط وضع شده‌اند. این با هدف حفظ استانداردهای فنی، ایمنی و زیست‌محیطی تدوین شده‌اند. در متن «برای راه‌اندازی نیروگاه خورشیدی به چه مجوزهایی نیاز داریم؟» مراحل دریافت مجوزها و قوانین مرتبط با احداث نیروگاه‌های خورشیدی در ایران به‌طور کامل تشریح شده است.

جمع‌بندی؛ طراحی نیروگاه خورشیدی

نیروگاه‌های خورشیدی، چه در ابعاد کوچک و چه بزرگ، راهکاری عملی برای کاهش هزینه برق و کمک به محیط زیست هستند. انتخاب درست نوع سیستم، تجهیزات باکیفیت و بهره‌گیری از کارشناسان مجرب، کلید موفقیت در این مسیر است. اگر به‌درستی برنامه‌ریزی شود، حتی پروژه‌های کوچک نیز می‌توانند بازگشت سرمایه خوبی داشته باشند.

در این مطلب از کلین‌پست، راهنمای جامعی از نحوه احداث نیروگاه خورشیدی ارائه دادیم. در اینجا به بررسی «انتخاب نوع شبکه» و «تجهیزات لازم» و همچنین «نحوه امکان‌سنجی» احداث سیستم خورشیدی پرداختیم و در ادامه، «محاسبات اولیه لازم جهت احداث نیروگاه خورشیدی» و «مراحل نصب» آن آورده شد.

همچنین بخوانید: نکات ایمنی که باید در زمان طراحی و اجرای نیروگاه خورشیدی رعایت کنید

سؤالات متداول

میانگین مصرف برق برخی وسایل برقی

در جدول زیر، میانگین مصرف برق وسایل معمول آورده شده است. ازآنجا‌که میزان مصرف واقعی می‌تواند کمی بیشتر یا کمتر از برآورد اولیه باشد، بهتر است در محاسبات خود حاشیه‌ای از اطمینان در نظر بگیرید و مقدار نهایی را حدود ۱۰ تا ۲۰ درصد بالاتر محاسبه کنید.

دستگاه	میزان مصرف (برحسب وات)
یخچال کوچک هتلی	۸۵
یخچال ۱۲ فوت	۱۵۰
یخچال ۱۶ فوت	۲۰۰
یخچال ۲۰ فوت	۲۵۰
یخچال بالا فریزر و پایین	۲۳۰
لامپ  LED	۳۰
لامپ کم‌مصرف	۵۰ تا ۱۰۰
لامپ مهتابی	۶۰
لامپ هالوژن	۱۵۰
لامپ رشته‌ای معمولی	۱۰۰
کولر آبی کوچک	۵۰۰
کولر آبی متوسط	۷۰۰
کولر آبی بزرگ	۹۰۰
کولر گازی ۱۲۰۰	۱۴۰۰ تا ۱۵۰۰ (بسته به دمای تنظیم)
کولر گازی ۱۸۰۰	۱۸۰۰ تا ۲۵۰۰
کولر گازی ۲۴۰۰	۲۴۰۰ تا ۲۸۰۰
کولر گازی ۳۰۰۰	۳۰۰۰ تا ۳۵۰۰
گیرنده دیجیتال	۲۰
تلویزیون معمولی	۳۱
تلویزیون LCD	۱۲۰
تلویزیون LED سایز ۴۰	۱۰۰
تلویزیون LED سایز ۵۰	۱۳۰
تلویزیون قدیمی (CRT)	۲۲۰
کامپیوتر + مانیتور LCD	۱۵۰ تا ۲۰۰
کامپیوتر + مانیتور CRT	۲۰۰ تا ۳۰۰
لپ‌تاپ	۴۵
پنکه سقفی	۲۲۰
پنکه معمولی	۷۰ تا ۱۰۰
شارژر موبایل	۵ تا ۱۰ (حدوداً)
ماکروویو	۸۰۰ تا ۱۲۰۰
آبگرمکن برقی	۲۰۰۰ تا ۳۰۰۰
مودم با سیم	۲۵
مودم بی‌سیم	۵۰
اتو	۱۸۰۰
سشوار	۱۲۰۰
ماشین ‌ظرف‌شویی	۲۰۰۰
ماشین لباسشویی	۲۰۰۰
هود	۱۵۰
فن تهویه هوا	۲۰
سیستم صوتی	۲۰۰
سماور برقی	۱۰۰۰
دستگاه تصفیه آب	۷۰
اسکنر و دستگاه کپی	۴۰ تا ۱۵۰
پرینتر	۲۰۰ تا ۷۰۰
سرور	۱۲۰۰ تا ۲۵۰۰

About The Author