I. ترکیب سیستم تامین انرژی خورشیدی

سیستم برق خورشیدی از گروه سلول خورشیدی، کنترل‌کننده خورشیدی و باتری (گروه) تشکیل شده است. اگر توان خروجی AC 220 ولت یا 110 ولت باشد و برای تکمیل شبکه برق، باید اینورتر و سوئیچر هوشمند شبکه را نیز پیکربندی کنید.

۱.آرایه سلول خورشیدی که همان پنل‌های خورشیدی است

این بخش، مرکزی‌ترین بخش سیستم تولید انرژی فتوولتائیک خورشیدی است و نقش اصلی آن تبدیل فوتون‌های خورشیدی به الکتریسیته است تا کار بار را افزایش دهد. سلول‌های خورشیدی به سلول‌های سیلیکونی تک‌بلوری، سلول‌های خورشیدی سیلیکونی پلی‌بلوری و سلول‌های خورشیدی سیلیکونی آمورف تقسیم می‌شوند. سلول‌های سیلیکونی تک‌بلوری نسبت به دو نوع دیگر، عمر طولانی (عموماً تا 20 سال) و راندمان تبدیل فوتوالکتریک بالایی دارند که باعث شده به رایج‌ترین باتری مورد استفاده تبدیل شوند.

2.کنترل کننده شارژ خورشیدی

وظیفه اصلی آن کنترل وضعیت کل سیستم است، در حالی که باتری بیش از حد شارژ و بیش از حد دشارژ می‌شود تا نقش محافظتی ایفا کند. در مکان‌هایی که دما به طور خاص پایین است، دارای عملکرد جبران دما نیز می‌باشد.

3.بسته باتری چرخه عمیق خورشیدی

باتری همانطور که از نامش پیداست، وسیله‌ای برای ذخیره برق است که عمدتاً توسط پنل خورشیدی تبدیل برق ذخیره می‌شود. باتری‌های سرب-اسیدی معمولاً می‌توانند بارها بازیافت شوند.

در کل سیستم نظارت. برخی از تجهیزات نیاز به تأمین برق ۲۲۰ ولت، ۱۱۰ ولت AC دارند و خروجی مستقیم انرژی خورشیدی عموماً ۱۲ ولت DC، ۲۴ ولت DC و ۴۸ ولت DC است. بنابراین برای تأمین برق تجهیزات ۲۲ ولت AC و ۱۱ ولت AC، سیستم باید اینورتر DC/AC را افزایش دهد، سیستم تولید برق فتوولتائیک خورشیدی برق DC را به برق AC تبدیل می‌کند.

دوم، اصل تولید انرژی خورشیدی

ساده‌ترین اصل تولید انرژی خورشیدی چیزی است که ما آن را واکنش شیمیایی می‌نامیم، یعنی تبدیل انرژی خورشیدی به الکتریسیته. این فرآیند تبدیل، فرآیند فوتون‌های تابش خورشیدی از طریق ماده نیمه‌هادی به انرژی الکتریکی است که معمولاً "اثر فتوولتائیک" نامیده می‌شود. سلول‌های خورشیدی با استفاده از این اثر ساخته می‌شوند.

همانطور که می‌دانیم، وقتی نور خورشید به نیمه‌رسانا می‌تابد، برخی از فوتون‌ها از سطح آن منعکس می‌شوند، بقیه یا توسط نیمه‌رسانا جذب می‌شوند یا توسط نیمه‌رسانا منتقل می‌شوند که توسط فوتون‌ها جذب می‌شوند، البته برخی داغ می‌شوند و برخی دیگر از فوتون‌ها با الکترون‌های ظرفیت اتمی که نیمه‌رسانا را تشکیل می‌دهند برخورد می‌کنند و در نتیجه یک جفت الکترون-حفره تولید می‌کنند. به این ترتیب، انرژی خورشید برای تولید جفت الکترون-حفره به شکل ... به انرژی الکتریکی تبدیل می‌شود و سپس از طریق واکنش میدان الکتریکی داخلی نیمه‌رسانا، جریان خاصی تولید می‌شود، اگر قطعه‌ای از نیمه‌رسانا به روش‌های مختلف به باتری متصل شود تا ولتاژ جریان چندگانه تشکیل دهد، تا توان خروجی ایجاد شود.

سوم، تحلیل سیستم کلکتور خورشیدی مسکونی آلمان (تصاویر بیشتر)

از نظر استفاده از انرژی خورشیدی، معمولاً نصب آبگرمکن خورشیدی لوله شیشه‌ای خلاء روی پشت بام رایج است. این آبگرمکن خورشیدی لوله شیشه‌ای خلاء با قیمت فروش پایین‌تر و ساختار ساده‌تر مشخص می‌شود. با این حال، این استفاده از آب به عنوان واسطه انتقال حرارت آبگرمکن‌های خورشیدی، با افزایش زمان استفاده کاربر، در لوله شیشه‌ای خلاء در داخل دیواره ذخیره آب، یک لایه ضخیم از رسوب تشکیل می‌شود که تولید این لایه رسوب، راندمان حرارتی لوله شیشه‌ای خلاء را کاهش می‌دهد، بنابراین، این آبگرمکن‌های خورشیدی لوله شیشه‌ای خلاء رایج، هر چند سال یکبار استفاده، نیاز به برداشتن لوله شیشه‌ای و انجام اقدامات خاصی برای انجام رسوب‌گذاری داخل لوله دارند. اما در این فرآیند، اکثر کاربران خانگی معمولی اساساً از این وضعیت آگاه نیستند. در مورد مشکل رسوب‌گذاری در آبگرمکن خورشیدی لوله شیشه‌ای خلاء، پس از مدت طولانی استفاده، کاربران ممکن است برای انجام کار حذف رسوب بسیار دردسرساز باشند، اما همچنان به استفاده خود ادامه دهند.

علاوه بر این، در زمستان، این نوع آبگرمکن خورشیدی لوله شیشه‌ای خلاء، به دلیل ترس کاربر از سرمای زمستان که منجر به یخ زدگی سیستم می‌شود، اکثر خانواده‌ها اساساً آب را در مخزن آبگرمکن خورشیدی ذخیره می‌کنند و از قبل آن را خالی می‌کنند و در زمستان دیگر از آبگرمکن خورشیدی استفاده نمی‌کنند. همچنین، اگر آسمان برای مدت طولانی به خوبی روشن نباشد، بر استفاده عادی از این آبگرمکن خورشیدی لوله شیشه‌ای خلاء نیز تأثیر می‌گذارد. در بسیاری از کشورهای اروپایی، این نوع آبگرمکن خورشیدی با آب به عنوان واسطه انتقال حرارت نسبتاً نادر است. اکثر آبگرمکن‌های خورشیدی کشورهای اروپایی، از ضد یخ پروپیلن گلیکول با سمیت کم به عنوان واسطه انتقال حرارت استفاده می‌کنند. بنابراین، این نوع آبگرمکن خورشیدی از آب استفاده نمی‌کند و در زمستان، تا زمانی که خورشید در آسمان باشد، می‌توان از آن استفاده کرد و هیچ ترسی از مشکل یخ زدگی در زمستان وجود ندارد. البته، برخلاف آبگرمکن‌های خورشیدی ساده خانگی، که در آن آب موجود در سیستم می‌تواند پس از گرم شدن مستقیماً استفاده شود، آبگرمکن‌های خورشیدی در کشورهای اروپایی نیاز به نصب مخزن ذخیره تبادل حرارت در داخل اتاق تجهیزات داخلی دارند که با کلکتورهای خورشیدی پشت بام سازگار باشد. در مخزن ذخیره تبادل حرارت، از مایع رسانای گرما پروپیلن گلیکول برای جابجایی گرمای تابشی خورشیدی جذب شده توسط کلکتورهای خورشیدی پشت بام به بدنه آب در مخزن ذخیره از طریق رادیاتور لوله مسی به شکل دیسک مارپیچی استفاده می‌شود تا آب گرم خانگی یا آب گرم برای سیستم گرمایش تابشی آب گرم با دمای پایین داخلی، یعنی گرمایش از کف، در اختیار کاربران قرار گیرد. علاوه بر این، آبگرمکن‌های خورشیدی در کشورهای اروپایی، اغلب با سایر سیستم‌های گرمایشی مانند آبگرمکن‌های گازی، دیگ‌های نفت، پمپ‌های حرارتی منبع زمینی و غیره نیز ترکیب می‌شوند تا از تأمین و استفاده روزانه آب گرم برای کاربران خانگی اطمینان حاصل شود.

استفاده از انرژی خورشیدی مسکونی خصوصی آلمان - بخش تصویر کلکتور صفحه تخت

نصب ۲ پنل خورشیدی صفحه تخت روی سقف بیرونی

نصب ۲ پنل خورشیدی صفحه تخت روی سقف بیرونی (همچنین آنتن دریافت سیگنال تلویزیون ماهواره‌ای به شکل پروانه سهموی که روی سقف نصب شده است، قابل مشاهده است)

نصب ۱۲ پنل خورشیدی صفحه تخت بر روی سقف بیرونی

نصب ۲ پنل خورشیدی صفحه تخت روی سقف بیرونی

نصب سقف بیرونی شامل ۲ پنل خورشیدی صفحه تخت (همچنین قابل مشاهده، بالای سقف، با یک پنجره سقفی)

نصب دو پنل خورشیدی صفحه تخت روی سقف بیرونی (همچنین قابل مشاهده است، آنتن دریافت سیگنال تلویزیون ماهواره‌ای پروانه‌ای سهموی روی سقف نصب شده است؛ بالای سقف، یک نورگیر وجود دارد)

نصب نه پنل خورشیدی صفحه تخت روی سقف بیرونی (همچنین آنتن دریافت سیگنال تلویزیون ماهواره‌ای پروانه‌ای سهموی که روی سقف نصب شده است، قابل مشاهده است؛ بالای سقف، شش نورگیر وجود دارد)

نصب شش پنل خورشیدی صفحه تخت روی سقف بیرونی (همچنین نصب ۴۰ پنل سیستم تولید برق فتوولتائیک خورشیدی در بالای سقف قابل مشاهده است)

نصب دو پنل خورشیدی صفحه تخت روی سقف بیرونی (همچنین قابل مشاهده است، آنتن دریافت سیگنال تلویزیون ماهواره‌ای پروانه‌ای سهموی روی سقف نصب شده است؛ بالای سقف، یک نورگیر وجود دارد؛ بالای سقف، 20 پنل سیستم تولید برق فتوولتائیک خورشیدی نصب شده است)

سقف بیرونی، نصب پنل‌های کلکتور خورشیدی از نوع صفحه تخت، محل ساخت و ساز.

سقف بیرونی، نصب پنل‌های کلکتور خورشیدی از نوع صفحه تخت، محل ساخت و ساز.

سقف بیرونی، نصب پنل‌های کلکتور خورشیدی از نوع صفحه تخت، محل ساخت و ساز.

سقف بیرونی، کلکتور خورشیدی صفحه تخت، نمای نزدیک جزئی.

سقف بیرونی، کلکتور خورشیدی صفحه تخت، نمای نزدیک جزئی.

در سقف خانه، کلکتورهای خورشیدی صفحه تخت و پنل‌هایی برای سیستم‌های تولید برق فتوولتائیک خورشیدی در بالای سقف نصب شده‌اند؛ در داخل اتاق تجهیزات در زیرزمین قسمت پایینی خانه، دیگ‌های آب گرم گازی و مخازن ذخیره آب گرم تبادل حرارتی یکپارچه نصب شده‌اند، همچنین «اینورتر»هایی برای تبدیل برق DC و AC در سیستم‌های تولید برق خورشیدی و یک کابینت کنترل برای اتصال به شبکه برق عمومی در فضای باز و غیره وجود دارد.

نیازهای آب گرم داخلی عبارتند از: آب گرم خانگی در محل روشویی؛ گرمایش از کف - گرمایش از کف، و آب انتقال حرارت در سیستم گرمایش تابشی با دمای پایین.

دو پنل کلکتور خورشیدی صفحه تخت روی پشت بام نصب شده‌اند؛ یک دیگ آب گرم گازی دیواری در داخل ساختمان نصب شده است؛ یک مخزن جامع ذخیره آب گرم تبادل حرارت نصب شده است؛ و لوله‌کشی آب گرم (قرمز)، لوله‌کشی آب برگشت (آبی) و تأسیسات کنترل جریان واسطه انتقال حرارت در سیستم کلکتور خورشیدی صفحه تخت و همچنین یک مخزن انبساط وجود دارد.

دو گروه از پنل‌های جمع‌کننده خورشیدی صفحه تخت روی پشت بام نصب شده‌اند؛ دیگ آب گرم گازی دیواری که در داخل ساختمان نصب شده است؛ مخزن ذخیره آب گرم تبادل حرارت یکپارچه نصب شده است؛ و لوله‌کشی آب گرم (قرمز)، لوله‌کشی آب برگشت (آبی) و تأسیسات کنترل جریان واسطه انتقال حرارت در سیستم جمع‌کننده خورشیدی صفحه تخت و غیره. مصارف آب گرم: تأمین آب گرم خانگی؛ تحویل آب گرم گرمایشی.

۸ پنل خورشیدی صفحه تخت روی پشت بام نصب شده‌اند؛ یک دیگ آب گرم گازی در داخل زیرزمین نصب شده است؛ یک مخزن ذخیره‌سازی آب گرم تبادل حرارتی جامع نصب شده است؛ و لوله‌کشی آب گرم (قرمز) و لوله‌کشی آب برگشت (آبی) را پشتیبانی می‌کند. موارد استفاده از آب گرم: حمام، روشویی، آب گرم خانگی حمام؛ آب گرم خانگی آشپزخانه؛ آب گرم گرمایش با انتقال حرارت.

دو پنل خورشیدی صفحه تخت روی پشت بام نصب شده‌اند؛ یک مخزن ذخیره‌سازی آب گرم تبادل حرارتی یکپارچه در داخل ساختمان نصب شده است؛ و لوله‌کشی آب گرم (قرمز) و لوله‌کشی آب برگشت (آبی) را پشتیبانی می‌کند. موارد استفاده از آب گرم: آب گرم خانگی حمام؛ آب گرم خانگی آشپزخانه.

پنل‌های جمع‌کننده خورشیدی صفحه تخت نصب‌شده روی پشت بام؛ مخزن ذخیره‌سازی آب گرم تبادل حرارتی یکپارچه نصب‌شده در داخل ساختمان؛ و لوله‌کشی آب گرم (قرمز) و لوله‌کشی آب برگشت (آبی). کاربرد آب گرم: آب گرم خانگی برای حمام.

دو پنل خورشیدی صفحه تخت روی پشت بام نصب شده‌اند؛ یک دیگ آب گرم در داخل ساختمان به همراه یک مخزن ذخیره‌سازی آب گرم تبادل حرارت یکپارچه نصب شده است؛ و لوله‌کشی آب گرم (قرمز)، لوله‌کشی آب برگشت (آبی) و یک پمپ اتاق کنترل جریان برای انتقال حرارت سیال را پشتیبانی می‌کند. مصارف آب گرم: آب گرم خانگی؛ گرمایش آب گرم.

سقف مجهز به پنل‌های جمع‌کننده خورشیدی صفحه تخت با عایق حرارتی در اطراف است؛ یک مخزن ذخیره‌سازی آب گرم تبادل حرارتی یکپارچه نصب شده است و در داخل مخزن، یک دستگاه تبادل حرارتی کویل مارپیچی دو قسمتی قابل مشاهده است؛ مخزن ذخیره‌سازی آب گرم تبادل حرارتی یکپارچه با آب لوله‌کشی پر شده است که برای تأمین آب گرم گرم می‌شود. همچنین خطوط آب گرم پشتیبان (قرمز)، خطوط آب برگشت (آبی) و پمپ اتاق کنترل جریان مایع انتقال حرارت وجود دارد. موارد استفاده از آب گرم: شستشوی صورت، دوش آب گرم خانگی.