آموزش

تحقیق درباره انرژی خورشیدی و

باتری های خورشیدی

جهت تحقیق علوم نهم


خلاصه :

امروز میخواهیم به برسی انرژی پاک و تجدید پذیر و خدادادی خورشیدی و نحوه تولید برق از آن و ذخیره آن توسط باتری های خورشیدی و استفاده از آن در کل شبانه روز می باشد. امیدوارم لذت ببرید. با ما همراه باشید😁😁

امروزه انسان با پیشرفت هایی که در زمینه های مختلف کرده است ، نیاز روزافزونی به انرژی پیدا کرده و لذا به دنبال تامین انرژی مورد نیاز خود از انرژی های تجدیدپذیر می باشد . یکی از منابعی که در طی بیست سال اخیر از آن استفاده می شود ،انرژی خورشیدی است . خورشید در هر ثانیه حدود ۱۰۰۰ ژول انرژی به هر متر مربع از سطح زمین منتقل می کند که با جمع آوری آن می توان انرژی مورد نیاز برای بسیاری از کارها را فراهم نمود .

حال چگونه می‌توانیم از گرمای خورشید برای تولید انرژی استفاده کنیم ؟

به منظور تبدیل نور خورشید به الکتریسیته از سلول های خورشیدی استفاده می شود . سلول خورشیدی یا سلول فتوولتائیک یک قطعه الکترونیکی است که درصدی از نور خورشید را مستقیما توسط فتو ولئاییک  به الکتریسیته تبدیل می کند.

باتری های خورشیدی

امروزه می توان با استفاده از باتری خورشیدی در سیستم های فتوولتائیک ، از انرژی تولیدی پنل ها در مواقع خاص نیز استفاده کرد .

بطور کلی صحبت از باتری برای سیستم‌خورشیدی زمانی مطرح است که قصد ذخیره‌سازی انرژی داشته باشیم؛ پس صحبت از باتری مختص به سیستم های منفصل شبکه می باشد .

البته در کشورهای پیشرفته از باتری‌های با ظرفیت زیاد برای برخی مصارف متصل به شبکه یا On grid نیز استفاده می شود ولی به دلیل اینکه در کشور ما ازین باتری ها استفاه نمی شود از توضیح بیشتر در این باره صرف نظر می کنیم.

درباره بهره‌گیری پنل ها از خورشید باید گفت در بهترین حالت با استفاده از Sun Tracker، تولید انرژی از طلوع تا غروب آفتاب خواهیم داشت. طبیعی است با استفاده از پنل های ثابت تولید انرژی به ساعات میانی روز محدود می‌شود و تولید در ساعات ابتدایی و انتهایی با بهره‌وری کمتری صورت می‌گیرد. پس در مواردی که نیاز به استفاده از انرژی در شب داریم، نیازمند ذخیره‌سازی این انرژی در روز هستیم. علاوه بر مصرف در شب، باتری‌ها برای مصارف در روز که نزدیک یا بیشتر از ظرفیت نامی پنل ها هستند می‌توانند مورد استفاده قرار بگیرند .

اما نکته دیگری نیز است که باید به آن توجه کرد و آن هزینه و طول عمر باتری خورشیدی می باشدبه طور کلی حدود ۳۰ درصد از هزینه تاسیس یک نیروگاه افگرید صرف باتری می گردد که میزان طول عمر باتری خورشیدی نیز بستگی به میزان استفاده شما از آن دارد .

باتری ها انرژی الکتریکی را به صورت شیمیایی در خود ذخیره می کنند و از انجایی که توان تولیدی صفحات فتتولتائیک در طول روز تغییر می کند ، یک باتری ذخیره کننده می تواند یک منبع نسبتا ثابت برای تولید توان باشد تا تغییرات نور تابیده شده به صفحات را جبران نماید . از سوی دیگر باتری ها ، بازدهی صد در صد ندارند و مانند هر وسیله دیگری ، اتلاف انرژی دارند و مقداری از انرژی را به صورت گرما در حالت های شارژ و دشارژ از دست می دهند که برای جبران این انرژی تلف شده می بایست در طراحی نیروگاه این مورد را مد نظر داشت تا با کمبود انرژی مواجه نشویم .

با استفاده از باتریهای خورشیدی می‌توان دستگاههایی چون تلویزیون ، تلفن و پنپ آب خورشیدی را بکار انداخت. در جاهایی که روزهای طولانی و آفتاب درخشان دارند، حتی می‌توان تمام برق مورد نیاز را از باتریهای خورشیدی گرفت .

در ایران نیز در چند سال اخیر در مناطق بیابانی و کویری مانند یزد هزاران وات سالانه توسط باطری های خورشیدی و انرژی خورشیدی برق تولید میکنند.

مهمترین ویژگی باتری ها

توان : به طور اساسی توان یک سلول به میزان بار سلول بستگی دارد و عبارت است از مقدار جریانی که میتوان از هر الکترود در سلول عبور داد.به همین علت است است که با سری کردن سلول ها تنها ولتاژ کل مجموعه آنها بالا میرود و جریان عبوری از آنها تغییری نمیکند زیرا هر سلول تنها جریان در حد توان خود را میتواند از خود عبور دهد .

ولتاژ : ولتاژ یک سلول باتری توسط مواد به کاربرده شده در آن مشخص میشود.و میزان آن به ترکیبات شیمیایی موجود در آن وابسته است.بالا بردن سطح ولتاژ در داخل باتری با سری کردن این سلول ها میسر است اما بایستی توجه شود که بالا بردن سطح ولتاژ در داخل باتری محدودیت داشته و برای دست یابی به یک ولتاژ بالاتر از استاندارد بایستی در خارج از باتری به وسیله سری کردن باتری ها به این سطح از ولتاژ دست یافت.

زمان شارژ و متقابلا دشارژ : شارژ در باتری به معنای ذخیره انرژی در باتری و یا به عبارتی تبدیل انرژی الکتریکی به انرژی شیمیایی میباشد و دشارژ در باتری به معنایی تحویل انرژی از باتری و یا به عبارتی تبدیل انرژی شیمیایی در باتری را به انرژی الکتریکی در خروجی میباشد.معمولا عمر یک باتری رابه سال بیان میکنند اما این محاسبه درستی نیست چرا که بایستی عمر باتری ها را نسبت به تعداد شارژ و دشارژ آنها همچنین شرایط استفاده و نگهداری از آنها را را برای تعیین عمر مفید آنها مد نظر قرار داد .

ویژگی های مهم یک باتری با سیستم های خورشیدی

باتری های مورد استفاده در سیستم های خورشیدی به دلیل استفاده مداول و هر روزه از آنها در ابتدا باید دارای طول عمر بالایی باشند که به طور کلی طول عمر یک باتری خورشیدی بر حسب تعداد سیکل شارژ و دشارژ و میزان سطح شارژ بیان می شود .
در سیستم های فتوولتائیک باتری توسط پنل ها در طی روز شارژ و در طول شب که فاقد نور خورشید هستیم ، توسط مصرف کننده دشارژ می شود بنابراین در هر روز بستگی به میزان مصرف یک سیکل شارژ و شارژ داریم و توجه به این نکته در طراحی ها ضروری است که ، به نحوی نیروگاه طراحی شود که بر طول عمر باتری خورشیدی کمترین اثر را بگذارد .
یکی دیگر از ویژگی های مهم باتری های خورشیدی ، قابلیت دشارژ تا ظرفیت نامی آنها می باشد . همانطور که می دانید ، باتری های خودروها در صورتی که چند بار به طور کامل دشارژ شوند ، طول عمر انها به شدت کاهش پیدا می کند . در سیستم های خورشیدی نیز به همین صورت است که ، در روزهای ابری که میزان شارژ باتری پایین است ، ممکن است باتری تا عمق ۸۰ درصد دوباره شارژ شود و باتری باید قابلیت تحمل این شرایط را داشته باشد .
رنج معمول طول عمر مفید یک باتری خورشیدی به صورت میانگین ۵ تا ۱۵ سال می باشد . اگر فرض کنیم که طول عمر پنل های شما ۳۰ سال باشد ، شما در طی این مدت می بایست حداقل یک بار باتری خود را تعویض نمایید . البته با توجه به افزایش طول عمر پنل های تولیدی در سالیان اخیر این انتظار می رود که طول عمر باتری ها نیز افزایش پیدا کند .
نکته دیگر که می تواند بر روی طول عمر باتری خورشیدی تاثیرگذار باشد ، شیوه نگه داری از باتری می باشد .
باتری های خورشیدی به شدت تحت تاثیر دما هستند ، بنابراین با محافظت از باتری در برابر یخ زدگی و گرمای شدید می توان طول عمر آن را افزایش داد.

انواع باتری های خورشیدی

در سیستم های فتوولتاییک باتری های یک بار مصرف جایگاهی نداشته و تنها از باتری های قابل شارژ در این سیستم ها استفاده می گردد. در زیر برخی از انواع باتری های قابل شارژ ذکر گردیده:

۱٫ باتری لید-اسید :

باتری اسیدی یا باتری سربی- اسیدی گونه‌ای از باتری قابل شارژاست که در سال ۱۸۵۹توسط فیزیکدان فرانسوی ، گاستون پلانته اختراع شد. علارغم ذخیره انرژی کم نسبت به وزن و حجم آن، به دلیل هزینه پایین و عرضه زیاد در وسایل نقلیه موتوری مورد استفاده قرار می‌گیرد
این باتری ها دارای یک تکنولوژی تست شده هستند که در سیستم های خارج از شبکه سالیان درازی است که مورد استفاده قرار میگیرند .
این باتری ها با وجود اینکه طول عمر پایین نسبت به بقیه باتری ها دارند اما یکی از ارزانترین گزینه های حال حاضر می باشند .
به عنوان نمونه باتری های قدیمی که در خودرو ها مورد استفاده قرار می گرفت از نوع سرب اسید تر می باشند .

۲٫ باتری یون – لیتیوم :

یک خانواده از باتری‌های قابل شارژاست که در آن در زمان تخلیه، یون‌های لیتیوم از الکترودمنفی به سمت الکترود مثبت و در هنگام شارژ شدن وارونه حرکت می‌کنند. باتریهای لیتیم ـ یون بالاترین چگالی انرژی را فراهم می سازند تقریباً دو برابر انرژی قابل دسترسی از باتریهای نیکل ـ کادمیم آنها به دشارژ کامل نیاز ندارند،میتوان از جریان بالاتری برای شارژ و دشارژ بدون آسیب به باتری استفاده کرد،در هنگام دشارژ افت پتانسیل کمی دارند، به دوره break-in نیاز ندارند و از مسئله حافظه باتری خبر ندارند. می توانید در هر زمانی یک باتری لیتیم ـ یون را بی آنکه روی کارآیی باتری اثر بگذارد شارژ کنید، اما چون باتریهای لیتیم ـ یون معمولاً دارای طول عمرشارژ/دشارژ ۳۰۰ تا ۵۰۰ چرخه هستند اگر زود به زود و قبل از تخلیه، این باتری را شارژ کنید طول عمر باتری را پایین می آورید .همچنین در صورت ادامه شارژ پس از پر شدن، باتری آسیب دیده و از عمر آن کاسته میشود به همین دلیل برای شارژ انها از مدارهای محافظ هوشمند استفاده میشود تا پس از پر شدن جریان شارژ قطع شود و باتری over charge نشود. با آنکه بسیاری از سازندگان باتریهای لیتیم ـ یون طول عمر باتری را تا سه سال ذکر می کنند، بعضی از مصرف کنندگان طول عمر تا ۱۸ ماه را گزارش کرده‌اند .

امیدوارم که مطب مفیدی بوده باشد.

۳ سال پیش
سلام
بسيار عالي بود
ممنون از زحمات شما

برای ویرایش باید ابتدا به عنوان کاربر به سایت وارد شده باشید.

برای درج پاسخ باید ابتدا به عنوان کاربر به سایت وارد شده باشید.

برای ویرایش باید ابتدا به عنوان کاربر به سایت وارد شده باشید.

برای درج پاسخ باید ابتدا به عنوان کاربر به سایت وارد شده باشید.

۳ سال پیش
حسین رسول زاده متشکر از شما.
سلام. خیلی ممنون از شما.
.-.-.-.-.-.-.-.-.-.-.-.-.-.-.-.-.-.-.-
اینم مطالب منه در مورد خودرو ها:
توربو شارژ چیست؟ https://hedayatmizan.ir/site/content/42371

موتور ماشین چه گونه کار می کندبه زبان خیـــــــــلی ساده: https://hedayatmizan.ir/site/content/42262


برای مشاهده مطالب می توانید لینک ها را در تب جدید کپی کنید. با تشکر

برای ویرایش باید ابتدا به عنوان کاربر به سایت وارد شده باشید.

برای درج پاسخ باید ابتدا به عنوان کاربر به سایت وارد شده باشید.

برای درج دیدگاه باید ابتدا به عنوان کاربر به سایت وارد شده باشید.

پسران

دختران