برق

برای محاسبه تعداد پنل‌های خورشیدی مورد نیاز یک ساختمان، ابتدا باید بر اساس الگوی مصرف برق، انرژی روزانه مورد نیاز ساختمان بر حسب کیلووات‌ساعت (kWh) تعیین شود. سپس با درنظر گرفتن تابش خورشیدی متوسط منطقه (Solar Irradiance)، راندمان پنل‌ها، تلفات سیستم (اینورتر، کابل‌ها، دما و…) و ضریب اطمینان، ظرفیت کل سامانه بر حسب کیلووات پیک (kWp) محاسبه می‌شود. در مرحله بعد، ظرفیت نامی هر پنل (مثلاً ۴۵۰ یا ۵۵۰ وات) ملاک قرار گرفته و از تقسیم ظرفیت کل سیستم بر ظرفیت هر پنل، تعداد تقریبی پنل‌ها به‌دست می‌آید. همچنین باید محدودیت‌های فضایی بام یا نما، زاویه و جهت‌گیری نصب، نوع شبکه‌ای بودن یا مستقل از شبکه (On-grid / Off-grid) و نیاز به باتری ذخیره‌ساز نیز در طراحی لحاظ شود تا سیستم نهایی هم از نظر فنی پایدار و هم از نظر اقتصادی بهینه باشد.

سانورتر در واقع یک اینورتر خورشیدی ترکیب‌شده با شارژکنترلر (PWM یا MPPT) و در بسیاری مدل‌ها همراه با شارژر برق شهر است که به‌صورت یک پکیج یکپارچه، مدیریت کامل انرژی در سیستم‌های خورشیدی را بر عهده می‌گیرد. این دستگاه با دریافت توان DC از پنل‌ها و باتری، آن را به برق AC سینوسی مناسب مصارف خانگی و صنعتی تبدیل می‌کند و هم‌زمان فرآیند شارژ و دشارژ باتری را بر اساس ولتاژ، جریان و دمای کاری به‌صورت هوشمند کنترل می‌کند. سانورترها بسته به طراحی در سیستم‌های آف‌گرید (مستقل از شبکه)، آن‌گرید/هیبرید، با باتری و حتی بدون باتری استفاده می‌شوند و امکان ترکیب منابع مختلف مانند پنل خورشیدی، شبکه برق و ژنراتور را فراهم می‌کنند. از نظر فنی، این تجهیزات در توان‌های متنوع ۱ تا بیش از ۱۰ کیلووات، با راندمان بالا، حفاظت‌های کامل الکتریکی (اضافه‌بار، اتصال‌کوتاه، اورولت، دمای زیاد) و در مدل‌های جدید با امکانات پایش و تنظیمات از راه دور (WiFi/GPRS) عرضه می‌شوند.

ضریب PSH یا همان ساعت اوج تابش خورشید (Peak Sun Hours) یکی از پارامترهای کلیدی در طراحی و تحلیل عملکرد نیروگاه‌های خورشیدی فوتوولتائیک است که نشان می‌دهد مجموع انرژی تابشی خورشید در طول یک شبانه‌روز، معادل چند ساعت تابش با شدت استاندارد ۱۰۰۰ وات بر مترمربع است. به‌صورت ساده، اگر انرژی روزانه تابش خورشید در یک محل مثلاً ۵ kWh/m² باشد، گفته می‌شود PSH آن محل ۵ ساعت است. این ضریب با استفاده از داده‌های تابش افقی یا مایل (GHI، DNI یا POA) و انتگرال‌گیری از منحنی تابش روزانه محاسبه می‌شود و مبنای اصلی برای برآورد تولید سالانه برق، تعیین ظرفیت آرایه خورشیدی، انتخاب اینورتر و تحلیل اقتصادی پروژه محسوب می‌گردد. هرچه PSH یک منطقه بالاتر باشد، پتانسیل تولید انرژی خورشیدی و توجیه‌پذیری سرمایه‌گذاری در نیروگاه‌های خورشیدی در آن منطقه بیشتر است.

شغل نصب پنل خورشیدی یکی از پردرخواست‌ترین و رو‌به‌رشدترین مشاغل حوزه انرژی‌های تجدیدپذیر است که با توسعه نیروگاه‌های خورشیدی خانگی، صنعتی و مزارع خورشیدی، بازار کار بسیار گسترده‌ای پیدا کرده است. افزایش قیمت سوخت‌های فسیلی، حمایت‌های دولتی از پروژه‌های خورشیدی و تمایل کسب‌وکارها و خانواده‌ها به کاهش هزینه برق، باعث شده تقاضا برای نصاب پنل خورشیدی به شکل چشمگیری بالا برود. درآمد شغل نصب پنل خورشیدی بسته به نوع پروژه (خانگی یا صنعتی)، میزان تخصص، تجربه کاری، محل فعالیت و توانایی در گرفتن پروژه‌های پیمانکاری، می‌تواند از یک درآمد ثابت کارمندی تا درآمدهای بسیار بالا در قالب تیم اجرایی یا شرکت نصب و راه‌اندازی متغیر باشد. یادگیری اصول طراحی، سایزینگ سیستم، استانداردهای سیم‌کشی DC و AC، ایمنی، و آشنایی با اینورترها و استراکچرها، مسیر رشد شغلی نصاب پنل خورشیدی را هموار کرده و او را به یک متخصص کلیدی در زنجیره ارزش انرژی خورشیدی تبدیل می‌کند.

سیستم‌های برق خورشیدی مستقل از شبکه (Off-Grid) و متصل به شبکه (On-Grid) از نظر ساختار، کاربرد و نحوه مدیریت انرژی تفاوت‌های اساسی دارند. در سیستم‌های مستقل از شبکه، انرژی تولیدی پنل‌ها پس از عبور از شارژکنترلر در باتری‌ها ذخیره شده و سپس توسط اینورتر به برق AC قابل استفاده تبدیل می‌شود؛ این سیستم‌ها برای مناطق فاقد دسترسی به شبکه سراسری یا کاربردهای بحرانی که نیاز به تأمین برق بدون وقفه دارند، ایده‌آل هستند. در مقابل، در سیستم‌های متصل به شبکه، انرژی تولیدی مستقیماً از طریق اینورتر سنکرون به شبکه برق تزریق شده و معمولاً از باتری استفاده نمی‌شود یا در حد محدود به کار می‌رود؛ در این حالت، شبکه سراسری نقش منبع پشتیبان را دارد و امکان فروش برق مازاد به شبکه (بسته به قوانین هر کشور) نیز وجود دارد. تفاوت در اجزای اصلی (حذف یا وجود باتری)، راهبرد طراحی، هزینه اولیه، راندمان کلی و نوع کاربری، دو رویکرد فنی مجزا در طراحی سامانه‌های فتوولتائیک ایجاد می‌کند.

نرم‌افزارهای تخصصی طراحی نیروگاه خورشیدی، ابزارهای اصلی مهندسان برق و انرژی برای تبدیل یک ایده اولیه به یک طرح فنی دقیق و قابل اجرا هستند. این نرم‌افزارها با امکان شبیه‌سازی تابش خورشید، محاسبه توان تولیدی در طول سال، تحلیل تلفات، بررسی اثر سایه‌اندازی، انتخاب بهینه پنل‌ها و اینورترها از میان دیتابیس‌های به‌روز، و محاسبه شاخص‌های اقتصادی مانند NPV و IRR، نقش کلیدی در کاهش ریسک سرمایه‌گذاری و بهینه‌سازی عملکرد نیروگاه دارند. علاوه بر این، امکان طراحی چیدمان (Layout) نیروگاه روی نقشه، تطبیق با استانداردهای بین‌المللی و تهیه گزارش‌های فنی و مالی، باعث شده بهترین نرم‌افزارهای طراحی نیروگاه خورشیدی به یکی از اجزای جدایی‌ناپذیر فرآیند طراحی، مطالعات امکان‌سنجی و ارائه به کارفرما و بانک‌ها تبدیل شوند.