در مطالب قبلی به معرفی انرژی خورشیدی و بررسی سلول‌های خورشیدی پرداختیم. در این مطلب به معرفی و بررسی نیروگاه On-Grid خواهیم پرداخت. به‌طور کلی سیستم‌های فتوولتاییک با توجه کاربردشان به دو گروه دسته بندی می‌شوند:
- واحدهای فتوولتاییک متصل به شبکه (on-Grid)
- واحدهای فتوولتاییک منفصل از شبکه (off-Grid)
بررسی واحدهای فتوولتایک نیروگاه On-Grid
به منظور تقویت شبکه‌ی سراسری برق و جلـوگیری از فشـار الکتریکـی وارده بـر نیروگاه‌ها در طـی روز، اسـتفاده از سیستم‌های فتوولتاییک متصل به شبکه سراسری برق به صورت متمرکز و یا غیرمتمرکز از جمله راه حل‌های ایـن مشـکل می‌باشد. امروزه سیستم‌های فتوولتاییک متصـل بـه شـبکه در بسـیاری از کشـورهای جهـان در واحـدهای کوچـک از ۱ کیلووات الی ۵ کیلووات در بام منازل مسکونی و در واحدهای بزرگ‌تر به صورت نیروگاه‌های فتوولتاییک نصب و راه انـدازی شده است. از مزایای این سیستم می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:
- نصب و راه اندازی آسان
- بازدهی بالا و عدم نیاز به تجهیزات جانبی پیچیده.
- عدم نیاز به باتری جهت ذخیره انرژی الکتریکی.
- مهم‌ترین مزیت سیستم متصل به شبکه نسبت به نیروگاه خورشیدی مستقل از شبکه، فروش و درآمد نیروگاه خورشیدی خانگی می‌باشد. فروش برق به شبکه سراسری و امکان افزایش تولید برق بدن محدودیت در آینده از دیگر مزیت‌های سیستم نیروگاه On-Grid می‌باشد.
طراحی سیستم‌های فتوولتاییک متصل به شبکه، به گونه‌ای است که همزمان و به طور موازی با شبکه‌ی برق سراسـری توان تولید می‌نمایند.
یکی از اجزاء اصلی سیستم‌های فتوولتاییک متصل به شبکه، مبدل الکترونیک قدرت است کـه بـرق DC تولیدی توسط آرایه‌های فتوولتاییک را متناسب با ولتاژ و فرکانس شبکه به برق AC تبدیل نموده و در صـورت عـدم نیاز، به طور خودکار انتقال نیرو را قطع می‌نماید.برخی از این سیستم‌های برق خورشیدی به یک شبکه‌ی برق خارجی متصل هستند. جریان مستقیم خروجی ماژول‌های فتوولتائیک از طریق یک متناوب ساز متصل به شبکه (Grid-Tied Inverter) به جریان متناوب تبدیل می‌شود. متناوب سازهای استفاده شده در این سیستم‌ها باید قابلیت همزمان شدن (Synchronize) با برق شبکه‌ی سراسری را داشته باشند (در فرآیند همزمان شدن اختلاف فاز، سطح ولتاژ و فرکانس انرژی الکتریکی حاصل از سیستم فتوولتائیک، با مشخصات ولتاژ شبکه سراسری برق تطبیق داده می‌شود).
در روز هنگامی که انرژی خورشید موجود است، توان خروجی سیستم فتوولتائیک به مصرف داخلی رسیده یا مستقیماً به شبکه فروخته می‌شود.
شب هنگام که انرژی خورشید موجود نیست، الکتریسیته از شبکه برق سراسری خریداری شده و برای تأمین بار سیستم استفاده می‌شود. در این روش علاوه بر تأمین بخشی از انرژی الکتریکی مورد نیاز مصرف کننده، انرژی مازاد بر مصرف به شبکه سراسری برق تزریق می‌شود.
نیروگاه‌های خورشیدی (فتوولتائیک) متصل به شبکه، در قالب خرید تضمینی برق و طی قراردادهای بلند مدت (۲۰ ساله) با سازمان انرژی‌های تجدیدپذیر و بهینه سازی مصرف انرژی (ساتبا) احداث و مورد بهره‌برداری قرار می‌گیرند. این نیروگاه‌ها از رنج چند کیلووات تا حداکثر ۲۵ مگاوات بوده و برای مقادیر بالاتر از ۲۵ مگاوات با اخذ مجوزهای خاص امکان پذیر می‌یاشد. برق تولیدی این نیروگاه‌ها به شبکه‌های برق تزریق شده، بهای انرژی تولیدی در بازه‌های یک ماهه و دو ماهه توسط ساتبا به حساب سرمایه‌گذاران واریز می‌گردد.
بیشتر بخوانید: بررسی واحدهای فتوولتایک on-Grid (نیروگاه On-Grid )
نیروگاه‌های خورشیدی با ظرفیت کمتر از ۱۰۰ کیلووات عمدتاً بر روی پشت بام منازل یا کارگاه‌های صنعتی یا واحدهای تجاری نصب می‌شوند.
از این رو در محاسبه سرمایه‌گذاری مورد نیاز آنها هزینه‌ای برای تأمین زمین منظور نمی‌شود که همین امر کاهش قابل توجه هزینه‌های سرمایه‌گذاری و همچنین هزینه‌های بهره‌برداری آنها را باعث شده است. در مقایسه با نیروگاه‌های مقیاس بزرگ انرژی تولیدی این نیروگاه‌ها ۳۰ درصد گران‌تر خریداری می‌شود ضمن اینکه هزینه‌های تعمیرات و نگهداری آنها نیز نسبتاً ناچیز و صرفاً محدود به نظافت پنل ها می‌شود.
نیروگاه‌های خورشیدی مشروط به انشعاب
عقد قرارداد خرید تضمینی برق این نوع نیروگاه‌ها مشروط به داشتن انشعاب برق می‌باشد. حداکثر ظرفیت قابل احداث در این طرح ۱۰۰ کیلووات بوده اما میزان دقیق آن بر حسب ظرفیت انشعاب برق تعیین می‌گردد. قرارداد خرید برق این نیروگاه‌ها به صورت ۲۰ ساله بوده و توسط وزارت نیرو تضمین می‌گردد. در تمام طول دوره بهره برداری، نرخ خرید پایه بر مبنای دو عامل تغییرات ارزی و نرخ تورم سالیانه بروز رسانی خواهد شد.
همچنین بعد از سال دهم، ۳۰ درصد از بهای نرخ پایه قرارداد کسر خواهد شد.
نیروگاه‌های خورشیدی مستقل از انشعاب
این نیروگاه‌های خورشیدی محدودیت‌های نیروگاه‌های بند بالا مبنی بر دارا بودن انشعاب برق معادل ظرفیت نصب شده را ندارند. همانند نیروگاه‌های ردیف بالا، دوره قرارداد این نیروگاه‌ها ۲۰ ساله بوده اما در پایان سال دهم هیچ نرخ تعدیلی به قیمت پایه آنها اعمال نمی‌شود.
بیشتر بخوانید: سلول خورشیدی چیست؟
چند نکته برای سرمایه گذاری در نیروگاه On-Grid لازم است بدانیم.:
استفاده از پنل خورشیدی مونوکریستال، نسبت به پنل های پلی کریستال، به اندازه‌ی حداقل ۲ و حداکثر ۵% راندمان کلی سیستم را بهبود می‌بخشد، پس به تنهایی نمی‌تواند معیاری کافی برای انتخاب پنل برای سیستم‌های خورشیدی باشد. در بحث نیروگاه خورشیدی، شما باید بسنجید که به چه قیمتی می‌خواهیم راندمان نیروگاه را با پنل مونوکریستال بالاتر ببریم. آیا شرایط آب و هوایی در انتخاب پنل خورشیدی تأثیر دارد؟ در محاسبات خود، بلند مدت را حتماً به عنوان یک فاکتور مهم در نظر بگیرید، چرا که یک نیروگاه خورشیدی کارشناسی شده با تجهیزات با کیفیت، می‌تواند تا ۲۰ سال بدون هزینه نگهداری خاصی (به جز هزینه نگهبانی) کار کند؛
در چهار و نیم سال اول، هزینه خود را بازگرداند و پس از آن سود آوری و برداشت از مزرعه. این را در نظر بگیرید؛ کسی که اکنون در مسیر انرژی خورشیدی سرمایه گذاری کند با کسی که دو سالِ دیگر این کار را انجام می‌دهد آیا برابرند؟ باید بدانید که اگر در نیروگاه خورشیدی‌تان، از پنل مونوکریستال به جای پلی کریستال بخواهید استفاده کنید؛ ۱٫چه میزان برق بیشتری تولید می‌شود و چه مقدار درامدتان افزایش می‌یابد ۲٫هزینه اضافی که می‌بایست برای این تصمیم پرداخت کنید چقدر است؟ ۳٫شرایط رطوبت، آب و هوایی و … را در نظر بگیرید.
البته که شما شرایط کسب کار در ایران در پنج سال اخیر و در چشم انداز پنج ساله را می‌توانید تحلیل کنید. شما دقیق نخواهید فهمید که باید سرمایه گذاری کنید یا خیر، مگر اینکه از کارشناسی که این کار را می‌شناسد، بخواهید راهنمایی‌تان کند. اگر پس از تحقیقات و پرس و جو، قانع شدید که در بازار ایران، انرژی خورشیدی می‌تواند سرمایه گذاری بلند مدت و خوبی باشد، آنگاه حتماً هزینه کنید؛ نه برای احداث نیروگاه، بلکه برای یک طرح توجیهی دقیق و هوشمندانه؛ از مقیاس نیروگاه، تجهیزات مدنظر و ساختگاه مدنظرتان.
برای انتخاب تجهیزات و به ویژه پنل های خورشیدی بهتر است منطقاً چند نکته را در نظر بگیرید؛ ضمانت یا گارانتی محصول، اطمینان از اصل بودن کالا، خدمات پس از فروش، مجری سیستم.
راندمان بالای نیروگاه خورشیدی تابعی از چند عنصر است؛ تجهیزات خورشیدی اعم از پنل، سازه و اینورتر متناسب با یکدیگر و شرایط آب و هوایی، رطوبت، زاویه تابش، شیب، مقاومت سازه در برابر رطوبت، باد، باران، دقت اندازه‌ها و غیره. همچنین برای افزایش اطلاعات خود در این خصوص می‌توانید به صفحه عوامل تأثیر گذار بر بازده پنل خورشیدی مراجعه کنید. در کنار همه این موارد آموزش‌ها و پشتیبانی از سیستم را نیز می‌بایست در نظر گرفت.
بازگشت سرمایه نیروگاه خورشیدی خانگی متصل به شبکه
مدت زمان لازم برای بازپرداخت سرمایه اولیه نصب نیروگاه را بازگشت سرمایه سیستم خورشیدی می گویند و مشابه بازده سرمایه گذاری می‌باشد. در طرح توجیهی نیروگاه خورشیدی باید این مسئله به طور دقیق محاسبه شود و بازگشت سرمایه و درآمد نیروگاه خورشیدی در هر سال مشخص و معین باشد. در سیستم‌های تولید برق خانگی، مدت زمان بازپرداخت سرمایه اولیه به ۳ تا ۴ سال می‌رسد و بعد از این مدت یک انرژی پاک و رایگان در دسترس خواهد بود. همچنین با نصب نیروگاه خورشیدی خانگی، ارزش ملک و خانه نیز بسیار بیشتر می‌شود.