انجام پروژه مدلسازی و شبیه سازی سلول فتوولتاییک (خورشیدی) با متلب

انجام پروژه مدلسازی و شبیه سازی سلول فتوولتاییک (خورشیدی) با متلب

در ادامه انجام پروژه شبیه سازی PV با نرم افزار سیمولینک متلب ارائه خواهد شد. افزایش روز افزون مصرف انرژی، فناپذیر بودن سوخت های فسیلی و شرایط بد محیط زیستی جهانی سبب گرایش و تمایل به سمت انرژی‌های تجدیدپذیر و دوستدار محیط زیست شده است.

در این میان انرژی خورشیدی (فتوولتائیک ، PV) نیز رشد بسیار زیادی داشته است. استفاده ازاین سیستم در واقع به زمان‌های بسیار دور بر می‌گردد، اما به شکل خاص اولین بار از انرژی خورشیدی در سال 1958 برای ماهواره‌ها استفاده شد و پس از آن سلول فتوولتائیک در سال 1977 ساخته شد و در سال 1980 اولین نیروگاه بزرگ خورشیدی–حرارتی طراحی و اجرا شد. پس از آن در دهه ی 90 نصب نیروگاه‌های فتوولتائیک به شکل امروزی شروع شد. اگر چه ظرفیت تولید الکتریسیته از این منبع نسبت به سایر منابع انرژی پراکنده مانند باد، بسیار کمتر است اما رشد استفاده از این سیستم در دهه اخیر بسیار زیاد بوده است حتی بیشتر از انرژی بادی. شکل زیر رشد ظرفیت نصبت شده سیستم های PV در جهان را از سال 2000 تا سال 2009 نشان می دهد. در سال های اخیر با توجه به پیشرفت تکنولوژی در زمینه ی ساخت سلول های PV و ادوات الکترونیک قدرت، این روند رشد بیشتر نیز شده است. میزان ظرفیت نصب شده سیستم‌های PV در طول 12 سال 23 برابر شده است، به طوری که تقریبا از 100 مگاوات در سال 1992 به 2.6 گیگاوات در سال 2004 رسیده است. اما در سال 2007 به تنهایی مقدار ظرفیت نصب شده 2.26 گیگاوات بوده است که 50 درصد بیشتر از سال 2006 است که به خوبی روند رو به رشد نصب واستفاده از سیستم PV را نشان می‌دهد.

 میزان مصرف انرژی خورشیدی

مهم ترین دلایل توجه به سیستم های PV در دهه اخیر و رشد سالانه قابل توجه آن را می‌توان به صورت زیر بیان کرد:

  • عدم نیاز به سوخت فسیلی و مشکلات سوخت رسانی به ویژه در مناطق صعب العبور
  • قابلیت تولید در محل مصرف، کاهش و صرفه جویی در هزینه های انتقال و توزیع انرژی الکتریکی و عدم نیاز به شبکه سراسری برق
  • امکان نصب و راه‌اندازی در توان‌های مختلف، متناسب با نیاز مصرف کننده
  • عمر مفید طولانی
  • امکان نصب بر روی سقف خانه‌ها و ...
  • توانایی ذخیره سازی انرژی در باتری
  • نداشتن قطعات متحرک
  • نیاز به تعمیر و نگهداری کم
  • امکان تولید متمرکز و پراکنده

البته این سیستم معایبی نیز دارد که به شرح زیر است:

  • بازده کم (حدود 30% )
  • هزینه سرمایه گذاری بالا
  • هماهنگ با نیاز تولید نمی کند (وابستگی به تابش خورشید)
  • اگر ذخیره ساز انرژی داشته باشیم (مانند باتری) هزینه سرمایه گذاری بسیار بالا می رود
  • نیاز به مساحت زیاد جهت نصب

در ادامه در مورد نحوه شبیه سازی یک سلول فتوولتاییک یا خورشیدی PV در محیط سیمولینک متلب توضیح داده خواهد شد. شمای کلی شبیه سازی آرایه خورشیدی بصورت زیر خواهد بود.

 شبیه سازی سلول فتوولتاییک در سیمولینک متلب

این شبیه سازی شامل بلوک‌های متفاوتی است که در ادامه به آن اشاره خواهد شد. رابطه Iph در سلول فتوولتاییک بصورت زیر نشان داده می‌شود. 

 رابطه Iph در pv

این رابطه در محیط سیمولینک متلب بصورت شکل زیر پیاده شده است.

 شبیه سازی جریان PV در متلب

پس از بدست آوردن Iph نوبت به محاسبه جریان دیود است که رابطه کلی آن بصورت زیر است.

 رابطه جریان دیود در PV

رابطه جریان دیود را نیز می‌توان بصورت شکل زیر در سیمولینک متلب شبیه سازی کرد.

 شبیه سازی جریان دیود آرایه خورشیدی در متلب

در نهایت شبیه سازی جریان کلی سلول خورشیدی با استفاده از Iph و جریان دیود و بر اساس رابطه زیر، مطابق شکل زیر بدست می‌آید.

 رابطه خریان PV

 شبیه سازی جریان فتوولتاییک در سیمولینک

پس از اجرای این شبیه سازی در متلب، منحنی‌های توان-ولتاژ و جریان-ولتاژ سلول فتوولتاییک به ازای شدت تابش خورشید بین 100 تا 1000 بصورت شکل‌های زیر بدست می‌آیند.

 منحنی توان ولتاژ PV

منحنی جریان ولتاژ سلول فتوولتاییک

مشاهده می‌شود که با افزایش سطح تابش، میزان جریان و در نتیجه توان سلول خورشیدی افزایش یافته و منحنی‌ها به سمت بالا حرکت می‌کنند. همچنین بر اساس منحنی توان ولتاژ PV مشخص می‌شود که ماکزیمم توان در تابش 1000 تقریبا برابر 300 وات است که در ولتاژ 54 ولت اتفاق می‌افتد. همچنین برای تابش 1000، ولتاژ مدار باز و جریان اتصال کوتاه سلول فتوولتاییک به ترتیب برابر 64 ولت و 6 آمپر است.

گروه مشاورین ولتا آماده انجام پروژه و پایان نامه در زمینه مدلسازی و شبیه سازی سلول فتوولتاییک (خورشیدی یا PV) در کاربردهای متصل ongrid در سیستم‌های تولید پراکنده DG و جدا از شبکه offgrid با نرم افزار متلب و سیمولینک می‌باشد.

voltamoshaver@gmail.com

09374305423


مطالب مرتبط...

هیچ نظری تا کنون برای این مطلب ارسال نشده است، اولین نفر باشید...

ابزار وبمستر

ابزار وبمستر