آشنایی با طراحی سیستم‌های خورشیدی با پی وی سیست (PVsyst)

با افزایش نیاز جهانی به انرژی‌های پاک و تلاش برای کاهش وابستگی به منابع فسیلی، سیستم‌های خورشیدی بیش از هر زمان دیگری مورد توجه قرار گرفته‌اند. در این مسیر، داشتن ابزارهایی دقیق برای طراحی و ارزیابی عملکرد این سیستم‌ها اهمیت زیادی دارد. نرم‌افزار PVsyst یکی از شناخته‌شده‌ترین ابزارها در این زمینه است که امکان شبیه‌سازی فنی و تحلیلی پروژه‌های خورشیدی را، از مقیاس‌های کوچک تا نیروگاه‌های بزرگ، فراهم می‌کند.

در این مقاله تلاش کردیم شما را با نحوه کار با PVsyst، قابلیت‌های کلیدی آن و کاربردهایش در طراحی سیستم‌های خورشیدی آشنا کنیم. اگر به انرژی‌های تجدیدپذیر علاقه دارید و می‌خواهید وارد دنیای طراحی و تحلیل سیستم‌های خورشیدی شوید، پیشنهاد می‌کنیم حتماً نگاهی به دوره‌های دپارتمان انرژی بیندازید. این دوره‌ها می‌توانند شروعی جدی برای مسیر حرفه‌ای‌تان در حوزه انرژی‌های نو باشند.

انواع سیستم‌های خورشیدی

• سیستم متصل به شبکه (On Grid)
  در این نوع سیستم، انرژی نور خورشید توسط پنل‌های خورشیدی جذب شده و از طریق اینورتر به انرژی الکتریکی تبدیل می‌شود و مستقیماً به شبکه برق شهری تحویل داده می‌شود.

• سیستم منفصل از شبکه (Off Grid)
  این سیستم عمدتاً در روستاها و مناطق عشایری که دسترسی به شبکه برق وجود ندارد، کاربرد دارد. اجزای اصلی آن شامل پنل خورشیدی، شارژ کنترلر، اینورتر و منابع ذخیره‌سازی انرژی (باتری‌ها) است.

• سیستم هیبریدی (Hybrid)
  ترکیبی از دو سیستم قبلی است؛ به این صورت که در زمان‌هایی که مصرف برق کم است، انرژی الکتریکی در باتری‌ها ذخیره می‌شود و در زمان اوج مصرف (پیک بار)، برق مورد نیاز از طریق پنل‌ها و ذخیره‌سازها تأمین شده و مازاد آن به شبکه تزریق می‌گردد.

کاربردهای سیستم‌های خورشیدی

سیستم‌های خورشیدی در سال‌های اخیر به‌دلیل کاهش هزینه‌ها، سازگاری با محیط زیست و بهره‌برداری آسان، کاربردهای گسترده‌ای در حوزه‌های مختلف پیدا کرده‌اند. برخی از مهم‌ترین کاربردهای آن‌ها عبارت‌اند از:

• تولید برق خانگی و تجاری:
  استفاده از پنل‌های خورشیدی برای تأمین برق خانه‌ها، ویلاها، مغازه‌ها و ساختمان‌های تجاری، به‌ویژه در مناطقی با تابش زیاد خورشید، بسیار رایج است.
• نیروگاه‌های خورشیدی مقیاس بزرگ:
  احداث مزارع خورشیدی برای تولید برق در ابعاد صنعتی و تزریق آن به شبکه سراسری برق، یکی از اصلی‌ترین کاربردهای سیستم‌های خورشیدی است.
• تأمین برق در مناطق دورافتاده و فاقد شبکه برق:
  در روستاها، مناطق عشایری یا نقاطی که اتصال به شبکه سراسری امکان‌پذیر نیست، سیستم‌های خورشیدی Off Grid گزینه‌ای مؤثر و پایدار هستند.
• پمپاژ آب کشاورزی:
  استفاده از انرژی خورشیدی برای راه‌اندازی پمپ‌های آب در مزارع و باغ‌ها، به‌ویژه در مناطقی که برق‌رسانی دشوار است.
• روشنایی معابر و پارک‌ها:
  استفاده از چراغ‌های خورشیدی مستقل که در روز شارژ می‌شوند و در شب به‌صورت خودکار روشن می‌مانند.
  
• تجهیزات قابل حمل و کوچک:
  مانند شارژرهای خورشیدی، پاوربانک‌ها، چادرهای مجهز به پنل خورشیدی برای سفر و کمپینگ.
• تأمین انرژی در پروژه‌های تحقیقاتی یا نظامی:
  برای تجهیزاتی که در مناطق صعب‌العبور مستقر می‌شوند و نیاز به تأمین برق پایدار دارند.

ابزارهای طراحی و تحلیل سیستم خورشیدی

کاربردهای سیستم‌های خورشیدی امروزه بسیار گسترده شده و نرم‌افزارهای مختلفی برای طراحی و تحلیل آن‌ها در دسترس قرار دارند. از جمله این نرم‌افزارها می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:

برای آشنایی بیشتر با طراحی و تحلیل سیستم‌های خورشیدی و یادگیری نرم‌افزارهای کاربردی در این حوزه، می‌توانید در دوره‌های تخصصی مرتبط شرکت کنید. دوره‌های مرتبط شامل موارد زیر می‌شود:

• دوره پی‌ وی سیست PVsyst 
• آموزش 45 تکنیک مهندسی
• دوره آموزش ترنسیس TRNSYS

روند شبیه‌سازی در نرم‌افزار پی وی سیست

نرم‌افزار PVsyst دو حالت طراحی ارائه می‌دهد: طراحی مقدماتی و طراحی اصلی.

طراحی مقدماتی:

• انتخاب نوع پنل و موقعیت نصب با پارامترهای کلی و ساده.
• خروجی کلی نیروگاه در زمان کوتاه ارائه می‌شود.

طراحی پیشرفته:

• انتخاب موقعیت جغرافیایی پروژه برای استخراج داده‌های آب و هوایی و جغرافیایی
• تعیین زاویه بهینه پنل‌ها (شیب یا تیلت و جهت‌گیری یا آزیموت)
• انتخاب نوع و برند تجهیزات شامل پنل‌ها، اینورترها و سایر قطعات
• وارد کردن تلفات محیطی مانند تلفات کابلی و تلفات مبدل‌ها، مخصوصاً در نیروگاه‌های بزرگ

با این حال، مهارت مهندس طراح و دانش استانداردها نقش تعیین‌کننده‌ای در کیفیت طراحی دارد. نرم‌افزار تنها بر اساس ورودی‌ها خروجی می‌دهد و بدون رعایت اصول فنی و تجربیات اجرایی، نتایج قابل اعتماد نخواهند بود. بنابراین بهتر است پارامترها از ابتدا طبق استانداردها و واقعیت‌های پروژه تنظیم شوند. برای مثال، انتخاب کابل‌ها نباید براساس اعداد فرضی یا غیرمنطقی باشد. این روند باعث می‌شود همزمان با شبیه‌سازی، میزان دقیق اقلام مورد نیاز نیز مشخص شود.

بررسی اقتصادی و ارزیابی مالی نیروگاه خورشیدی

نرم‌افزار شرکت PVsyst قابلیت انجام تحلیل‌های اقتصادی نیروگاه خورشیدی را دارد، اما در بین مهندسین طراح و پیمانکاران، استفاده از آن برای این منظور رایج نیست. ابزار مرسوم برای تحلیل و ارزیابی‌های اقتصادی، نرم‌افزار رت اسکرین (RETScreen) است. بنابراین، آنالیزهای اقتصادی مانند مباحث سرمایه‌گذاری، بازگشت سرمایه و سایر موارد مالی عمدتاً در نرم‌افزار رت اسکرین انجام می‌شود و نرم‌افزار PVsyst بیشتر برای شبیه‌سازی و بررسی پارامترهای فنی و اجرایی به کار می‌رود.

جمع‌بندی

نرم‌افزار PVsyst ابزاری تخصصی برای طراحی و شبیه‌سازی سیستم‌های خورشیدی است که امکان برنامه‌ریزی دقیق پروژه‌های انرژی خورشیدی را فراهم می‌کند. این نرم‌افزار با در نظر گرفتن عوامل مختلفی مانند شرایط جغرافیایی، زاویه نصب پنل‌ها و تاثیر سایه‌ها، بهترین طراحی را برای تولید بهینه انرژی ارائه می‌دهد. همچنین، عملکرد سالانه سیستم‌های مستقل و متصل به شبکه را به طور دقیق تحلیل و پیش‌بینی می‌کند تا بازدهی و صرفه اقتصادی پروژه‌ها افزایش یابد.

آشنایی با طراحی سیستم‌های خورشیدی با PVsyst گامی مهم در مسیر ورود به حوزه انرژی‌های تجدیدپذیر به شمار می‌رود. دوره‌های گروه آموزشی پارس پژوهان، با ارائه آموزش‌های کاربردی در زمینه این نرم‌افزار و دیگر نرم‌افزارهای مرتبط، به علاقه‌مندان کمک می‌کند تا مهارت‌های لازم را برای طراحی و تحلیل سیستم‌های خورشیدی کسب کنند و در پروژه‌های واقعی موفق باشند.

نویسنده: ستاره دهقان کارشناس تاسیسات و انرژی. لعیا نوغانچی صالح کارشناس مهندسی عمران.