نیروگاه خورشیدی ۸ کیلووات آفگرید در اصفهان
روایت اجرای یک سیستم برق خورشیدی خانگی در خیابان باهنر اصفهان؛ پروژهای که برای حل مشکل قطعی برق، از یک ایده ساده UPS شروع شد و در نهایت به طراحی یک نیروگاه خورشیدی مستقل از شبکه تبدیل شد.
ماجرا از قطعی برقهای تابستان در خیابان باهنر شروع شد
تابستان گذشته برای خیلی از خانههای اصفهان با قطعیهای مکرر برق همراه بود. برای خانواده آقای شیریان هم داستان تقریباً همینطور شروع شد.
وقتی برق میرفت، اولین چیزی که از کار میافتاد پمپ آب ساختمان بود. آب به طبقات نمیرسید، کولرها خاموش میشدند و درب پارکینگ هم باز نمیشد. عملاً چند ساعت از روز خانه تبدیل میشد به یک فضای نیمه تعطیل.
آقای شیریان در تماس اولیه با ما گفت: «فقط یه کاری کنید وقتی برق میره حداقل در پارکینگ باز بشه». یعنی در ابتدا هدف فقط یک سیستم UPS ساده برای برق اضطراری بود.
اما وقتی شروع کردیم به بررسی دقیقتر مصرف ساختمان، مشخص شد مشکل فقط پارکینگ نیست. در زمان قطع برق، تجهیزات مهم دیگری هم تحت تأثیر قرار میگیرند: پمپ آب، روشنایی، یخچال، تلویزیونها و حتی سیستمهای سرمایشی.
همینجا بود که مسیر پروژه از یک UPS ساده، کمکم به سمت طراحی یک سیستم برق خورشیدی خانگی تغییر کرد. سیستمی که بتواند در زمان قطعی برق، بخش مهمی از مصرف خانه را بدون وابستگی به شبکه تأمین کند.
برای حل قطعی برق ساختمان چه گزینههایی بررسی شد؟
قبل از اجرای نیروگاه خورشیدی، سه راهکار مختلف برای تأمین برق اضطراری بررسی شد: UPS با باتری، موتور برق یا دیزل ژنراتور و در نهایت سیستم خورشیدی آفگرید. هرکدام مزایا و محدودیتهای خاص خودشان را دارند.
سیستم UPS با باتری
- راهاندازی ساده
- بدون سر و صدا
- مناسب برای تجهیزات کوچک
برای تأمین برق یک ساختمان، UPS نیاز به بانک باتری بسیار بزرگ دارد.
در صورت قطعی چند ساعته برق، ظرفیت باتریها سریع تخلیه میشود و عمر باتریها هم به شدت کاهش پیدا میکند.
موتور برق یا دیزل ژنراتور
- توان بالا در لحظه
- راهکار متداول برای برق اضطراری
ژنراتورها برای محیط مسکونی معمولاً مشکلات زیادی ایجاد میکنند:
- صدای زیاد
- نیاز به سوخت دائمی
- هزینه سرویس و نگهداری
- دود و آلودگی
نیروگاه خورشیدی آفگرید
- تأمین برق بدون وابستگی به شبکه
- کاملاً بیصدا
- بدون مصرف سوخت
- هزینه نگهداری بسیار کم
با طراحی صحیح ظرفیت پنل و باتری، سیستم میتواند در زمان قطعی برق مصرفهای ضروری ساختمان را به شکل پایدار تأمین کند.
تحلیل مصرف واقعی ساختمان قبل از طراحی نیروگاه خورشیدی
اولین جایی که برای طراحی سیستم سراغش رفتیم قبض برق ساختمان بود. قبض برق اطلاعات خوبی درباره مصرف ماهانه میدهد، اما یک مشکل مهم دارد: همه چیز را نشان نمیدهد.
در قبض برق معمولاً پیک مصرف لحظهای و همینطور همزمانی روشن بودن چند وسیله مشخص نیست. در حالی که برای طراحی یک سیستم خورشیدی آفگرید دقیقاً همین موارد اهمیت زیادی دارند.
به همین دلیل بعد از بررسی قبض برق، تکتک وسایل برقی خانه و ساختمان به صورت جداگانه بررسی شد.
مصرفکنندههای داخل واحد
این واحد یک آپارتمان دو خوابه بود که همراه با سالن پذیرایی، در مجموع سه کولر گازی داشت.
- دو کولر گازی ۱۲ هزار اینورتر
- یک کولر گازی ۲۴ هزار اینورتر
برای روشنایی ساختمان هم مجموع چند براکت دیواری، هالوژنهای سقفی و نورهای لاین سقف حدود ۴۰۰ وات مصرف داشتند.
هر اتاق خواب یک تلویزیون ۴۳ اینچ داشت که بیشتر برای بازی بچهها با کنسول PlayStation استفاده میشد.
تلویزیون اصلی سالن هم یک تلویزیون ۷۵ اینچ بود.
وسایل برقی آشپزخانه
آشپزخانه تقریباً کامل بود و چندین وسیله برقی پرمصرف داشت:
- چایساز
- قهوهساز
- ماشین لباسشویی
- ماشین ظرفشویی
- توستر و اسنکپز
- یخچال ساید بای ساید
- فر توکار
مصرفکنندههای ساختمان
- پمپ آب یک اسب بخار
- سه درب برقی پارکینگ
- سیستم دوربین مداربسته با ۵ دوربین (حدود ۹۰ وات)
و البته یکی از بزرگترین مصرفکنندههای ساختمان، آسانسور بود که یک موتور ۱۵ کیلووات سه فاز داشت.
همین موضوع باعث شد در طراحی سیستم خورشیدی تصمیم مهمی گرفته شود، چون تأمین برق چنین موتوری با باتری خورشیدی به بانک باتری بسیار بزرگی نیاز دارد.
چرا سیستم خورشیدی ۸ کیلووات برای این ساختمان انتخاب شد؟
بعد از بررسی تمام وسایل برقی خانه و ساختمان، مصرفکنندهها به چند گروه اصلی تقسیم شدند تا بتوان پیک مصرف و توان مورد نیاز سیستم را به شکل واقعبینانه تخمین زد.
با در نظر گرفتن همزمانی احتمالی مصرفکنندهها و همینطور پیک لحظهای مصرف مشخص شد توان مصرفی ساختمان در زمان قطعی برق میتواند به حدود ۵ تا ۶ کیلووات برسد.
برای داشتن حاشیه اطمینان مناسب و جلوگیری از فشار به اینورتر، سیستم با یک اینورتر ۸ کیلووات طراحی شد.
در کنار آن یک بانک باتری ۱۰ کیلووات ساعت و پنلهای خورشیدی ۵۹۰ وات جینکو در نظر گرفته شد تا سیستم بتواند در طول روز باتریها را شارژ کرده و در زمان قطعی برق مصرفهای ضروری ساختمان را تأمین کند.
وقتی پشتبام مشاع بود و همسایهها موافق نبودند
در بسیاری از ساختمانهای مسکونی، پشتبام به صورت مشاع بین ساکنین است. در این پروژه هم دقیقاً با همین چالش روبهرو شدیم.
برای نصب نیروگاه خورشیدی ۸ کیلووات، به فضای مناسبی برای جانمایی پنلها نیاز داشتیم. اما استفاده از کل پشتبام با مخالفت برخی همسایهها مواجه شد.
اینجا بود که پروژه وارد مرحله طراحی خلاقانه شد. به جای حذف پروژه، دنبال یک راهکار مهندسی جایگزین رفتیم.
راهحل: طراحی سازه دو طبقه روی سقف اتاقک آسانسور
پس از بررسی دقیق سازه ساختمان، سقف اتاقک آسانسور به عنوان یک فضای مستقل و قابل استفاده شناسایی شد.
برای استفاده بهینه از فضا، یک سازه فلزی گالوانیزه گرم دو طبقه طراحی شد که امکان نصب ۸ پنل ۵۹۰ وات را فراهم میکرد.
در طراحی این سازه موارد زیر در نظر گرفته شد:
- تحمل بار باد و وزن پنلها
- عدم انتقال تنش اضافی به سازه ساختمان
- زاویه نصب بهینه برای شرایط اقلیمی اصفهان
- دسترسی ایمن برای سرویس و نگهداری
نتیجه این طراحی، یک سازه جمعوجور، مستحکم و کاملاً ایمن بود که بدون ایجاد تنش بین ساکنین، امکان اجرای کامل نیروگاه خورشیدی را فراهم کرد.
چرا آسانسور به سیستم خورشیدی متصل نشد؟
در بررسی اولیه مصرف ساختمان مشخص شد یکی از بزرگترین مصرفکنندهها آسانسور ساختمان است که از یک موتور سه فاز ۱۵ کیلووات استفاده میکند.
راهاندازی چنین موتوری به جریان لحظهای بسیار بالایی نیاز دارد و برای تأمین آن از طریق سیستم خورشیدی، باید از اینورترهای صنعتی سه فاز و بانک باتری بسیار بزرگ استفاده شود.
در واقع اگر قرار بود آسانسور هم به این سیستم متصل شود، توان نیروگاه خورشیدی باید به شکل قابل توجهی افزایش پیدا میکرد.
حتی در طراحی اولیه، برای پوشش کامل مصرف ساختمان حدود ۱۲ تا ۱۶ پنل خورشیدی در نظر گرفته شده بود.
اما همانطور که در بخش قبل توضیح دادیم، به دلیل محدودیت فضای نصب روی پشتبام و استفاده از سازه روی اتاقک آسانسور، امکان نصب این تعداد پنل وجود نداشت و در نهایت ۸ پنل ۵۹۰ وات برای این پروژه نصب شد.
به همین دلیل در این فاز از پروژه تصمیم گرفته شد سیستم خورشیدی بیشتر بر مصرفکنندههای ضروری ساختمان تمرکز داشته باشد، از جمله:
- پمپ آب ساختمان
- روشنایی واحد و مشاعات
- تلویزیونها و وسایل الکترونیکی
- سیستم دوربین مداربسته
- بخشی از مصرف کولرهای گازی
این تصمیم باعث شد سیستم با هزینه منطقیتر اجرا شود و در عین حال در زمان قطعی برق، بخش مهمی از مصرف ساختمان بدون وابستگی به شبکه تأمین شود.
در صورت افزایش فضای نصب پنل یا اضافه شدن پنلهای بیشتر در آینده، امکان ارتقای ظرفیت سیستم و حتی بررسی تأمین برق آسانسور در مراحل بعدی نیز وجود خواهد داشت.
تصاویر اجرای نیروگاه خورشیدی در خیابان باهنر اصفهان
در این پروژه به دلیل محدودیت فضای پشتبام، سازه پنلها روی سقف اتاقک آسانسور طراحی و اجرا شد. در ادامه بخشی از تصاویر مراحل نصب و نمای نهایی سیستم را مشاهده میکنید.
در حال حاضر تصاویر مربوط به سازه و مراحل نصب پنلها در این صفحه قرار داده شده است. تصاویر اینورتر و باتری سیستم نیز پس از تکمیل آرشیو پروژه به این بخش اضافه خواهد شد.
اگر شما هم با قطعی برق مشکل دارید، شاید یک سیستم خورشیدی راهحل باشد
اگر در خانه یا ساختمان خود با قطعی برق، مشکل پمپ آب، درب پارکینگ یا تجهیزات ضروری مواجه هستید، میتوانید برای بررسی شرایط و طراحی سیستم مناسب با کارشناسان اصفهان سولار تماس بگیرید یا فرم درخواست مشاوره را ثبت کنید.