طراحی، شبیه‌سازی و تحلیل یک پارکینگ خورشیدی مطالعۀ موردی: پارکینگ دانشکدۀ کشاورزی دانشگاه تربیت مدرس

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

گروه مهندسی مکانیک بیوسیستم، دانشکدۀ کشاورزی، دانشگاه تربیت مدرس، تهران، ایران

چکیده

ایران ازجمله کشورهای با پتانسیل تابشی بسیار مناسب احداث پارکینگ خورشیدی است. با توجه به هزینۀ اولیۀ بالای احداث این پارکینگ‌ها، اهمیت امکان‌سنجی و طراحی بهینۀ آن‌ها بسیار بالاست. در پژوهش حاضر، طراحی و شبیه‌سازی یک پارکینگ خورشیدی متصل به شبکه، جهت احداث در دانشکدۀ کشاورزی دانشگاه تربیت مدرس تهران انجام شد. بدین منظور، سامانۀ فتوولتائیک با در نظر گرفتن منطقۀ جغرافیایی و شرایط آب‌وهوایی شهر تهران در نرم‌افزار PVsyst ‌‌‌‌‌‌انجام گردید. به همین منظور، زاویۀ سمت بهینۀ نصب ماژول‌های فتوولتائیک پارکینگ با رویکرد بیشینه‌سازی تولید برق سالیانه، ۳5 درجه تعیین شد. سپس ضمن تعیین نوع و مدل ماژول‌های فتوولتائیک و اینورتر ‌خورشیدی، آرایش الکتریکی بهینۀ آن‌ها طراحی شد. همچنین تلفات بخش‌های مختلف سیستم ازجمله تلفات ناشی از سایه‌اندازی، بالا رفتن دما، سیم‌های رابط و... محاسبه، و فاصله و چیدمان بهینۀ ماژول‌ها ارائه شدند. بر اساس نتایج نهایی شبیه‌سازی انجام‌شده، میزان برق تولیدی پارکینگ 2/48 مگاوات‌ساعت در سال، ضریب عملکرد سالانه 791/0، نرخ کاهش تولید CO2 89/499 تن در مجموع 30 سال و همچنین تحلیل حساسیت و نرخ بازگشت سرمایه کمتر از 5 سال محاسبه شدند. نتایج حاصل از این پژوهش نشان دادند که اجرای پروژه در محل ارزیابی‌شده می‌تواند علاوه بر مزیت تأمین برق تجدیدپذیر، ازلحاظ اقتصادی نیز توجیه‌پذیر باشد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


[1] Gorjian, S., Singh, R., Shukla, A., Mazhar, A. R., "On-farm applications of solar PV systems", Photovoltaic Solar Energy Conversion, pp. 147–190, 2020. https://doi.org/10.1016/B978-0-12-819610-6.00006-5.
[2] Fazelpour, F., Soltani, N., Rosen, M. A., "Feasibility of satisfying electrical energy needs with hybrid systems for a medium-size hotel on Kish Island, Iran", Energy, Vol. 73, pp. 856–865, 2014, https://doi.org/10.1016/j.energy.2014.06.097.
[3] Moreira Soares, A. C., Vieira, E., Casaro, M. M., "Simulation of a photovoltaic model using bisection method", COBEP 2011- 11th Brazilian Power Electron. Conf., pp. 807–811, 2011, https://doi.org/10.1109/COBEP.2011.6085239.
[4] Teo, H. G., Lee, P. S., Hawlader, M. N. A., "An active cooling system for photovoltaic modules", Appl. Energy, Vol. 90, No. 1, pp. 309–315, 2012, https://doi.org/10.1016/j.apenergy.2011.01.017.
[5] Gorjian, S., Zadeh, B. N., Eltrop, L., Shamshiri, R. R., Amanlou, Y., "Solar photovoltaic power generation in Iran: Development, policies, and barriers", Renew. Sustain. Energy Rev., Vol. 106, pp. 110–123, May 2019, https://doi.org/10.1016/j.rser.2019.02.025.
[6] Gray, J. L., The Physics of the Solar Cell in Handbook of Photovoltaic Science and Engineering, Chichester, UK: John Wiley, Sons, Ltd, pp. 82–129, 2011. https://doi.org/10.1002/9780470974704.ch3.
[7] Gorjian, S., Ebadi, H., Introduction , photovoltaic solar energy conversion: technologies, applications and environmental impacts, pp. 1–26, 2020. https://doi.org/10.1016/B978-0-12-819610-6.00001-6.
[8] Gorjian, S., Sharon, H., Ebadi, H., Kant, K., Scavo, F. B., Tina, G. M., "Recent technical advancements, economics and environmental impacts of floating photovoltaic solar energy conversion systems", J. Clean. Prod., Vol. 278, p. 124285, 2021. https://doi.org/10.1016/j.jclepro.2020.124285.
[9] Figueiredo, R., Nunes, P., Brito, M. C., "The feasibility of solar parking lots for electric vehicles", Energy, Vol. 140, pp. 1182–1197, 2017, https://doi.org/10.1016/j.energy.2017.09.024.
[10] Deshmukh, S. S., Pearce, J. M., "Electric vehicle charging potential from retail parking lot solar photovoltaic awnings", Renew. Energy, Vol. 169, pp. 608617, 2021. https://doi.org/10.1016/j.renene.2021.01.068.
[11]  Müller, B., Hardt, L., Armbruster, A., Kiefer, K., Reise, C.,  "Yield predictions for photovoltaic power plants:empirical validation,recent advances and remaining uncertainties", Prog. Photovoltaics Res. Appl., Vol. 24, No. 4, pp. 570-583, 2015,. https://doi.org/10.1002/pip.2626
[12] Uwho, K. O., Amadi, H. N., "Design and simulation of 500kw grid connected PV system for faculty of engineering, rivers state university using pvsyst software", Iconic Research And Engineering Journals Vol. 5, No. 8, pp. 221–229, 2022.
[13] Akinyele, D. O., Rayudu, R. K., Nair, N. K. C., "Life cycle impact assessment of photovoltaic power generation from crystalline silicon-based solar modules in Nigeria", Renew. Energy, Vol. 101, pp. 537–549, 2017. https://doi.org/10.1016/j.renene.2016.09.017.
[14] Shaaban, M., Petinrin, J. O.. "Renewable energy potentials in Nigeria: Meeting rural energy needs", Renew. Sustain. Energy Rev., Vol. 29, pp. 72–84, 2014. https://doi.org/10.1016/j.rser.2013.08.078.
[15] Changkakati, S., Sahu, A. K., Syed, R., Kumar, S., Kesari, J. P., "Performance evaluation of grid-connected solar photovoltic plant using PVSYST software", IJERT, Vol. 9, No. 10, pp. 71–97, 2020. https://doi.org/10.17577/IJERTV9IS100035
[16] Prakash, R., Singh, S., "Designing and modelling of solar photovoltaic cell and array", IOSR J. Electr. Electron. Eng., Vol. 11, No. 2, pp. 35–40, 2016. https://doi.org/10.9790/1676-1102033540.
[17] Akikur, R. K., Saidur, R., Ping, H. W., Ullah, K. R., "Comparative study of stand-alone and hybrid solar energy systems suitable for off-grid rural electrification: A review", Renew. Sustain. Energy Rev., Vol. 27, pp. 738–752, 2013. https://doi.org/10.1016/j.rser.2013.06.043.
[18] Brimmo, A. T., Sodiq, A., Sofela, S., Kolo, I., "Sustainable energy development in Nigeria: Wind, hydropower, geothermal and nuclear (Vol. 1)", Renew. Sustain. Energy Rev., Vol. 74, pp. 474–490, 2017, https://doi.org/10.1016/j.rser.2016.11.162.
[19] Ahmad, O. A., Habeeb, W. H., Mahmood, D. Y., Jalal, K. A., Sayed, H., "Design and performance analysis of 250 kw grid-connected photovoltaic system in iraqi environment using pvsyst software", Indones. J. Electr. Eng. Informatics, Vol. 7, No. 3, pp. 415–421, 2019, https://doi.org/10.11591/ijeei.v7i3.978.
[20]  Umer, F., Aslam, M. S., Rabbani, M. S., Hanif, M. J., Naeem, N., Abbas, M. T., "Design and optimization of solar carport canopies for maximum power generation and efficiency at Bahawalpur", Int. J. Photoenergy, Vol. 2019, 2019, https://doi.org/10.1155/2019/6372503.
[21]  Iringová, A., Kovacic, M., "Design and optimization of photovoltaic systems in a parking garage- A case study", Transp. Res. Procedia, Vol. 55, pp. 1171–1179, 2021,  https://doi.org/10.1016/j.trpro.2021.07.097.
[22] Singh, A., Shaha, S. S., Nikhil, P. G., Sekhar, Y. R., Saboor, S., Ghosh, A., "Design and analysis of a solar-powered electric vehicle charging station for Indian cities", World Electr. Veh. J., Vol. 12, No. 3, 2021, https://doi.org/10.3390/wevj12030132.
[23] Nunes, P., Figueiredo, R., & Brito, M. C., "The use of parking lots to solar-charge electric vehicles", Renew. Sustain. Energy Rev., Vol. 66, pp. 679–693, 2016. https://doi.org/10.1016/j.rser.2016.08.015.
[24] Elhenawy, Y., Hafez, G., Abdel-Hamid, S., Elbany, M., "Prediction and assessment of automated lifting system performance for multi-storey parking lots powered by solar energy", J. Clean. Prod., Vol. 266, p. 121859, 2020. https://doi.org/10.1016/j.jclepro.2020.121859.
[25] Meratizaman, M., Monadizadeh, S., Amidpour, M., "Simulation, economic and environmental evaluations of green solar parking (refueling station) for fuel cell vehicle", Int. J. Hydrogen Energy, Vol. 39, No. 5, pp. 2359-2373, 2014. https://doi.org/10.1016/j.ijhydene.2013.11.094.
[26] Hosseinnia, H., Tousi, B., "Optimal operation of DG-based micro grid (MG) by considering demand response program (DRP)", Electr. Power Syst. Res., Vol. 167, pp. 252–260, 2019. https://doi.org/10.1016/j.epsr.2018.10.026.
[27] Shojaei, S., Beiza, J., Abedinzadeh, T., ALipour, H., "Optimal eco-emission scheduling of a microgrid by considering uncertainties", Journal of Energy Management and Technology Vol. 6, No. 2, pp. 119–126, 2021.
[28] Gunerhan, H., Hepbasli, A., "Determination of the optimum tilt angle of solar collectors for building applications", Build. Environ., Vol. 42, No. 2, pp. 779–783, 2007. https://doi.org/10.1016/j.buildenv.2005.09.012.
[29] Lewis, G., "Optimum tilt of a solar collector". Sol and Wind Technoly., Vol. 4, No. 3, pp. 1–4, 1987, https://doi.org/10.1016/0741-983X(87)90073-7
 [30] Abdalla, S. N. M., Özcan, H., "Design and simulation of a 1-GWp solar photovoltaic power station in Sudan", Clean Energy, Vol. 5, No. 1, pp. 57–78, 2021. https://doi.org/10.1093/ce/zkaa030.