افزایش منفعت وری پنل های خورشیدی و تشکیل انرژی زیاد تر بوسیله همانند سازی هوشمند با پایتون_سیاه پوش

در این گزارش، به بازدید جامع و کاربردی همانند سازی سیستم های خورشیدی با منفعت گیری از پایتون می پردازیم. این گزارش با همکاری مهندس ابراهیمی، مدرس پایتون سایت افراز ادیو، انجام شده است. ایشان در این مقاله به اهمیت همانند سازی سیستم های خورشیدی، ابزارها و کتابخانه های پایتون برای این کار پرداختند.

اهمیت همانند سازی سیستم های خورشیدی

همانند سازی یکی از کلیدی ترین ابزارها برای فهمیدن و بهینه سازی کارکرد سیستم های فتوولتائیک (PV) است. همانند سازی به مهندسان و طراحان این امکان را می دهد تا حرکت سیستم های خورشیدی را در شرایط گوناگون محیطی و عملیاتی بازدید کنند. این کار نه تنها در طراحی سیستم های تازه و پیش بینی کارکرد آن ها نقش حیاتی دارد، بلکه در برسی و بهبود سیستم های حاضر نیز زیاد مؤثر است.

پایتون به علت سادگی، انعطاف پذیری و وجود کتابخانه های تخصصی، به یکی از بهترین ابزارها برای همانند سازی سیستم های خورشیدی تبدیل شده است. با منفعت گیری از پایتون، می توان به شدت و دقت بالا، مدل های پیچیده ای تشکیل کرد که به تصمیم گیری های مهندسی پشتیبانی شایانی می کنند. این ویژگی ها، پایتون را به زبانی ایده آل برای مهندسان و پژوهشگران فعال در حوزه انرژی های تجدیدپذیر تبدیل کرده است.

معارفه کتابخانه های پایتون برای همانند سازی سیستم های خورشیدی

بر پایه توضیحات مهندس ابراهیمی مهم ترین و پرکاربردترین کتابخانه های پایتون که برای همانند سازی و تحلیل سیستم های خورشیدی منفعت گیری می شوند در ادامه آمده است. ایشان پافشاری کردند که این ابزارها، با قابلیت های گسترده و انعطاف پذیری بالا، به مهندسان و پژوهشگران پشتیبانی می کنند تا سیستم های انرژی خورشیدی را با دقت و شدت بیشتری مدل سازی و بهینه سازی کنند.

۱. PVLib-Python: ابزاری تخصصی برای سیستم های فتوولتائیک

PVLib-Python یک کتابخانه متن باز و قوی است که به طور خاص برای مدل سازی سیستم های فتوولتائیک (PV) طراحی شده است. این کتابخانه امکان انجام محاسبات دقیق همانند تعیین موقعیت خورشید، محاسبه تابش خورشیدی و پیش بینی انرژی تولیدی پنل های خورشیدی را فراهم می کند. یکی از ویژگی های برجسته PVLib، حمایتاز داده های هواشناسی همانند TMY3 (Typical Meteorological Year) است که به کاربران اجازه می دهد همانند سازی های خود را بر پایه شرایط واقعی آب وهوایی انجام بدهند. این کتابخانه برای همانند سازی سیستم های متصل به شبکه (On-Grid) و جدا گانه از شبکه (Off-Grid) نیز زیاد کاربردی است و به گفتن یکی از ابزارهای استاندارد در این حوزه شناخته می بشود.

۲. PyPSA: تحلیل و بهینه سازی سیستم های انرژی

PyPSA (Python for Power System Analysis) یک ابزار پیشرفته برای تحلیل و بهینه سازی سیستم های انرژی است. این کتابخانه نه تنها برای سیستم های خورشیدی، بلکه برای سیستم های ترکیبی شامل انرژی خورشیدی، بادی و ذخیره سازی انرژی نیز کاربرد دارد. PyPSA امکان مدل سازی جریان قوت در شبکه های بزرگ و پیچیده را فراهم می کند و به کاربران پشتیبانی می کند تا سیستم های انرژی را با دقت بالا همانند سازی و بهینه سازی کنند. این ابزار برای پروژه های تحقیقاتی و صنعتی که نیاز به تحلیل های جامع و دقیق دارند، زیاد مناسب است.

۳. Renewable-Energy-System-Simulator: همانند سازی سیستم های تجدیدپذیر

این ابزار که به طور متن باز بر روی پلتفرم GitHub در دسترس است، امکان همانند سازی و بهینه سازی سیستم های انرژی تجدیدپذیر، از جمله سیستم های خورشیدی، بادی و هیبریدی را فراهم می کند. Renewable-Energy-System-Simulator به کاربران این امکان را می دهد  تا سیستم های انرژی را بر پایه نیازهای خاص خود طراحی کرده و کارکرد آن ها را در شرایط گوناگون برسی کنند. این ابزار برای انجام مطالعات امکان سنجی، طراحی سیستم ها و آموزش مفاهیم مرتبط با انرژی های تجدیدپذیر زیاد سودمند است و به گفتن یک راه حل جامع برای مهندسان و پژوهشگران شناخته می بشود.

برای اطلاعات زیاد تر میتوانید این ویدیو را در یوتیوب مشاهده کنید.

کاربردهای عملی همانند سازی سیستم های خورشیدی

بر پایه تحقیق صورت گرفته از کانال یوتیوب ذکر شده، همانند‌سازی در حل چالش‌های واقعی پروژه‌های خورشیدی نقش اساسی دارد. همانند سازی نه تنها یک ابزار نظری، بلکه یک راه حل کاربردی برای حل چالش های واقعی در پروژه های انرژی خورشیدی است. در ادامه، برخی از مهم ترین کاربردهای همانند سازی در این حوزه را بازدید می کنیم:

۱. محاسبه انرژی تولیدی

یکی از مهم ترین کاربردهای همانند سازی، محاسبه انرژی تولیدی پنل های خورشیدی است. با منفعت گیری از کتابخانه هایی همانند PVLib، می توان انرژی تولیدی یک سیستم خورشیدی را بر پایه پارامترهایی همانند تابش خورشید، زاویه نصب پنل ها، بازده سیستم و شرایط محیطی محاسبه کرد. این کار به مهندسان پشتیبانی می کند تا در مرحله طراحی، سیستم هایی با حداکثر بازدهی تشکیل کنند و در مرحله منفعت برداری، کارکرد سیستم های حاضر را برسی و بهبود بخشند.

۲. بهینه سازی زاویه پنل ها

زاویه نصب پنل های خورشیدی تأثیر مستقیمی بر مقدار انرژی تولیدی آن ها دارد. با منفعت گیری از همانند سازی، می توان بهترین زاویه برای نصب پنل ها را تعیین کرد تا بیشترین مقدار تابش خورشید جذب بشود. این کار به اختصاصی در مناطق جغرافیایی گوناگون، که زاویه تابش خورشید متفاوت است، زیاد حیاتی است. همانند سازی به مهندسان پشتیبانی می کند تا بدون نیاز به آزمایش های پرهزینه و زمان بر، بهترین طراحی را برای سیستم های خورشیدی اراعه دهند.

۳. تحلیل اقتصادی پروژه ها

همانند سازی تنها به محاسبات فنی محدود نمی بشود، بلکه می تواند به تحلیل اقتصادی پروژه های خورشیدی نیز پشتیبانی کند. با منفعت گیری از ابزارهایی همانند PyPSA، می توان هزینه های نصب، نگهداری و منفعت برداری از سیستم های خورشیدی را محاسبه کرده و بازدهی اقتصادی آن ها را برسی کرد. این تحلیل ها به اندوخته گذاران و تصمیم گیرندگان پشتیبانی می کند تا پروژه های خورشیدی را با مطمعن بیشتری اجرا کنند.

۴. مدل سازی سیستم های هیبریدی

سیستم های هیبریدی که ترکیبی از انرژی خورشیدی، بادی و ذخیره سازی انرژی می باشند، به علت انعطاف پذیری و قابلیت مطمعن بالا، در حال گسترش می باشند. با منفعت گیری از ابزارهایی همانند Renewable-Energy-System-Simulator، می توان این سیستم های ترکیبی را طراحی و بهینه سازی کرد. همانند سازی به مهندسان پشتیبانی می کند تا اعتدال مناسبی بین منبع های انرژی گوناگون تشکیل کرده و سیستم هایی با کارکرد بهینه و هزینه های کم تر طراحی کنند.

دوره جامع پایتون: از مبتدی تا گسترش ‌دهنده حرفه ای

در آخر، مهندس ابراهیمی به دوره آموزشی جامع و پیشرفته خود در سایت افراز ادیو اشاره کردند. این دوره تحت گفتن “دوره جامع و پیشرفته پایتون” طراحی شده است و به شرکت کنندگان آموزش می دهد که چطور از پایتون به گفتن یک ابزار قوی برای حل مسائل پیچیده و انجام پروژه های پیشرفته منفعت گیری کنند. این دوره به گونه ای طراحی شده است که شرکت کنندگان بعد از گذراندن آن، بتوانند تسلط کاملی به برنامه نویسی با پایتون کسب نمایند.

برای اطلاعات زیاد تر و ثبت نام در این دوره، به سایت افراز ادیو مراجعه کنید.