ارزیابی پتانسیل فنی- اقتصادی سیستمهای برق خورشیدی در ساختمان¬های مسکونی در استان گیلان
محورهای موضوعی : محیط زیست و انرژی
میر حامد حاکم زاده
1
,
شهرام شریفی
2
,
محمدرضا گلریز
3
,
مریم حقیقی
4
,
مرتضی کریمی
5
,
سید جواد موسوی
6
*
1 - پژوهشگر گروه مهندسی محیط زیست، پژوهشکده محیط زیست جهاد دانشگاهی، رشت، ایران
2 - استادیار، گروه مطالعات ناحیهای، پژوهشکده محیط زیست جهاد دانشگاهی، رشت، ایران
3 - پژوهشگر گروه مهندسی محیط زیست، پژوهشکده محیط زیست جهاد دانشگاهی، رشت، ایران
4 - استادیار، گروه پایش منابع آب، پژوهشکده محیط زیست جهاد دانشگاهی، رشت، گیلان، ایران
5 - پژوهشگر گروه پایش منابع آب، پژوهشکده محیط زیست جهاد دانشگاهی، رشت، گیلان، ایران
6 - استادیار، گروه مهندسی محیط زیست، پژوهشکده محیط زیست جهاد دانشگاهی، رشت، گیلان، ایران
کلید واژه: انرژیهای تجدیدپذیر, انرژی خورشیدی, سیستمهای فتوولتائیک, ارزیابی فنی- اقتصادی, انتشار گازهای گلخانهای,
چکیده مقاله :
با افزایش تقاضای انرژی، نیاز به کاهش وابستگی به سوختهای فسیلی و حرکت جهانی به سوی انرژیهای تجدیدپذیر، سیستمهای فتوولتائیک خورشیدی را به گزینهای مناسب برای تولید برق در استان گیلان تبدیل کرده است. با این حال، به دلیل شرایط اقلیمی خاص و محدودیت تابش خورشیدی در بخش قابلتوجهی از سال، تاکنون مطالعهای جامع با رویکرد فنی- اقتصادی برای ارزیابی کاربرد این سیستمها در تأمین برق ساختمانهای مسکونی منطقه انجام نشده است. این پژوهش با هدف ارزیابی امکانسنجی فنی و اقتصادی سیستمهای خورشیدی در استان گیلان انجام شده است، تا پتانسیل آنها را در تأمین انرژی پایدار، کاهش اثرات محیطزیستی و ارزیابی مقرونبهصرفه بودن در بخش مسکونی بررسی کند. در این مطالعه از دادههای اقلیمی ناسا و نرمافزار PVsyst برای شبیهسازی عملکرد سیستمها در سه سناریو استفاده شده است: (1) سیستمهای منفصل از شبکه، (2) سیستمهای متصل به شبکه با باتری، و (3) سیستمهای متصل به شبکه بدون باتری. یافتهها نشان داد که سیستمهای منفصل و متصل با باتری به دلیل هزینه بالای ذخیرهسازی و تعرفه پایین خرید برق از شبکه، توجیه اقتصادی ندارند. در مقابل، سیستمهای متصل به شبکه بدون باتری، با توجه به طول عمر بالا و هزینههای عملیاتی پایینتر، مقرونبهصرفه هستند. در بین شهرستانهای بررسی شده، شهرستان رودبار با تابش خورشیدی بهینه kWh/m² ۲۱۶۶ کیلووات ساعت بر مترمربع، بالاترین پتانسیل فنی و اقتصادی برای نصب سیستمهای خورشیدی مسکونی را دارد. این یافتهها میتواند مبنای تصمیمگیری برای توسعه انرژیهای تجدیدپذیر در گیلان و ارتقاء پایداری منطقهای باشد.
The growing energy demand, the need to reduce fossil fuel dependency, and the global transition to renewable energy have made solar photovoltaic (PV) systems a viable option for electricity generation in Gilan Province, Iran. However, due to the region’s climatic conditions and limited solar radiation for much of the year, no comprehensive techno-economic study has assessed the feasibility of PV systems for residential electricity supply. This study evaluates the technical and economic viability of solar PV systems in Gilan, aiming to provide sustainable energy, reduce environmental impacts, and assess cost-effectiveness for residential applications. NASA climatic data and PVsyst software were used to simulate system performance under three scenarios: (1) off-grid systems, (2) grid-connected systems with battery storage, and (3) grid-connected systems without batteries. The findings indicate that off-grid systems and grid-connected systems with batteries are not economically feasible due to high storage costs and low electricity tariffs. In contrast, grid-connected systems without battery storage are economically viable, considering system longevity and lower operating expenses. Among the counties studied, Rudbar exhibits the highest technical and economic potential, with optimal solar radiation of 2166 kWh/m², making it the most suitable location for PV system deployment in residential buildings. These results provide valuable insights for policymakers and investors to promote renewable energy development in Gilan Province, contributing to regional sustainability and long-term energy independence
Hakemzadeh M H, Kamaruzzaman Sopian, Hussein A. Kazem, Ali H.A. Al-Waeli, Miqdam Tariq Chaichan, Evaluating the techno-economic viability of different solar collectors integrated into an adsorption cooling system in tropical climate conditions, Solar Energy, Volume 268, 2024, 112304.
Forrousso S., Kaitouni S. I., Abdelali M., Wakil M., Jamil A., Brigui J., Azzouzi H., Optimal sizing of off-grid microgrid building-integrated-photovoltaic system with battery for a net zero energy residential building in different climates of Morocco, Results in Engineering, Volume 22, 2024, 102288.
Jenan A. Q., Energy and economic potential for photovoltaic systems installed on the rooftop of apartment buildings in Jordan, Results in Engineering, Volume 16, 2022, 100642.
شعبانیان مهدی، کابلی محمدهادی، دهقان بنادکی علی، زارع لیلا (1400)، سنجش اثر کاربرد پلی استایرن در کاهش مصرف انرژی ساختمان های مسکونی اقلیم سرد، نشریه اندیشه معماری، دوره 5، شماره 9، صفحات 323-311.
Abdelrahman O. Ali, Abdelrahman T. Elgohr, Mostafa H. El-Mahdy, Hossam M. Zohir, Ahmed Z. Emam, Mostafa G. Mostafa, Muna Al-Razgan, Hossam M. Kasem, Mohamed S. Elhadidy, Advancements in photovoltaic technology: A comprehensive review of recent advances and future prospects, Energy Conversion and Management: X, Volume 26, 2025, 100952.
Iturralde Carrera, L.A., Garcia-Barajas, M.G.; Constantino-Robles, C.D.; Álvarez-Alvarado, J.M.; Castillo-Alvarez, Y.; Rodríguez-Reséndiz, J. Efficiency and Sustainability in Solar Photovoltaic Systems: A Review of Key Factors and Innovative Technologies. Eng 2025, 6, 50.
Yin, Q., Li, A., Han, C. The Role of Solar Photovoltaic Roofs in Energy-Saving Buildings: Research Progress and Future Development Trends. Buildings 2024, 14, 3091.
طیبی چهره، فرانک، و کامران کسمایی، حدیثه. (1399). تأثیر نقش انرژی خورشید بر ساختمان های اداری شمال شهر تهران با هدف کاهش مصرف انرژی، نشریه معماری شناسی، دوره 3، شماره 16.
Parhamfar M., Naderi R, Sadeghkhani I, Risk assessment, lightning protection, and earthing system design for photovoltaic power plants: A case study of utility-scale solar farm in Iran, Solar Energy Advances, Volume 5, 2025, 100098.
Sadat S. A., Faraji J., Nazififard M., Ketabi A., The experimental analysis of dust deposition effect on solar photovoltaic panels in Iran's desert environment, Sustainable Energy Technologies and Assessments, Volume 47, 2021, 101542.
Global Solar Atlas, 2025. [Online]. Available: https://globalsolaratlas.info/map.
Jafari, S., Ghanbari, A., & Ebrahimi, H. (2020). Potential assessment of solar photovoltaic power plants in Iran based on geographical and climatic factors. Journal of Geographic Space and Technology, 15(4), 123-136.
Rahmani, R., & Norouzi, M. (2021). Multi-criteria decision-making methods for solar energy site selection using GIS in Iran. Journal of Renewable and Sustainable Energy Studies, 9(3), 78-89. Retrieved from https://ensani.ir/fa/article/372842.
Aryanfar A., Gholami A., Pourgholi M., Shahroozi S., Zandi M., Khosravi A., Multi-criteria photovoltaic potential assessment using fuzzy logic in decision-making: A case study of Iran, Sustainable Energy Technologies and Assessments, Volume 42, 2020, 100877.
اسلامی اندارگلی، مجید و روازدژ، فردانه (1393). واکاوی موانع اقتصادی عدم توسعه نیروگاههای فتوولتاییک در کشور،اولین کنفرانس و نمایشگاه بین المللی انرژی خورشیدی،تهران.
صیادی ، محمد و مرادی ، فرزانه و آریافر، محمدرضا (1402). تحلیل علل و آثار ناترازی گازی کشور از منظر امنیت انرژی، نشریه اکتشاف و تولید نفت و گاز، دوره 1402، شماره 208 .
فلاح قالهری، غلامعباس واسدی، مهدی وانتظاری، علیرضا(1394). ناحیه بندی آب و هوایی استان گیلان با روش های چندمتغیره، نشریه: جغرافیا و برنامه ریزی، دوره:19، شماره54، صفحات 251-235.
حاکم¬زاده میرحامد، شریفی شهرام، میربلوکی هانیه، عابدی طوبی، مقدمی شمیم، موسوی سیدجواد (1403)، ارزیابی فنی –اقتصادی نیروگاه¬های فتوولتائیک خورشیدی در استان گیلان، مجله زیست پژوهش و فناوری محیط، ، دوره 9 شماره 16، صفحات 186- 169.
NASA. (n.d.). Prediction of Worldwide Energy Resources (POWER). NASA Langley Research Center. Retrieved Jan 4, 2025, from https://power.larc.nasa.gov
Rashid, N., Kabir, M. H. (2024). Greenhouse Gas Emission Reduction through Electricity Generation from Solar Photovoltaic Systems: A Study in Dhaka. The Dhaka University Journal of Earth and Environmental Sciences. 12. 1-8.
Intergovernmental Panel on Climate Change. (2006). 2006 IPCC Guidelines for National Greenhouse Gas Inventories. IGES. Retrieved from https://www.ipcc-nggip.iges.or.jp/public/gl/ guidelin/
An, y., Kim, J., Joo, H., Lee, W. (2023). Gwang-woo Han, Haneul Kim, Min-Hwi Kim, Experimental performance analysis of photovoltaic systems applied to an positive energy community based on building renovation, Renewable Energy, Volume 219, Part 1, 119369.
U.S. Environmental Protection Agency.GHG Emission Factors Hub. EPA, 2023. https://www.epa.gov/system/files/documents/2023-03/ghg_emission_factors_hub.pdf
Hakemzadeh, M. H., Sopian, K., Fazlizan Abdullah, A., Jarimi, H., Fauzan, M. F., Ibrahim, A. (2022). Technoeconomics of solar thermal-assisted sorption cooling systems under tropical climate condition – A case of Malaysia, Energy Conversion and Management: X, Volume 16, 100305.
Olatayo, K. H., Wichers, J.H., Stoker, P.W. (2018). Energy and economic performance of small wind energy systems under different climatic conditions of South Africa, Renewable and Sustainable Energy Reviews, Volume 98, Pages 376-392.