بهرهوری نیروگاه خورشیدی مستقیماً با میزان تابش مؤثر خورشید بر سطح ماژولها ارتباط دارد. سازههای ثابت با زاویهای مشخص نصب میشوند و در تمام سال ثابت میمانند؛ اما سازههای ردیاب با تنظیم مداوم زاویه پنلها نسبت به مسیر خورشید، بهرهوری را در ساعات بحرانی روز و فصلها به حداکثر میرسانند.
زاویه تابش نور خورشید بر سطح سلولهای خورشیدی، مستقیماً بر شار فوتونی ورودی و در نتیجه بر شدت جریان الکتریکی خروجی اثر میگذارد. هنگامی که تابش به صورت عمود صورت گیرد، توان تولیدی ماژول به حداکثر خود میرسد و تلفات ناشی از پراکندگی، بازتاب و سایهاندازی به حداقل کاهش مییابد. بهینهسازی این زاویه نه تنها به ارتقاء راندمان لحظهای کمک میکند، بلکه عملکرد میانگین سالانه سیستم را نیز به طور محسوسی بهبود میبخشد.
بر اساس مدلهای پرتودهی خورشیدی، اختلاف زاویه حتی ۱۵ درجه از موقعیت عمود، میتواند توان خروجی را تا ۵٪ کاهش دهد؛ این اثر در ساعات کمزاویه نور به مراتب بیشتر است.
• سازه ثابت: در این روش، زاویه نصب معمولاً به گونهای تعیین میشود که برابر با عرض جغرافیایی محل باشد و تا حدود ±۵ درجه قابل تنظیم است تا بیشترین میزان انرژی خورشیدی در طول سال جذب شود. این ساختار ساده و مقرونبهصرفه است و نیاز به نگهداری کمی دارد، اما قابلیت تنظیم خودکار یا تغییر زاویه در پاسخ به تغییرات فصلی و روزانه تابش خورشید را ندارد.
• ردیاب تکمحوره: این سامانه با محور افقی یا مایل، حرکت روزانه خورشید از شرق به غرب را دنبال میکند. بهبود قابل توجه بازده در ساعات اولیه صبح و اواخر بعد از ظهر و همچنین در فصول سال که ارتفاع خورشید کمتر است (مانند زمستان)، از مزایای اصلی آن به شمار میآید.
• ردیاب دومحوره: این فناوری علاوه بر ردیابی شرق به غرب، زاویه شمال – جنوب را نیز به طور خودکار تنظیم میکند. بدین ترتیب، زاویه تابش در طول شبانه روز و در تمام طول سال، نزدیک به مقدار بهینه باقی میماند که منجر به بیشترین بازده ممکن در تمامی شرایط تابش نور میشود.
سازههای نیروگاه خورشیدی به عنوان زیرساخت فیزیکی نصب پنلها، نقش حیاتی در تضمین پایداری مکانیکی، حفظ زاویه بهینه تابش و افزایش بهرهوری کلی سیستم ایفا میکنند. این سازهها باید در برابر بارهای دینامیکی و استاتیکی شامل نیروی باد، بارش برف، لرزش و تغییرات دمایی مقاومت کافی داشته باشند و در عین حال زاویه تابش مؤثر خورشید را بهینه کنند تا حداکثر توان خروجی از ماژولها حاصل شود.
• زاویه نصب و جهتگیری در سازههای ثابت: زاویه نصب و جهتگیری پنلها در سازههای ثابت معمولاً براساس دادههای اقلیمی و عرض جغرافیایی منطقه تعیین شده و به صورت ایستا باقی میماند. این محدودیت باعث کاهش زاویه عمود تابش در ساعات اولیه صبح، غروب و تغییرات فصلی شده و در نتیجه تولید انرژی کاهش مییابد. همچنین آرایش ثابت پنلها میتواند موجب افزایش سایهافکنی متقابل شده که به کاهش راندمان منجر میشود.
• ویژگیهای سازههای ردیاب تکمحور: سازههای ردیاب تکمحور با بهرهگیری از سیستمهای مکانیکی پیشرفته و کنترلرهای هوشمند، معمولاً حرکت محور خود را در جهت شرق-غرب تنظیم میکنند. این سازهها با تنظیم مداوم زاویه تابش، زاویه بین سطح پنل و پرتوهای خورشید را تقریباً به صفر درجه میرسانند که باعث بیشینهسازی جذب شار تابشی و افزایش تولید انرژی بین ۱۵ تا ۲۵ درصد نسبت به سازههای ثابت میشود.
• مزایای بهینهسازی و کاهش سایهگذاری: علاوه بر بهبود زاویه تابش، سازههای ردیاب تکمحوره با کاهش اثرات سایهگذاری متقابل بین ردیفهای پنل، بهینهسازی فاصله بین ردیفها و ارتقاء عملکرد سیستمهای خنککننده طبیعی، موجب بهبود کلی عملکرد و دوام نیروگاه خورشیدی میشوند.
از نظر مکانیکی و طراحی، سازه ثابت و ردیاب تکمحور تفاوتهای کلیدی در ظرفیت تحمل بار، نوع فونداسیون، جنس متریال، و سیستم کنترل دارند. جدول زیر دیتاشیت تخصصی هر دو مدل را نشان میدهد:
| مشخصه فنی | ثابت (Fixed Tilt) | سازه ردیاب تکمحور (Single-Axis Tracker) |
| مدل | Schletter Fixed Tilt 25° | NX Horizon Single-Axis Tracker |
| زاویه نصب پنل | ثابت، ۱۵° تا ۳۵° بسته به محل نصب | متغیر، ۰ تا ۶۰ درجه بر اساس الگوریتم خورشیدی |
| جنس سازه | فولاد گالوانیزه گرم (HDG) با پوشش ≥ 80µm | فولاد کربنی گالوانیزه گرم با پوشش ≥ 80µm |
| تحمل بار باد | 160km/h (2400 Pa) | 140km/h (2100 Pa) در حالت Stow |
| تحمل بار برف | 5400 Pa | 5400 Pa |
| سیستم فونداسیون | کوبشی (Pile Driven) یا بتن پیشساخته | معمولاً کوبشی (Pile Driven) برای کاهش وزن |
| نوع نگهدارنده پنل | پروفیل آلومینیومی + کلیپس استیل ضدزنگ | پروفیل آلومینیومی + مکانیزم ضد لغزش |
| مکانیزم حرکت | ندارد (زاویه ثابت) | موتور DC یا AC با گیربکس کاهش سرعت |
| کنترلر و الگوریتم | ندارد | GPS + الگوریتم Astronomical Tracking + Backtracking |
| افزایش تولید سالانه | مرجع | ٪۱۵ تا ۲۵٪ نسبت به سازه ثابت |
| مصرف انرژی داخلی | صفر | حدود ۰.۳٪ تا ۰.۵٪ از تولید سالانه |
| استانداردها | IEC 61215, ISO 1461 | IEC 62817, ISO 1461 |
| عمر طراحی | ۲۵ سال | ۲۵ سال |
در کشورمان، تولید سازههای خورشیدی ثابت به صورت گستردهای انجام میشود که مدلهای رایج شامل سازههای فولادی گالوانیزه با پوشش گرم (HDG) با ضخامت پوشش استاندارد بیش از ۸۰ میکرون هستند. این سازهها معمولاً با زاویه نصب ثابت بین ۲۰ تا ۳۰ درجه طراحی شدهاند و در پروژههای از ۵ کیلووات تا چند مگاوات استفاده میشوند. از نمونههای مطرح تولید داخل، سازههای خورشیدی ثابت با مقاومت بالا در برابر بار باد تا ۱۲۰ کیلومتر بر ساعت و بار برف استاندارد است که با توجه به شرایط اقلیمی کشور طراحی شدهاند.
در حوزه سازههای ردیاب، تولید داخلی هنوز محدود است و بیشتر ردیابهای تکمحوره و دومحوره وارداتی از کشورهای آلمان، آمریکا و چین در پروژهها به کار گرفته میشوند. اما شرکتهای دانشبنیان اخیراً اقدام به طراحی و ساخت نمونههای بومی ردیاب خورشیدی با قابلیت تنظیم زاویه ±۶۰ درجه و تحمل بار باد مناسب کردهاند که میتواند در آینده نزدیک به کاهش وابستگی به واردات کمک کند و بازار داخلی را تقویت نماید.
بهرهوری و عملکرد نیروگاه خورشیدی به شدت وابسته به دقت و کیفیت طراحی سازههای نصب پنل است که نقش تعیینکنندهای در بهینهسازی زاویه تابش و کاهش سایهاندازی دارند. سازههای ردیاب با مکانیزمهای حرکتی پیشرفته، امکان تنظیم پیوسته پنلها در طول روز را فراهم کرده و افزایش تولید انرژی تا ۱۵ تا ۲۵ درصد نسبت به سازههای ثابت را ممکن میسازند.
با وجود پیشرفت قابل توجه در تولید داخلی سازههای ثابت خورشیدی با استانداردهای مطلوب، حوزه سازههای ردیاب هنوز به واردات وابسته است، اما توسعه نمونههای بومی توسط شرکتهای دانشبنیان ایرانی نوید کاهش این وابستگی و تقویت ظرفیت صنعت خورشیدی کشور را میدهد. انتخاب دقیق نوع سازه بر اساس شرایط اقلیمی، اقتصادی و فنی، کلید موفقیت پروژههای خورشیدی در کشور است.
ارسال نظر
آموزش خورشیدی