افت قابل توجه راندمان در سیستمهای خورشیدی خانگی پس از چند سال، مشکلی است که بسیاری از کاربران در کشور با آن مواجه میشوند. این کاهش کارایی، نه تنها تولید انرژی را کاهش میدهد، بلکه بازده سرمایهگذاری در پروژههای خورشیدی را نیز تحت تأثیر قرار میدهد و نیاز به نگهداری و اصلاح سیستم را افزایش میدهد. در ادامه، دلایل اصلی کاهش راندمان پس از سه سال، عوامل محیطی و فنی مؤثر و راهکارهای عملی برای حفظ عملکرد بهینه سیستمهای خورشیدی خانگی بررسی میشود.
این عوامل اصلیترین دلایل افت راندمان در سالهای اولیه هستند، بهویژه در شرایط محیطی کشور هستند. بیتوجهی به این عوامل میتواند باعث کاهش راندمان و کوتاه شدن عمر مفید سیستم خورشیدی شود.
در بسیاری از مناطق کشور، بهویژه شهرهای بزرگ و مناطق کویری، گرد و غبار و ذرات معلق هوا زیاد است. از آنجا که پنلها به صورت منظم شسته نمیشوند (ماهانه یا فصلی)، یک لایه پایدار روی سطح پنلها ایجاد میشود که جذب نور خورشید را کاهش داده و میتواند راندمان را بین ۵٪ تا ۲۰٪ کاهش دهد.
برای اطلاع بیشتر در این زمینه، مقاله «روشهای مختلف تمیز کردن پنلهای خورشیدی» در وبسایت دکتر سولار، به اهمیت تمیزکاری منظم پنلها و روشهای مختلف شستوشو (دستی، مکانیزه، بدون آب، رباتیک) براساس ظرفیت نیروگاه و شرایط اقلیمی در کشور پرداخته است.
عدم رعایت فاصله استاندارد (۱۰ تا ۱۵ سانتیمتر) بین پنل و سقف هنگام نصب باعث میشود گرمای تولیدشده در پشت پنل حبس شود. این امر دمای سلولها را به شدت افزایش داده و طبق ضریب حرارتی پنلها، توان تولیدی بهطور محسوس کاهش مییابد. در بلندمدت، این وضعیت میتواند به تخریب حرارتی زودرس منجر شود و عمر مفید پنلها را کاهش دهد.
برای آشنایی بیشتر با موضوع، مقاله «Understanding PV System Losses» منتشر شده در وبسایت Aurora Solar، به بررسی سه نوع از ضررهای واقعی در سیستمهای خورشیدی شامل آلودگی سطح پنلها، پوشش برفی و تخریب تدریجی سیستم میپردازد.
کیفیت پایین برخی تجهیزات یا نادیده گرفتن استانداردهای نصب، معمولاً در سالهای اول خود را نشان میدهد. بیتوجهی به کیفیت تجهیزات و استانداردهای نصب میتواند افت عملکرد را تسریع کرده و هزینه نگهداری و تعمیرات را افزایش دهد.
تمامی پنلها در سال اول حدود ۱% تا ۳% کاهش توان طبیعی دارند. اما استفاده از پنلهای با کیفیت پایین (Tier ۲ و Tier ۳) که قیمت کمتری دارند، باعث میشود نرخ کاهش سالانه آنها بالاتر از حد استاندارد (۰.۵% تا ۰.۸%) باشد. در نتیجه، پس از ۳ سال، افت کیفیت پنل میتواند بیش از ۵% باشد.
در این زمینه، مقاله «کاهش تولید برق سالانه در پنلهای خورشیدی مختلف چقدر است؟» در وبسایت دکتر سولار، نرخ افت تولید پنلها در طول زمان و راهکارهای کاهش آن را بررسی میکند. همچنین، مقاله «?How Long Will My Solar Panels Last» در وبسایت Dominion Energy Solutions به بررسی نرخ تخریب عملکرد پنلها میپردازد.
کابلهای غیراستاندارد یا با مقطع کم، شل شدن اتصالات MC۴ به دلیل انبساط و انقباض حرارتی مکرر و عدم حفاظت صحیح از ترمینالها در برابر رطوبت، منجر به افزایش مقاومت الکتریکی و تلفات توان اهمی میشود. در بدترین حالت، این موارد میتوانند ایجاد جرقه و خطر آتشسوزی را به دنبال داشته باشند.
مشکلات نرمافزاری یا سختافزاری در اینورترهای بیکیفیت باعث میشود که اینورتر نتواند بهطور دقیق نقطه تولید حداکثر توان را پیدا کند. نتیجه این است که اینورتر در طول ساعات تابش بهینه کار نمیکند و بخش قابل توجهی از توان پنلها هدر میرود.
عدم رعایت اصول طراحی و نصب صحیح در مراحل اولیه، کاهش طولانیمدت راندمان و افزایش نیاز به تعمیر و نگهداری سیستم را به دنبال دارد اشتباهات اولیه در طراحی سیستم که با گذشت زمان مشکلات جدی ایجاد میکنند، عبارتند از:
در بسیاری از پشتبامهای خانگی، موانعی مانند آنتن تلویزیون، دودکش یا درختان باعث ایجاد سایههای جزئی روی پنلها میشوند. در سیستمهای متصل سری (String Inverter)، این سایه میتواند تولید کل رشته پنلها را مختل کند. نتیجه آن کاهش راندمان سیستم است که بسته به موقعیت خورشید، در ساعات مختلف روز تشدید میشود.
اگر پنلها با زاویهای کاملاً مسطح (شیب صفر درجه) نصب شوند، چه به خاطر سهولت نصب و چه به دلیل عدم رعایت زاویه بهینه برای حداکثر تولید سالانه، تولید انرژی کمتر از حد انتظار خواهد بود. علاوه بر این، شستوشوی طبیعی پنلها توسط باران به درستی انجام نمیشود و مشکل گرد و غبار را تشدید میکند.
برای بررسی اشتباهات متداول در طراحی رشتههای سری و موازی پنلهای خورشیدی، مقاله «خطاهای رایج در آرایش سری و موازی پنلهای خورشیدی و تأثیر آن بر عملکرد سیستم» در وبسایت دکتر سولار در دسترس است.
رعایت دقیق راهکارهای نگهداری، نصب و مانیتورینگ، کلید جلوگیری از کاهش عملکرد سیستمهای خورشیدی و حفظ تولید انرژی در طولانیمدت است. برای جلوگیری از افت راندمان پس از سه سال، رعایت اقدامات زیر ضروری است:
پنلها باید حداقل ۲ تا ۴ بار در سال شسته شوند و اتصالات کابلها بهطور دورهای توسط متخصص بررسی و محکم شوند تا از افت عملکرد و مشکلات الکتریکی جلوگیری شود. بهویژه، بازدیدهای ترموگرافی (Thermal Imaging) دورهای از اتصالات و جعبههای اتصال (Combiner Boxes) میتواند شلشدگیها و پدیده نقاط داغ (Hot spots) را که نشاندهنده افزایش مقاومت و تلفات اهمی هستند، در مراحل اولیه شناسایی کند.
برای بررسی اصول و روشهای نگهداری و تعمیر پنلهای خورشیدی، مقاله «نکات کلیدی در تعمیر و نگهداری پنلهای خورشیدی» در وبسایت دکتر سولار، اطلاعات مفیدی ارائه میدهد.
نصب سیستمهای مانیتورینگ که امکان پایش عملکرد پنلها در سطح رشته (String) را فراهم میکنند، به اپراتور اجازه میدهد نقاط با افت تولید را سریع شناسایی و اقدامات اصلاحی لازم را انجام دهد. این سیستمها با مقایسه عملکرد واقعی با عملکرد مورد انتظار و محاسبه نسبت عملکرد (PR)، هرگونه انحراف ناشی از آلودگی یا نقص اینورتر را بلافاصله گزارش میدهند.
سرمایهگذاری اولیه برای خرید پنلهای با کیفیت بالا (Tier ۱) با نرخ تخریب سالانه تضمینشده کمتر از ۰.۵% پس از سال اول، از افت راندمان در سالهای اولیه جلوگیری میکند. پنلهای Tier ۱ تحت فرآیندهای کنترل کیفیت سختگیرانه قرار میگیرند و مقاومت بهتری در برابر پدیدههای تخریبی مانند PID و LID از خود نشان میدهند.
اطمینان از تهویه کافی در پشت پنل و رعایت زاویه نصب بهینه برای منطقه جغرافیایی، باعث کاهش دمای عملیاتی و بهبود تولید انرژی میشود. حفظ حداقل فاصله ۱۰ تا ۱۵ سانتیمتر از سطح نصب برای ایجاد جریان همرفتی طبیعی، دمای سلول را در پیک تولید تا ۱۰ درجه سانتیگراد کاهش داده و مستقیماً به جبران افت توان حرارتی کمک میکند.
در صورت وجود سایه جزئی و دائمی، استفاده از بهینهسازها (Optimizers) یا میکرو اینورترها (Micro-Inverters) میتواند تأثیر سایه روی تولید کل سیستم را به حداقل برساند. این تجهیزات با انجام ردیابی مستقل نقطه حداکثر توان (MPPT) برای هر پنل، تضمین میکنند که پنلهای تحت سایه، تولید پنلهای دیگر در همان رشته (String) را کاهش ندهند.
افت قابل توجه راندمان در بسیاری از سیستمهای خورشیدی خانگی در کشور، معمولاً پس از حدود ۳ سال بهرهبرداری مشاهده میشود و بازدهی مالی و تولید انرژی را کاهش میدهد. دلایل اصلی این پدیده به سه دسته عمده تقسیم میشوند:
• عوامل محیطی: انباشت گرد و غبار و آلودگی روی سطح پنلها، بهویژه در مناطق کویری و شهری، در صورتی که پنلها بهطور منظم (ماهانه یا فصلی) شستوشو نشوند، جذب نور خورشید را بین ۵٪ تا ۲۰٪ کاهش میدهد. علاوه بر این، عدم رعایت فاصله استاندارد نصب (۱۰ تا ۱۵ سانتیمتر) بین پنل و سقف باعث حبس گرما و افزایش شدید دمای سلولها میشود که منجر به افت محسوس توان تولیدی مطابق ضریب حرارتی و تخریب حرارتی زودرس پنلها در بلندمدت میگردد.
• مشکلات فنی و کیفی تجهیزات: استفاده از پنلهای با کیفیت پایین (Tier ۲ و Tier ۳) باعث افزایش نرخ تخریب سالانه و افت کیفیت بیش از ۵٪ پس از ۳ سال میشود. همچنین، کابلهای غیراستاندارد و شل شدن اتصالات MC۴ موجب افزایش مقاومت الکتریکی و خطر آتشسوزی میگردد. ایرادات در اینورترهای بیکیفیت نیز باعث هدر رفت توان تولیدی در ساعات اوج تابش میشود.
• خطاهای نصب و طراحی: وجود سایههای جزئی مانند دودکش و آنتنها بر روی پنلها در سیستمهای سری (String Inverter) باعث کاهش شدید تولید کل رشته پنلها میشود. همچنین، نصب پنلها با شیب صفر یا زاویه نامناسب، علاوه بر کاهش تولید سالانه، شستوشوی طبیعی توسط باران را مختل کرده و مشکل گرد و غبار را تشدید میکند.
راهکارهای کلیدی برای حفظ راندمان:
برای حفظ راندمان سیستم خورشیدی خانگی، شستوشوی منظم پنلها (۲ تا ۴ بار در سال) و بررسی اتصالات توسط متخصص ضروری است. استفاده از پنلهای باکیفیت (Tier ۱)، نصب صحیح با تهویه مناسب (فاصله ۱۰ تا ۱۵ سانتیمتر) و مدیریت سایه با بهینهساز یا میکرو اینورترها از دیگر راهکارها هستند.
ارسال نظر
آموزش خورشیدی