سیستمهای خورشیدی در کشورمان از تابش عالی خورشید بهرهمند هستند، اما عملکرد آنها بسیار تحت تأثیر عوامل محلی و اقلیمی قرار دارد. چالشهایی مانند گرد و غبار، گرمای بالا، آلودگی شهری و سایه موانع میتوانند بازدهی و طول عمر سیستمها را کاهش دهند. در نتیجه، بسیاری از پروژهها راندمانی کمتر از ظرفیت اسمی خود دارند و هزینههای نگهداری افزایش مییابد. در ادامه، چهار عامل کلیدی که به ترتیب بیشترین تأثیر را بر عملکرد سیستمهای خورشیدی در کشور دارند، بررسی میشود.
آلودگی و کثیف شدن سطح پنلهای خورشیدی، یکی از اصلیترین و رایجترین عواملی است که باعث کاهش عملکرد سیستمهای خورشیدی در بیشتر مناطق کشور میشود. این مشکل بهویژه در مناطق مرکزی، کویری و کلانشهرها بسیار مشهود است.
توفانهای گرد و غبار فصلی و ذرات معلق موجود در هوا (مثل PM2.5 و PM10) که بهطور عمده از آلودگیهای صنعتی و ترافیکی ناشی میشوند، یک لایه پایدار روی سطح پنلهای خورشیدی ایجاد میکنند. این لایه از شیشه پنلها عبور کرده و عملکرد آنها را مختل میکند.
این لایه گرد و غبار مانع از تابش کامل نور خورشید به سلولهای خورشیدی میشود. بسته به میزان آلودگی و مدت زمانی که از آخرین شستوشو گذشته است، این لایه میتواند تا ۵% تا ۲۰% از توان تولیدی سیستم را کاهش دهد.
برای بررسی اثر رسوب گرد و غبار بر عملکرد پنلهای خورشیدی در مناطق بیابانی کشور، مقاله «Dust Deposition Effect on Solar Photovoltaic Panels in Iran's Desert Environment» که در ResearchGate منتشر شده است، مرجع معتبری است.
ترکیب گرد و غبار با رطوبت، بهویژه در مناطق ساحلی و شمالی، میتواند لایهای چسبنده ایجاد کند که پاک کردن آن سختتر میشود. علاوه بر این، آلودگیهای موضعی مانند فضله پرندگان، میتوانند باعث ایجاد پدیده نقاط داغ (Hot Spots) در پنلها شوند که در نهایت منجر به تخریب دائمی سلولها میشود.
برای بررسی تکنیکها، ابزارها و برنامه نظافت پنلهای خورشیدی مقاله «روشهای مختلف تمیز کردن پنلهای خورشیدی» منتشر شده در وبسایت دکتر سولار، اطلاعات مفیدی ارائه میدهد.
با وجود تابش شدید خورشید در فلات مرکزی و جنوب ایران، دمای بالای هوا و گرمای محبوس شده در پشت پنلهای خورشیدی، میتواند تأثیر زیادی روی عملکرد سیستمها داشته باشد و راندمان آنها را به شدت کاهش دهد.
در تابستان، دمای سطح پنلها میتواند به ۶۵ تا ۸۰ درجه سلسیوس برسد. این افزایش دما مستقیماً با اثر حرارتی مرتبط است، چرا که پنل تنها بخش اندکی از انرژی خورشید را به برق تبدیل کرده و مابقی را به صورت گرما تلف میکند. این گرمای بالا، با افزایش جنبش الکترونها در سلول خورشیدی، باعث افزایش ولتاژ مدار باز (Voc) پنل و کاهش توان خروجی میشود.
در این دماها، پنلهای خورشیدی سیلیکونی معمولی ممکن است ۱۰% تا ۱۵% از توان نامی خود را از دست بدهند و این به معنای کاهش عملکرد در تولید انرژی است. این کاهش توان، به صورت مستقیم بر عملکرد اینورتر نیز تأثیر میگذارد؛ زیرا اینورتر برای ردیابی نقطه حداکثر توان (MPPT) با یک منحنی ولتاژ – جریان (V-I) نامطلوب مواجه میشود.
برای آشنایی بیشتر، تأثیرات افزایش دما در فصل تابستان بر عملکرد پنلها در مقاله «تأثیر دمای گرم تابستان بر راندمان پنلهای خورشیدی» در وبسایت دکتر سولار، بررسی شده است.
گرمای مداوم و شدید باعث افزایش نرخ تخریب طبیعی پنلها (Degradation) میشود. این مسئله همچنین میتواند عمر مفید قطعات الکتریکی سیستم (مثل اینورتر) را کوتاهتر کند و باعث کاهش عمر مفید سیستمهای خورشیدی شود. افزایش طولانیمدت دما، ریسک پدیدههای تخریبی مانند ترکهای ریز سلولی را افزایش میدهد.
برای بررسی نرخ افت تولید پنلهای خورشیدی در طول زمان و راهکارهای کاهش آن، مقاله «کاهش تولید برق سالانه در پنلهای خورشیدی مختلف چقدر است؟» در وبسایت دکتر سولار در دسترس است.
در نصبهای خانگی و پشت بامی، سایهاندازی ناشی از سازههای اطراف میتواند یک مشکل رایج و مهم باشد و در صورت عدم پیشبینی و طراحی صحیح، به کاهش قابلتوجه تولید انرژی در طول روز منجر شود.
سایههای ایجاد شده توسط دودکشها، آنتنها، جانپناهها و تجهیزات تهویه (مثل کولر یا داکت اسپلیت) در طول روز روی پنلها جابجا میشود. این سایهها میتوانند بهطور موقت و متناوب روی پنلها بیافتند. این سایهها، در پنلهای بزرگ، ریسک ایجاد پدیده نقاط داغ (Hot Spots) و آسیب دائمی به سلولهای تحت تأثیر سایه را افزایش میدهند.
در سیستمهای متصل به صورت سری (String Inverter)، سایه افتاده روی تنها یک پنل میتواند بهطور نامتناسبی باعث کاهش جریان تولیدی آن پنل شود و در نهایت باعث افت شدید راندمان کل رشته (String) شود. این پدیده زمانی اتفاق میافتد که عملکرد پنل تحت سایه، توسط دیودهای بایپس نیز بهطور کامل جبران نشود.
این مشکل بهویژه در فصول پاییز و زمستان، زمانی که زاویه تابش خورشید پایینتر است، شدت بیشتری پیدا میکند و میتواند باعث کاهش تولید انرژی تا ۳۰% تا ۵۰% در ساعات سایهاندازی شود. با توجه به حرکت آهسته سایه در این فصول، استفاده از تکنولوژی بهینهساز (Optimizer) در سطح ماژول، برای به حداکثر رساندن تولید باقیمانده سیستم حیاتی است.
برای بررسی پدیده سایهاندازی در نیروگاههای خورشیدی و راهکارهای فنی مقابله با آن، مقاله «تأثیر سایهاندازی بر راندمان نیروگاه خورشیدی» در وبسایت دکتر سولار منتشر شده است.
رطوبت و یونهای نمک در هوا باعث خوردگی سریعتر سازههای فلزی، اتصالات الکتریکی و سیمکشیها میشوند. این خوردگیها عمر مفید سیستم را کاهش میدهند و میتوانند مشکلات جدی برای عملکرد آن ایجاد کنند. برای کاهش این اثرات، استفاده از سازههای آلومینیومی آنودایز شده (Anodized Aluminum) و تجهیزات دارای درجه حفاظت (IP Rating) بالا مانند IP67 برای جعبههای اتصال و اینورترها ضروری است.
رطوبت و ولتاژ بالا در سیستم، پدیدهای به نام تخریب ناشی از پتانسیل (PID) را تسریع میکند. این پدیده یکی از دلایل اصلی افت راندمان ماژولهای خورشیدی در سالهای ابتدایی استفاده است. این تخریب به دلیل حرکت یونهای سدیم به داخل سلولها، باعث کاهش شدید ولتاژ و عملکرد پنل میشود و برای جلوگیری از آن، استفاده از پنلهای مقاوم به PID ضروری است.
برای مطالعه بیشتر در زمینه پدیده PID در پنلهای خورشیدی، مقاله «Potential Induced Degradation in Photovoltaic Modules» که در مجله Solar منتشر شده است، مرجع معتبری است.
ترکیب نمک با گرد و غبار، لایهای چسبنده روی پنلها ایجاد میکند که شستوشوی آن را سختتر از گرد و غبار خشک میکند و میتواند عملکرد پنلها را کاهش دهد. این لایههای چسبنده نیازمند شستوشوی مکرر با استفاده از آب خالص (Deionized Water) هستند، زیرا شستوشوی ساده با آب معمولی میتواند باعث تشدید باقیمانده نمکها شود.
عملکرد سیستمهای خورشیدی در ایران، با وجود تابش عالی خورشید، تحت تأثیر شدید عوامل محیطی و محلی قرار دارد. گرد و غبار و آلودگی هوا با ایجاد لایهای روی پنلها تابش خورشید را کاهش داده و علاوه بر افت تولید، با ترکیب با رطوبت و آلودگیهای موضعی مانند فضله پرندگان، ریسک پدیده نقاط داغ (Hot Spot) و تخریب سلولی را افزایش میدهند.
دمای عملیاتی بالا در فلات مرکزی و جنوب، با افزایش جنبش الکترونها، توان خروجی پنلها را تا ۱۰٪ تا ۱۵٪ کاهش داده و باعث کوتاهتر شدن عمر مفید تجهیزات الکتریکی میشود. سایهاندازی ساختمانها و موانع شهری، بهویژه در نصبهای پشتبامی، تولید کل رشتههای سری پنلها را تا ۳۰٪ تا ۵۰٪ کاهش میدهد.
رطوبت بالا و نمک موجود در مناطق ساحلی شمال و جنوب، موجب خوردگی سازهها و اتصالات الکتریکی شده و تخریب ناشی از پتانسیل (PID) را تسریع میکند که باعث افت شدید ولتاژ و عملکرد پنلها میشود. برای حفظ راندمان و طول عمر سیستمهای خورشیدی، شناسایی این عوامل و اجرای راهکارهایی مانند شستوشوی منظم، تهویه مناسب، استفاده از تجهیزات مقاوم در برابر PID و خوردگی و مدیریت سایه، در هر منطقه ضروری است.
ارسال نظر
آموزش خورشیدی