اثر گردوغبار بر عملکرد سیستمهای خورشیدی یکی از چالشهای بزرگ در مناطق خشک و نیمهخشک کشور است. این پدیده به دلیل رسوب ذرات ریز مانند ریزگردها، شن و ماسه روی سطح شیشه پنلهای فتوولتائیک ایجاد میشود و میتواند تأثیر زیادی بر عملکرد سیستم داشته باشد.
لایه گردوغبار که روی پنلها تجمع میکند، میتواند باعث افت قابل توجهی در عملکرد سیستم شود. در شرایطی که آلودگی بالا باشد و شستوشوی پنلها بهطور منظم انجام نشود، این کاهش عملکرد میتواند به ۴۰ تا ۶۰ درصد از توان نامی سیستم برسد.
تجمع غیر یکنواخت آلودگی، بهویژه در قسمتهای پایین و لبههای پنل، باعث سایهافتادگی جزئی میشود. این مشکل باعث ایجاد پدیده نقاط داغ (Hot Spots) میشود که به سلولهای خورشیدی آسیب حرارتی وارد میکند و میتواند موجب تخریب دائمی در عملکرد پنلها شود.
وجود گردوغبار روی سطح شیشه، ضریب انتقال نور را کاهش میدهد و بازتاب نور را افزایش میدهد. این تغییرات بهطور مستقیم بر بازدهی تبدیل انرژی تأثیر منفی میگذارد و کارایی پنلها را در تبدیل نور به برق کاهش میدهد.
برای اطلاعات بیشتر درباره اثر آلودگی سطح پنلهای خورشیدی و راهکارهای کاهش آن، مقاله «Analysis of Soiling Loss in Photovoltaic Modules» در مجله Sustainability مرجع معتبری است.
مدیریت آلودگی نیازمند انتخاب روشهای مناسب با توجه به بحران منابع آب در کشور و نوع ذرات آلودگی است. این روشها باید به گونهای طراحی شوند که هم از لحاظ کارایی و هم از نظر صرفهجویی در منابع، بهینه باشند.
استفاده از آب فاقد یونها و مواد معدنی اهمیت بسیاری دارد. آب دیونیزه مانع از تشکیل لکههای سفید ناشی از رسوب آهک و نمک میشود و از چسبندگی بیشتر آلودگیها جلوگیری میکند. این اقدام همچنین به حفظ عملکرد طولانیتر پنلهای خورشیدی کمک میکند.
برای نیروگاههای مگاواتی، استفاده از رباتهای شستوشوی مکانیزه (که معمولاً با مکانیزمهای خشک یا حداقل مصرف آب کار میکنند) میتواند در کاهش هزینههای عملیاتی (OPEX) و بهینهسازی مصرف آب بسیار مؤثر باشد. این سیستمها علاوه بر بهینهسازی مصرف منابع، ایمنی پرسنل را نیز حفظ میکنند و کارایی سیستمهای خورشیدی را به حداکثر میرسانند.
شستوشوی پنلها باید بر اساس دادههای دقیق سنسورهای آلودگی و با توجه به وضعیت آلودگی محیطی انجام شود. تنظیم دورههای شستوشو باید به صورت بهینهشده باشد. بهطور کلی، شستوشوی روتین باید در ساعات غروب یا شب انجام گیرد تا از ایجاد شوک حرارتی به پنلها جلوگیری شود.
برای اطلاعات بیشتر، مقاله «روشهای مختلف تمیز کردن پنلهای خورشیدی» در وبسایت دکتر سولار، به بررسی اهمیت تمیزکاری منظم پنلها، روشهای مختلف شستوشو (دستی، مکانیزه، بدون آب، رباتیک) و نکات اقتصادی مرتبط با آن میپردازد.
استفاده از فناوریهای پیشگیرانه در ساختار پنلهای خورشیدی میتواند مقاومت سیستم را در برابر آلودگیها افزایش داده و عملکرد پایدار آن را حفظ کند. این اقدامات پیشگیرانه بهویژه در مناطق خشک و کویری که گردوغبار شدید است، نقش مهمی در کاهش نیاز به نگهداری و افزایش طول عمر مفید پنلها ایفا میکنند.
اعمال پوششهای نانوساختار بر روی سطح شیشه پنلها، معمولاً بر پایه مواد (مانند دیاکسید سیلیکون و دیاکسید تیتانیوم) میتواند خواص آبگریز به سطح بدهد. این پوششها با کاهش انرژی چسبندگی ذرات، فرآیند دفع آلودگی را تسهیل کرده و مانع از تجمع گرد و غبار و ذرات ریز روی سطح پنلها میشوند. در نتیجه، پنلها نیاز کمتری به شستوشو پیدا میکنند و عملکرد آنها بهطور چشمگیری بهبود مییابد.
در مناطق ساحلی شمالی و جنوبی ایران که آلودگی گردوغبار همراه با رطوبت و نمک موجود است، استفاده از فریمها و پوششهای مقاوم در برابر خوردگی بسیار ضروری است. این پوششها معمولاً از آلیاژهای خاص ساخته میشوند و از تخریب فیزیکی و شیمیایی ماژولها جلوگیری میکنند. این فناوری باعث افزایش طول عمر سیستمهای خورشیدی و بهبود کارایی آنها در محیطهای دشوار میشود.
در طراحی سیستمهای خورشیدی، برای مقابله با پدیده گردوغبار، باید از روشها و راهکارهای فعال استفاده شود تا عملکرد سیستم بهینه باقی بماند. این طراحی هوشمندانه به کاهش تجمع گردوغبار، بهبود تولید انرژی و افزایش طول عمر پنلها کمک میکند.
در مناطق کویری و پرگرد و غبار، زاویه شیب نصب پنلها باید کمی تندتر از حالت ایدهآل برای تولید انرژی باشد. این زاویه تندتر به نیروی جاذبه کمک میکند تا ذرات گردوغبار به راحتی از سطح پنلها سرازیر شده و از تجمع آنها جلوگیری کند. تأثیر اقلیم منطقه در مرحله طراحی، در مقاله «تأثیر اقلیم منطقه بر طراحی اولیه نیروگاههای خورشیدی» در وبسایت دکتر سولار بررسی شده است.
سیستمهای ردیاب خورشیدی علاوه بر اینکه بهرهبرداری از تابش خورشیدی را افزایش میدهند، میتوانند در زمانهای خاموشی سیستم، پنلها را در وضعیت عمودی (Stow Position) قرار دهند. این وضعیت عمودی کمترین سطح مقطع را در معرض طوفانهای گردوغبار قرار میدهد و از آسیب به پنلها جلوگیری میکند.
اگرچه دمای بالا خود به عنوان یک عامل مجزا باعث کاهش عملکرد پنلها میشود، اما تجمع گردوغبار نیز میتواند جذب حرارت توسط پنلها را افزایش دهد. طراحی سیستمهای تهویه مناسب زیر پنلها برای کاهش دمای عملیاتی سلولهای خورشیدی و بهبود بازدهی سیستم ضروری است. این سیستمها با کاهش دما به بهبود عملکرد و افزایش عمر مفید پنلها کمک میکنند.
بررسی تأثیر دمای گرم تابستان بر راندمان پنلها در مقاله «تأثیر دمای گرم تابستان بر راندمان پنلهای خورشیدی» در وبسایت دکتر سولار آمده است.
برای حفظ قابلیت اطمینان و طول عمر مفید پنلهای خورشیدی در شرایط سخت محیطی کشور، اجرای یک برنامه نگهداری و تعمیرات پیشگیرانه ضروری است. اجرای برنامه نگهداری منظم و بازدیدهای دورهای، علاوه بر پیشگیری از خرابیهای احتمالی، به کاهش اثرات تجمع گردوغبار و حفظ راندمان سیستمهای خورشیدی کمک میکند.
کارشناسان بخش نگهداری و تعمیرات (O&M) باید به صورت دورهای، علاوه بر بررسی وضعیت آلودگی و تمیزی فیزیکی پنلها، سلامت الکتریکی سایر اجزای سیستم را نیز ارزیابی کنند. این بازدیدها شامل موارد زیر میشود:
• بازرسی بصری: شناسایی ترکها یا نقاط داغ (Hot Spot) که ممکن است باعث خرابی پنلها شوند.
• تست عملکرد اینورترها: ارزیابی کارایی اینورترها برای اطمینان از تبدیل صحیح انرژی خورشیدی به برق.
• بررسی اتصالات و کابلکشی: مطمئن شدن از سلامت اتصالات و کابلها برای جلوگیری از افتهای مقاومتی که میتوانند باعث کاهش عملکرد شوند.
ارتقاء سطح دانش فنی پرسنل و کاربران محلی در زمینه پروتکلهای صحیح شستوشو (شامل زمانبندی، ابزار و مواد مجاز) و آگاهی از ریسکهای عملیاتی ناشی از گرد و غبار، از اقدامات کلیدی برای حفظ عملکرد سیستم است. این آموزشها بهویژه برای سیستمهای خورشیدی در مقیاسهای کوچک و بزرگ، نقش مهمی در پیشگیری از مشکلات و افزایش طول عمر سیستم ایفا میکند.
عملکرد پنلهای خورشیدی در مناطق پرگردوغبار کشور، بهویژه در نواحی خشک و کویری، با چالشهای زیادی روبهرو است. گردوغبار میتواند باعث کاهش توان تولیدی، آسیب حرارتی و تغییر خواص نوری پنلها شود که در نتیجه هزینهها و عمر مفید سیستمها را تحت تأثیر قرار میدهد.
برای مقابله با این مشکلات، استفاده از روشهای شستوشوی مناسب مانند آب دیونیزه، تنظیم دورههای شستوشو بر اساس سنسورهای آلودگی و استفاده از سیستمهای رباتیک میتواند مؤثر باشد. همچنین، پوششهای ضد آلودگی نانو و پنلهای مقاوم در برابر خوردگی به بهبود عملکرد سیستمها کمک میکنند.
در طراحی سیستمها، تنظیم زاویه شیب پنلها و همچنین استفاده از ردیابها و سیستمهای خنکسازی میتواند تأثیرات منفی گردوغبار را کاهش دهد.
این اقدامات باعث بهبود کارایی، کاهش هزینههای عملیاتی و حفظ عملکرد سیستمهای خورشیدی در مناطق پرگردوغبار کشور میشود.
ارسال نظر
آموزش خورشیدی