نقش سنسور تابش و بازتاب نور در ارزیابی راندمان نیروگاه خورشیدی

در بهره‌برداری از نیروگاه‌های خورشیدی، سنجش شرایط واقعی تابش خورشید و بازتاب سطح زمین یا پنل‌ها نقش مهمی در تحلیل راندمان و صحت‌سنجی عملکرد سیستم دارد. سنسور‌های تابش و بازتاب نور داده‌هایی فراهم می‌کنند که امکان مقایسه تولید واقعی با مقادیر پیش‌بینی‌شده، تشخیص خطا‌ها و ارزیابی کیفیت طراحی را ممکن می‌سازد. در ادامه، نقش تخصصی این سنسور‌ها در ارزیابی راندمان نیروگاه خورشیدی بررسی می‌شود.

اهمیت سنجش تابش خورشید (GHI/POA)

پایش لحظه‌ای تابش خورشید، چه به‌صورت کلی (GHI) و چه در صفحه آرایه (POA)، اساسی‌ترین پارامتر برای درک عملکرد نیروگاه خورشیدی است. سنجش دقیق تابش خورشید، اطلاعات ضروری برای تحلیل بازدهی واقعی سیستم و مقایسه عملکرد با شرایط استاندارد را فراهم می‌آورد. در این زمینه، در مقاله‌ای با عنوان «سیستم‌های جمع‌آوری اطلاعات و مدیریت در نیروگاه خورشیدی؛ کلید بهره‌برداری هوشمند» در وب‌سایت دکتر سولار، به نقش حیاتی داده‌های تابشی در سامانه‌های نظارت و کنترل بلادرنگ (SCADA) و نحوه انتقال آن‌ها از سنسورها به مرکز کنترل پرداخته شده است.

• تعیین انرژی ورودی واقعی به سیستم: سنسور‌های تابش (پیرانومتر) دقیقاً مشخص می‌کنند که چه میزان انرژی خورشیدی به سیستم وارد شده است و این داده‌ها امکان بررسی عملکرد واقعی سیستم را در مقایسه با پیش‌بینی‌ها فراهم می‌آورد.

• امکان مقایسه با شرایط استاندارد (STC): این داده‌ها به مهندسان اجازه می‌دهند تا توان تولیدی واقعی اینورتر‌ها و ماژول‌ها را با توان نامی آنها (که در شرایط استاندارد آزمایش می‌شوند) مقایسه کنند.

• تشخیص کاهش راندمان ناشی از عوامل خارجی: تفاوت بین تابش ورودی و توان خروجی، امکان تشخیص سریع کاهش راندمان ناشی از عواملی چون:

• گردوغبار (Soiling) روی پنل‌ها.

• ابرناکی یا سایه‌های ناخواسته.

• کاهش عملکرد داخلی تجهیزات.

• مبنای محاسبه شاخص عملکرد (PR): مهم‌ترین شاخص فنی-مالی هر نیروگاه، نسبت عملکرد (PR) است که دقیقاً بر مبنای داده‌های تابش ورودی محاسبه می‌شود و این شاخص به مهندسان کمک می‌کند تا کارایی سیستم را در برابر شرایط واقعی سنجیده و بهبود بخشند.

نقش حیاتی سنسور بازتاب نور (Albedometer) در بهره‌برداری نیروگاه خورشیدی

آلبیدو (Albedo) به معنای بازتاب نور خورشید از سطح زمین یا محیط اطراف است. در سال‌های اخیر، با افزایش استفاده از ماژول‌های دوطرفه (Bifacial)، اندازه‌گیری آلبیدو اهمیت دوچندانی یافته است. در مقاله‌ای با عنوان «پنل‌های خورشیدی دوطرفه چه مقدار برق بیشتری تولید می‌کنند؟» در وب‌سایت دکتر سولار، به عملکرد و مزایای پنل‌های دوطرفه و نقش آلبیدو در افزایش تولید انرژی پرداخته شده است. همچنین، در مقاله‌ای با عنوان «How to measure albedo for bifacial PV» منتشر شده توسط Hukseflux، روش‌ها و نکات فنی اندازه‌گیری آلبیدو و نحوه تأثیر آن بر طراحی و صحت‌سنجی عملکرد نیروگاه‌های خورشیدی بررسی شده است.

• اندازه‌گیری بازتاب نور از سطح: سنسور‌های آلبیدو (آلبیدومتر) با اندازه‌گیری تابش رو به بالا، سهم نوری که از زمین، برف یا سطوح دیگر بازتاب و توسط پشت پنل‌ها جذب می‌شود را تعیین می‌کنند.

• اهمیت ویژه در نیروگاه‌های با پنل دوطرفه (Bifacial): در این نیروگاه‌ها، تولید انرژی به‌طور مستقیم وابسته به کیفیت و میزان بازتاب زمین (آلبیدو) است. پایش دقیق آن، کلید صحت‌سنجی تولید ماژول‌های دوطرفه است.

• ارزیابی سهم تابش غیرمستقیم در تولید: این سنسور کمک می‌کند تا سهم تابش منتشر شده (Diffuse) و بازتابی در محاسبات تولید لحاظ شود و با توجه به تغییرات محیطی، به افزایش بهره‌وری سیستم کمک کند.

• بهینه‌سازی طراحی و آرایش پنل‌ها: داده‌های بلندمدت آلبیدو می‌توانند به بهینه‌سازی ارتفاع نصب و زاویه پنل‌ها در طرح‌های آینده کمک کنند تا بیشترین بازتاب جذب شود و این به افزایش تولید انرژی در شرایط مختلف آب‌و‌هوایی منجر خواهد شد.

استفاده عملیاتی از داده‌های تابش و بازتاب نور

ترکیب داده‌های تابش و بازتاب نور، یک دیدگاه جامع و دقیق برای ارزیابی راندمان و مدیریت ریسک نیروگاه ارائه می‌دهد. این داده‌ها امکان شبیه‌سازی دقیق‌تر از تولید انرژی، شناسایی تلفات سیستم و پیش‌بینی‌های مالی و فنی را فراهم می‌کند.

• محاسبه دقیق انرژی مورد انتظار: با لحاظ کردن بازتاب نور، شبیه‌سازی‌ها به واقعیت نزدیک‌تر شده و رقم تولید انرژی مورد انتظار، دقیق‌تر محاسبه می‌شود.

• شناسایی دقیق تلفات سیستم: با دانستن ورودی دقیق و خروجی واقعی، مهندسان می‌توانند به تفکیک، تلفات حرارتی، الکتریکی و تلفات ناشی از آلودگی را شناسایی کنند.

• افزایش دقت در گزارش‌های ارزیابی و مالی: گزارش‌های فنی که بر اساس داده‌های دقیق تابش و بازتاب نور تنظیم شوند، قابلیت تأمین مالی (Bankability) پروژه را افزایش داده و ریسک سرمایه‌گذاری را کاهش می‌دهند.

• صحت‌سنجی مدل‌های شبیه‌سازی (PVsyst, Helioscope): این داده‌ها، ورودی‌های لازم برای کالیبره کردن مدل‌های شبیه‌سازی را فراهم می‌کنند و تضمین می‌کنند که عملکرد نیروگاه در مقایسه با پیش‌بینی‌های مدل، قابل اعتماد است.

• بهینه‌سازی عملیات و نگهداری (O&M): پایش مداوم این شاخص‌ها، مبنایی برای تصمیم‌گیری در مورد زمان بهینه تمیز کردن پنل‌ها یا بازرسی‌های دوره‌ای می‌شود و هزینه عملیاتی را کاهش می‌دهد.

جمع‌بندی

سنسور‌های تابش (GHI/POA) و بازتاب نور (Albedometer) ابزار‌های زیربنایی برای مدیریت فنی و مالی نیروگاه‌های خورشیدی مدرن هستند. سنجش دقیق این دو پارامتر، انرژی ورودی واقعی سیستم را تعیین کرده و مبنای محاسبه شاخص حیاتی نسبت عملکرد (PR) را فراهم می‌آورد.به‌ویژه در نیروگاه‌های مجهز به پنل‌های دوطرفه (Bifacial)، داده‌های آلبیدو برای صحت‌سنجی تولید اضافی از پشت پنل‌ها و بهینه‌سازی طراحی ضروری است. 

در نهایت، ترکیب این داده‌های محیطی، امکان شناسایی دقیق تلفات سیستم، کالیبره کردن مدل‌های شبیه‌سازی (مانند PVsyst) و کاهش ریسک کلی سرمایه‌گذاری را برای بهره‌برداری بلندمدت و سودآور فراهم می‌سازد.