برای رسیدن به حداکثر راندمان و طول عمر ۲۰ تا ۲۵ ساله در نیروگاههای خورشیدی، سه عامل اصلی باید با هم هماهنگ باشند: کیفیت پنلها و اینورترها، طراحی مهندسی دقیق و اجرای فنی استاندارد. طراحی ضعیف میتواند مشکلاتی مانند پدیده نقاط داغ (Hot Spot)، کاهش راندمان ناشی از سایه جزئی و بروز پدیدههای تخریبی مثل PID ایجاد کند. در ادامه، عوامل مهندسی که بهطور مستقیم روی عملکرد، پایداری و ایمنی سیستمهای خورشیدی تأثیر میگذارند بررسی میشوند.
طراحی اصولی آرایه علاوه بر افزایش بازده انرژی، باعث کاهش استهلاک تجهیزات و بهبود پایداری عملکرد نیروگاه در شرایط متغیر نوری و آبوهوایی میشود. همچنین طراحی دقیق آرایه، امکان عیبیابی سریعتر و نگهداری آسانتر سیستم را در طول بهرهبرداری فراهم میکند.
بر اساس الزامات مطرحشده در مقالهٔ «الزامات پیمانکاری پروژههای نیروگاه خورشیدی طبق استانداردهای ساتبا»، طراحی و اجرای صحیح آرایهها باید توسط پیمانکاران دارای صلاحیت انجام شود تا تمامی جنبههای ایمنی، استانداردسازی و کنترل کیفیت در مراحل نصب و بهرهبرداری رعایت گردد.
• جهت و زاویه بهینه: پنلها باید بر اساس عرض جغرافیایی و هدف تولید انرژی (حداکثر تولید سالانه یا تمرکز بر ماههای پیک مصرف) جهتگیری و زاویهدهی شوند. در کشورمان، جهت جنوب جغرافیایی و زاویهای تقریباً برابر با عرض جغرافیایی منطقه بیشترین تولید سالانه را فراهم میکند. فاصله بین ردیفهای پنلها باید طوری تنظیم شود که در زمستان، وقتی خورشید پایینتر است، سایه پنلهای جلویی روی ردیفهای پشتی نیفتد. این فاصله معمولاً با استفاده از نرمافزارهای تخصصی مثل PVSyst محاسبه میشود.
• اثر سایهاندازی و دیودهای بایپس (Bypass Diodes): سایه جزئی، ناشی از درختان یا موانع مجاور میتواند جریان رشتههای پنل را کاهش دهد و مقاومت داخلی سلولهای سایهدار را افزایش دهد. این امر منجر به ایجاد پدیده نقاط داغ (Hot Spot) شده که ممکن است در طولانی مدت به ماژول خورشیدی آسیب برساند و حتی خطر آتشسوزی ایجاد کند. برای کاهش تأثیر سایه، در هر ماژول خورشیدی دیودهای بایپس (Bypass Diodes) تعبیه شدهاند تا جریان برق را از سلولهای در سایه عبور ندهند و مسیر جایگزین ایجاد کنند. همچنین استفاده از بهینهسازهای توان یا میکرواینورترها کمک میکند تا افت راندمان ناشی از سایه در هر پنل به حداقل برسد.
کیفیت طراحی و انتخاب ماژولها باید طوری باشد که در برابر پدیدههای تخریبی که عمر و کارایی سیستم را کاهش میدهند، مقاوم باشد. انتخاب ماژولهای استاندارد با گواهینامههای معتبر، نهتنها از افت راندمان جلوگیری میکند، بلکه پایداری طولانیمدت نیروگاه را نیز تضمین میکند.
مطابق تحلیلهای ارائهشده در مقاله «PID & LID: Devastating Phenomena for PV Plants» در وبسایت SinoVoltaics، دو پدیدهی تخریب ناشی از پتانسیل (PID) و تخریب ناشی از نور (LID) از عوامل اصلی افت عملکرد پنلهای خورشیدی در نیروگاهها هستند و انتخاب ماژولهای مقاوم در برابر این پدیدهها اهمیت بالایی دارد.
• تخریب ناشی از پتانسیل (PID): این پدیده زمانی رخ میدهد که ولتاژ DC زیاد بین سلول و فریم ارت شده ماژول وجود دارد که بهویژه در شرایط رطوبت و دمای بالا ایجاد میشود. PID باعث نشت یونها و کاهش توان خروجی تا ۳۰% میشود. برای جلوگیری از آین پدیده، باید از ماژولهای دارای گواهینامه ضد PID و اینورترهای مجهز به قابلیت مهار PID استفاده کرد.
• تخریب ناشی از نور (LID): افت اولیه توان در روزهای نخست قرارگیری پنل در معرض تابش خورشید، ناشی از واکنش بور - اکسیژن در سلولهای نوع P است؛ ولی در سلولهای نوع N، این اثر بهطور قابل توجهی کاهش یافته است. هنگام انتخاب ماژول، باید به رعایت استانداردهای IEC 61215 (عملکرد و دوام) و IEC 61730 (ایمنی) توجه کرد تا از کاهش راندمان اولیه جلوگیری شود.
برای نصب سیستم خورشیدی، رعایت الزامات فنی در طراحی سازه نگهدارنده و کابلکشی از اهمیت ویژهای برخوردار است. این مراحل، علاوه بر افزایش کارایی، ایمنی سیستم را نیز تضمین میکنند.
• استاندارد سازه نگهدارنده: سازه نگهدارنده پنلها باید مطابق استانداردهای ملی طراحی شود و توان تحمل وزن پنلها و فشارهای ناشی از باد و برف را داشته باشد. استفاده از پروفیلهای گالوانیزه گرم با ضخامت کافی و حداقل دو نقطه اتصال به شینه ارت برای هر بخش سازه ضروری است. همچنین، تهویه مناسب زیر پنلها اهمیت زیادی دارد، زیرا افزایش دما میتواند راندمان پنلها را تقریباً ۰.۴% برای هر درجه سانتیگراد کاهش دهد.
• کیفیت کابلکشی و اتصالات: استفاده از کابلهای PV-Wire با عایق دوبل و مقاوم در برابر اشعه UV و حرارت، همراه با کانکتورهای استاندارد MC۴ با درجه حفاظت IP67، ضروری است. سطح مقطع کابل باید بهگونهای انتخاب شود که افت ولتاژ در سمت DC کمتر از ۱% و در سمت AC کمتر از ۲% باشد. اتصالات غیر استاندارد میتوانند مقاومت اضافی ایجاد کنند، پدیده نقاط داغ (Hot Spot) به وجود آورند و خطر آتشسوزی را افزایش دهند.
اینورتر به عنوان هسته هوشمند سیستم خورشیدی، وظیفه تبدیل جریان مستقیم (DC) تولیدشده توسط پنلها به جریان متناوب (AC) که در شبکه قابل استفاده است، بر عهده دارد. کیفیت نصب اینورتر تأثیر زیادی بر عملکرد کلی و ایمنی سیستم دارد:
• انتخاب محل و تهویه: اینورتر باید در مکانی با تهویه مناسب نصب شود تا از رطوبت، تابش مستقیم خورشید و حرارت شدید محافظت شود. دمای بالای داخلی دستگاه میتواند راندمان تبدیل را کاهش دهد و عمر قطعات نیمههادی را کوتاه کند. همچنین، انتخاب درجه حفاظت مناسب (IP Rating)، معمولاً IP65 برای فضای باز، ضروری است.
• الزامات حفاظتی شبکه: برای سیستمهای متصل به شبکه (On-Grid)، رعایت استانداردهای حفاظتی از جمله قابلیت ضدجزیرهای (Anti-Islanding) بسیار مهم است. این ویژگی اطمینان میدهد که در صورت قطع برق شبکه، اینورتر بهطور خودکار تولید برق را متوقف میکند تا از آسیب به کارگران و تجهیزات شبکه جلوگیری شود.
• حفاظت در برابر افزایش ولتاژ: استفاده از دستگاههای حفاظت در برابر افزایش ولتاژ (SPD) در هر دو سمت DC و AC، از تجهیزات حساس در برابر نوسانات ناشی از صاعقه یا تغییرات ولتاژ شبکه محافظت میکند. نصب صحیح این سیستمها بهطور چشمگیری امنیت سیستم و شبکه را افزایش داده و ریسک آسیب به پنلها یا خود اینورتر را کاهش میدهد.
نگهداری و بهرهبرداری (O&M) بخش ضروری و تأثیرگذار در عملکرد یک سیستم خورشیدی است که مستقیماً بر بازدهی مالی آن تأثیر میگذارد. اجرای صحیح برنامههای نگهداری و پایش منظم، از بروز خرابیهای پیشبینینشده جلوگیری میکند.
در مقاله «لیست پیمانکاران مجاز نیروگاههای انشعابی فتوولتائیک + PDF» نیز تأکید شده است که انتخاب پیمانکاران دارای صلاحیت و ثبتشده در فهرست رسمی ساتبا، نقش تعیینکنندهای در اجرای درست فرآیندهای نصب، مانیتورینگ و نگهداری سیستم دارد.
• مانیتورینگ لحظهای: با استفاده از سیستمهای مانیتورینگ پیشرفته و بهینهسازهای توان یا میکرو اینورترها (Microinverters)، میتوان عملکرد هر پنل را بهطور لحظهای رصد کرد. این امکان بهویژه زمانی مهم است که مشکل جزئی مانند آلودگی محلی یا سایهاندازی رخ دهد. در این صورت، افت توان در سطح کل رشته محدود شده و مهندس قادر خواهد بود مشکل را بهسرعت شناسایی و رفع کند.
• حفظ راندمان تولید: تمیزکاری منظم پنلها، بهویژه در مناطق با گرد و غبار زیاد، برای جلوگیری از افت راندمان به دلیل آلودگی ضروری است. این افت میتواند بهطور چشمگیری، حتی تا ۲۰%، تولید برق را کاهش دهد.
• بازدید دورهای فنی: نگهداری شامل بازرسی سالانه از اتصالات الکتریکی برای اطمینان از سالم بودن و نبود شلشدگی، بررسی مقاومت سازه نگهدارنده در برابر خوردگی یا فشارهای محیطی، و کنترل عملکرد سیستم ارتینگ است. این اقدامات پیشگیرانه به حفظ راندمان تولید کمک کرده و از بروز خرابیهای ناگهانی و پرهزینه جلوگیری میکند.
کیفیت نصب و طراحی سیستمهای خورشیدی نقش حیاتی در راندمان، پایداری و طول عمر سیستم دارد. برای بهرهوری و دستیابی به طول عمر ۲۰ تا ۲۵ ساله، ضروری است که سه عامل کلیدی شامل کیفیت تجهیزات، طراحی مهندسی دقیق و نصب استاندارد با هم هماهنگ باشند. طراحی ضعیف میتواند مشکلاتی نظیر کاهش راندمان، نقاط داغ و پدیدههای تخریبی مانند PID را ایجاد کند که بر عملکرد سیستم و توجیهپذیری مالی پروژه تأثیر منفی میگذارد.
علاوه بر انتخاب تجهیزات با کیفیت، رعایت الزامات فنی در مراحل نصب نیز اهمیت دارد. از طراحی دقیق آرایه و بهینهسازی تابش گرفته تا توجه به جزئیات نصب اینورترها، کابلکشی، سازههای نگهدارنده و سیستمهای حفاظتی، همه این عوامل به حفظ کارایی و ایمنی سیستم کمک میکنند. پایش و نگهداری منظم سیستم با استفاده از مانیتورینگ پیشرفته و نگهداری پیشگیرانه میتواند به شناسایی مشکلات زودهنگام کمک کرده و از افت راندمان جلوگیری کند که در نتیجه، بازده مالی و طول عمر سیستم بهینه خواهد شد.
ارسال نظر
آموزش خورشیدی 
خبرهای مرتبط
