سیستم‌های خورشیدی فوتوولتائیک (PV) یکی از مهم‌ترین فناوری‌های انرژی تجدیدپذیر هستند که در بسیاری از کشور‌ها از جمله در ایران مورد استفاده قرار می‌گیرند. با توجه به تنوع اقلیمی کشور، عملکرد این سیستم‌ها در فصول مختلف و شرایط جوی متفاوت می‌تواند تغییرات قابل توجهی را تجربه کند. در فصل سرما و روزهای بارانی، سیستم‌های خورشیدی ممکن است با چالش‌هایی مانند کاهش تابش نور خورشید و تغییرات دما مواجه شوند. در ادامه، نحوه عملکرد سیستم‌های خورشیدی در فصل سرما و روزهای بارانی بررسی می‌شود.
پنل‌های خورشیدی برخلاف تصور رایج، در دما‌های پایین‌تر (فصل سرما) عملکرد بهتری دارند نسبت به دما‌های بالا (فصل تابستان). دو عامل اصلی که بر عملکرد این پنل‌ها تأثیر می‌گذارند، دما و تابش نور می‌باشند.
• اثر فیزیکی دما: کاهش دمای محیط باعث افزایش ولتاژ خروجی پنل‌های خورشیدی می‌شود. به بیان ساده، وقتی دما پایین می‌آید، مقاومت داخلی سلول‌های خورشیدی کاهش پیدا کرده و تلفات انرژی هم کم می‌شود.
• بهبود راندمان: طبق استاندارد‌های صنعتی، به ازای هر درجه سانتی‌گراد افزایش دما، بازده پنل خورشیدی حدود ۰.۲۵% تا ۰.۵% کاهش می‌یابد. بنابراین، با وجود اینکه ساعات آفتابی در فصل سرما کمتر است، دمای پایین باعث کاهش مقاومت داخلی و تلفات حرارتی می‌شود و در نتیجه، عملکرد پنل‌ها بهتر شده و کارایی سیستم به‌طور کلی افزایش می‌یابد.
در نگاه اول ممکن است تصور شود که باران تنها باعث کاهش تولید برق می‌شود، اما در واقع تأثیر آن بر سیستم‌های خورشیدی پیچیده‌تر از آن است و جنبه‌های مثبت و منفی توأمان دارد.
• اثر منفی (کاهش تابش): روزهای بارانی با کاهش شدید تابش مستقیم خورشید به دلیل پوشش ابر‌های ضخیم همراه است. در این شرایط، تولید انرژی به حداقل می‌رسد، زیرا تولید برق به شدت تابش مستقیم خورشید وابسته است.
• اثر مثبت (خودشویی): بارش باران می‌تواند باعث شست‌وشوی پنل‌ها شده و عملکرد آنها را به طرز چشمگیری بهبود بخشد، زیرا کاهش گرد و غبار و آلودگی‌های انباشته‌شده در سطح پنل‌ها موجب افزایش جذب نور می‌شود. در مناطقی که با مشکل گرد و غبار شدید مواجه هستند، این اثر شست‌وشو می‌تواند به افزایش بازدهی در روزهای پس از بارش و بازیابی عملکرد سیستم منجر شود. این موضوع در مقاله «تأثیر سایه‌اندازی بر راندمان نیروگاه خورشیدی» در وب‌سایت دکتر سولار، با تأکید بر کاهش اثرات منفی گرد و غبار و شست‌وشو در روزهای بارانی بررسی شده است.
چالش اصلی در فصل سرما، به‌ویژه در روزهای ابری و بارانی، کاهش تابش خورشید و کوتاه‌تر شدن ساعات روز می‌باشد. این شرایط مستقیماً بر میزان تولید برق خورشیدی تأثیر گذاشته و نیاز به تجهیزات با کارایی بالاتر را افزایش می‌دهد.
• وابستگی به نور پراکنده: در روزهای ابری و بارانی، تابش مستقیم خورشید تقریباً صفر می‌شود و پنل‌ها تنها از طریق نور پراکنده (Diffuse Light)، که توسط ابر‌ها پخش شده است، انرژی تولید می‌کنند. در این حالت، میزان تولید برق بسیار کمتر (گاهی تا یک‌دهم) از حالت تابش مستقیم خورشید است.
• نقش اینورتر‌ها و پنل‌های با کارایی بالا: برای به حداقل رساندن این افت، استفاده از پنل‌های خورشیدی با کارایی بالا در شرایط نور ضعیف (مانند فناوری‌های PERC و TOPCon که توانایی جذب طیف گسترده‌تری از نور را دارند) ضروری می‌باشد. همچنین، اینورترهای باکیفیت و پیشرفته با الگوریتم‌های MPPT، می‌توانند در این شرایط نور ضعیف، ولتاژ بهینه را با دقت بیشتری پیدا کرده و تولید برق را کمی بهبود بخشند. جزئیات این فناوری‌ها در مقاله «?Do Solar Panels Work in Bad Weather» در وب‌سایت Knack Energy، توضیح داده شده است.
در شرایطی که سرمای زمستان و بارش‌های متناوب می‌توانند کارایی سیستم‌های خورشیدی را تحت تأثیر قرار دهند، انتخاب تجهیزات مناسب نقشی تعیین‌کننده در حفظ عملکرد پایدار دارد. برای مقابله با شرایط جوی سرد و بارانی، انتخاب هوشمندانه تجهیزات بسیار مهم است.
• تکنولوژی پنل‌های خورشیدی: استفاده از پنل‌های خورشیدی با فناوری‌های پیشرفته‌تر (مانند PERC، TOPCon یا HJT) که برای شرایط خاص آب‌وهوایی، به‌ویژه عملکرد بهتر در نور ضعیف و ضریب دمایی پایین‌تر طراحی شده‌اند، تولید انرژی را در فصول سرد تضمین می‌کند.
• اینورترهای مقاوم: انتخاب اینورتر‌هایی با استاندارد‌های حفاظت IP بالا (حفاظت در برابر نفوذ) و توانایی تطابق با شرایط دمایی و رطوبتی بالا و پایین، برای اطمینان از عملکرد بهینه و طولانی‌مدت سیستم ضروری می‌باشد.
• طراحی مکانیکی: طراحی مناسب سیستم و استفاده از سازه‌های مقاوم برای جلوگیری از یخ‌زدگی، انسداد مسیر آب باران و آسیب به تجهیزات در شرایط دمای پایین و بارش برف سنگین در مناطق کوهستانی بسیار مهم است.
شرایط جغرافیایی هر منطقه و نحوه قرارگیری پنل‌ها نسبت به خورشید، از مهم‌ترین عوامل تعیین‌کننده در بازده سیستم‌های خورشیدی هستند. زاویه نصب پنل‌ها، عامل کلیدی در بهینه‌سازی تولید انرژی در فصول سرد است.
• زاویه بهینه زمستانی: در فصل‌های سرد، خورشید در ارتفاع پایین‌تری نسبت به افق قرار می‌گیرد. بنابراین، برای جذب بیشترین میزان تابش در این فصول، توصیه می‌شود زاویه نصب پنل‌ها نسبت به افق کمی تندتر از حالت بهینه سالانه تنظیم شود تا پرتو‌ها به صورت عمودی‌تری به سطح پنل بتابند و بازدهی افزایش یابد.
• تأثیر موقعیت جغرافیایی: مناطق شمالی و شمال غربی کشور به دلیل تابش کمتر و روزهای بارانی بیشتر در پاییز و زمستان، کاهش تولید انرژی بیشتری را تجربه می‌کنند. در مقابل، مناطق مرکزی و جنوبی کشور، حتی در فصل زمستان نیز به دلیل روزهای آفتابی متعدد، عملکرد بسیار قابل قبولی خواهند داشت. در مقاله «تأثیر اقلیم منطقه بر طراحی اولیه نیروگاه‌های خورشیدی» در وب‌سایت دکتر سولار، به‌طور دقیق به بررسی نحوه تأثیر شرایط اقلیمی مختلف مانند تابش، دما، رطوبت و باد بر طراحی نیروگاه‌های خورشیدی پرداخته شده است.
عملکرد پایدار نیروگاه‌های خورشیدی در فصل‌های سرد و بارانی، تنها با نگهداری صحیح تجهیزات امکان‌پذیر است. اقدامات پیشگیرانه و نگهداری منظم در شرایط جوی سرد و بارانی از اهمیت ویژه‌ای برخوردار است.
• پاکسازی و جلوگیری از انسداد: انجام تعمیرات و نگهداری منظم، به‌ویژه در جلوگیری از انباشت برف و یخ‌زدگی پنل‌ها، حیاتی می‌باشد. انباشت جزئی برف یا تجمع آلودگی در لبه‌های پنل می‌تواند پدیده‌ای به نام نقاط داغ (Hot Spot) ایجاد کند که علاوه بر کاهش عملکرد، به سلول‌ها آسیب می‌زند.
• بررسی‌های تخصصی: توصیه‌های کارشناسی شامل بررسی دوره‌ای اتصالات سیم‌کشی برای اطمینان از عدم نفوذ رطوبت، کنترل عملکرد اینورتر در شرایط دمای پایین، و بررسی سازه‌ها در برابر باد و برف سنگین برای پیشگیری از خرابی‌ها و کاهش عملکرد طولانی‌مدت سیستم می‌باشد.
عملکرد سیستم‌های خورشیدی در فصل‌های سرد و بارانی هرچند تحت تأثیر عواملی مانند کاهش شدت تابش و افزایش رطوبت قرار می‌گیرد، اما با رویکردی مهندسی می‌توان کارایی آنها را حفظ کرد. دمای پایین به بهبود ولتاژ خروجی و راندمان پنل‌ها کمک می‌کند، در حالی که بارش باران با تمیز کردن سطح آنها، جذب نور را افزایش می‌دهد.
انتخاب پنل‌ها و اینورترهای مقاوم، تنظیم زاویه نصب متناسب با شرایط جغرافیایی هر منطقه و نگهداری منظم سیستم، از مهم‌ترین اقداماتی است که پایداری و عملکرد بهینه سیستم‌های خورشیدی را در شرایط جوی سرد و بارانی حفظ می‌کند.
ارسال نظر
آموزش خورشیدی 
خبرهای مرتبط
