انرژی خورشیدی به عنوان یکی از منابع پایدار و تجدیدپذیر، در ایران با توجه به تابش خورشید مناسب، پتانسیل بالایی دارد. با این حال، استفاده گسترده از این انرژی در کشور با چالش‌های متعددی روبه‌رو است که می‌تواند به عملکرد و بهره‌وری سیستم‌های خورشیدی آسیب بزند. این مشکلات در ابعاد مختلف زیرساختی، اقلیمی، اقتصادی و فنی وجود دارد. در ادامه به بررسی این چالش‌ها و ارائه راه‌حل‌های عملیاتی برای رفع آنها پرداخته می‌شود.
قطع مکرر برق و نوسانات ولتاژ و فرکانس شبکه از بزرگترین تهدیدات برای سیستم‌های متصل به شبکه (On-Grid) هستند. این مشکلات موجب می‌شود که اینورتر‌های متصل به شبکه، که مطابق الزامات ایمنی (مانند IEC 62109) و قوانین جلوگیری از جزیره‌ای شدن باید پس از تشخیص قطعی برق از مدار خارج شوند، عملکرد خود را از دست بدهند. این موضوع باعث نقض هدف سیستم‌های خورشیدی برای تأمین برق خودمصرفی می‌شود.
• راه‌حل: استفاده از سیستم‌های هیبریدی (Hybrid) می‌تواند در این مواقع مؤثر باشد. سیستم‌های هیبریدی با ترکیب اینورتر‌های هیبریدی و سیستم‌های ذخیره‌سازی باتری (BESS)، می‌توانند عملکرد خود را در حالت ایزوله حفظ کنند و در مواقع قطعی برق، تداوم تأمین انرژی را برای بار‌های حیاتی تضمین کنند. همچنین، استاندارد IEEE 1547 برای اتصال سیستم‌های انرژی تجدیدپذیر به شبکه می‌تواند راهنمایی برای طراحی این سیستم‌ها باشد.
همچنین، هنگام طراحی در مناطق بادخیز، باید الزامات سازه‌ای به‌دقت رعایت شوند. در این زمینه، مقاله «راهنمای تخصصی طراحی سازه نیروگاه خورشیدی در مناطق بادخیز» در وب‌سایت دکتر سولار، به تحلیل بار باد، زاویه و جهت نصب، نوع مصالح و طراحی فونداسیون در مناطق دارای باد شدید می‌پردازد.
محدودیت‌های فنی موجود در شبکه‌های توزیع قدیمی مانند ترانسفورماتور‌ها و پست‌های برق که نمی‌توانند جریان توان دوطرفه را مدیریت کنند، مانع از تزریق انرژی خورشیدی به شبکه می‌شوند. این مشکل به‌ویژه برای نیروگاه‌های خورشیدی مقیاس بزرگ یا نصب‌های خانگی که به شبکه متصل می‌شوند، ایجاد چالش می‌کند.
• راه‌حل: سرمایه‌گذاری در به‌روزرسانی زیرساخت‌های شبکه و استفاده از شبکه‌های هوشمند (Smart Grid) می‌تواند این مشکل را برطرف کند. تقویت ترانسفورماتور‌ها و استفاده از سیستم‌های ذخیره‌سازی توزیع‌شده (ESS) برای کاهش بار لحظه‌ای در نقاط بحرانی شبکه، از دیگر راه‌حل‌هاست. برای تطابق با این تغییرات، استاندارد IEC 61850 که به مدیریت شبکه‌های هوشمند و ارتباطات در سیستم‌های توزیع می‌پردازد، بسیار مفید است.
در مناطق مرکزی و جنوبی کشور، انباشت گرد و غبار بر روی سطح پنل‌های خورشیدی باعث کاهش شدید نفوذ نور و کاهش تولید انرژی می‌شود. این مشکل به‌ویژه در مناطق مثل خوزستان و کرمان قابل مشاهده است، جایی که افت تولید انرژی تا ۴۰% نیز گزارش شده است. علاوه بر این، گرد و غبار خطر بروز پدیده نقاط داغ (Hot Spot) را افزایش می‌دهد که می‌تواند به آسیب‌های دائمی پنل‌ها منجر شود.
• راه‌حل: برای مقابله با این مشکل، تمیزکاری منظم پنل‌ها با استفاده از ربات‌ها یا سیستم‌های شست‌وشوی خودکار پیشنهاد می‌شود. همچنین، استفاده از پوشش‌های ضد گرد و غبار و ضد انعکاس می‌تواند به کاهش چسبندگی ذرات گرد و غبار به سطح پنل‌ها کمک کند. استاندارد IEC 61215 که تست‌های عملکرد پنل‌ها تحت شرایط محیطی مختلف را تنظیم می‌کند، به انتخاب تجهیزات مقاوم در برابر گرد و غبار و شرایط اقلیمی سخت کمک می‌کند.
در تابستان‌های داغ ایران، دمای عملکرد پنل‌ها به بیش از ۶۰ درجه سانتی‌گراد می‌رسد، که باعث کاهش شدید راندمان سیستم‌های خورشیدی می‌شود. افزایش دما باعث کاهش ۰.۴% راندمان به ازای هر درجه سانتی‌گراد افزایش دما می‌شود.
• راه‌حل: استفاده از پنل‌های خورشیدی با ضریب دمایی پایین و تکنولوژی‌های جدید مانند پنل‌های نیم سلولی (Half-cells) و دوطرفه (Bifacial) که مقاومت بهتری در برابر گرما دارند، می‌تواند به بهبود عملکرد سیستم‌ها در دما‌های بالا کمک کند. همچنین، تهویه مناسب و فاصله استاندارد پنل‌ها از سطح نصب برای کاهش دما و بهبود کارایی ضروری است. استاندارد IEC 61853 که به تست عملکرد پنل‌ها تحت شرایط دمایی مختلف می‌پردازد، می‌تواند در انتخاب تجهیزات مقاوم به دما کمک کند.
مقاله «رفع اثر مخرب گرد و غبار از روی سلول‌های فوتوولتاییک در نیروگاه‌های خورشیدی نصب‌شده در شهرها و روستاهای بیابانی» منتشر شده در پایگاه سیویلیکا، به‌طور جامع به روش‌های علمی و فنی کاهش اثر گرد و غبار، از جمله پوشش‌های ضدچسبندگی و سیستم‌های شست‌وشوی خودکار، پرداخته است.
افزون بر این، گرمای شدید تابستان‌های ایران باعث افت عملکرد پنل‌ها می‌شود. استفاده از پنل‌های نیم‌سلولی یا دوطرفه (Bifacial) با ضریب دمایی پایین و تهویه مناسب در طراحی می‌تواند مؤثر باشد. برای انتخاب تجهیزات مقاوم، مطالعه شرایط اقلیمی محل نصب اهمیت بالایی دارد؛ در همین زمینه مقاله «تأثیر اقلیم منطقه بر طراحی اولیه نیروگاه‌های خورشیدی» در وب‌سایت دکتر سولار، تأثیر تابش، دما، رطوبت و باد را بر طراحی نیروگاه‌ها بررسی می‌کند.
تغییرات مکرر در سیاست‌های سازمان انرژی‌های تجدیدپذیر و بهره‌وری برق (ساتبا) و عدم تضمین در تعدیل نرخ خرید برق با توجه به نوسانات ارزی و تورم، ریسک سرمایه‌گذاری در پروژه‌های خورشیدی را افزایش می‌دهد. این نوسانات، می‌تواند بازگشت سرمایه را غیرقابل پیش‌بینی کند.
• راه‌حل: برای مقابله با این چالش، اجرای قرارداد‌های بلندمدت خرید برق (PPA) با نرخ‌های تضمینی و مکانیسم‌های تعدیل سالانه (مبتنی بر تورم و شاخص‌های ارزی) می‌تواند اعتماد سرمایه‌گذاران را جلب کند و بازگشت سرمایه را پیش‌بینی‌پذیرتر کند.
هزینه بالای تجهیزات خورشیدی، که غالباً وارداتی هستند، یکی از بزرگترین چالش‌ها برای سرمایه‌گذاران خرد و خانوار‌ها است. علاوه بر این، حذف ارز نیمایی برای واردات تجهیزات خورشیدی باعث افزایش قیمت‌ها شده است.
• راه‌حل: تسهیلات مالی هدفمند مانند ارائه وام‌های کم‌بهره و بلندمدت برای پروژه‌های کوچک و خانگی، و همچنین طرح‌های اجاره‌ای یا خرید اقساطی می‌تواند به کاهش بار مالی اولیه کمک کند و از این طریق توسعه انرژی خورشیدی را تسهیل نماید.
عدم رعایت اصول صحیح طراحی، مانند انتخاب نادرست زاویه شیب پنل‌ها یا نادیده گرفتن اثر سایه‌اندازی ناشی از ساختمان‌ها و سازه‌های اطراف، می‌تواند عملکرد سیستم خورشیدی را تحت تأثیر قرار داده و باعث کاهش توان تولیدی آن شود.
• راه‌حل: استفاده از نرم‌افزار‌های شبیه‌سازی دقیق مانند PVsyst در مرحله طراحی و نصب سیستم‌ها می‌تواند به بهینه‌سازی چیدمان و تحلیل سایه کمک کند. علاوه بر این، تأسیس گواهی‌نامه‌های تخصصی برای نصابان (مانند EPC و O&M) و آموزش‌های مستمر، می‌تواند از بروز این مشکلات جلوگیری کند. استاندارد IEC 61724 که معیار‌های نصب و طراحی سیستم‌های خورشیدی را تعریف می‌کند، می‌تواند به بهینه‌سازی عملکرد سیستم‌ها کمک کند.
برای کسب اطلاعات بیشتر، مقاله «نکات کلیدی در تعمیر و نگهداری پنل‌های خورشیدی» در وب‌سایت دکتر سولار، روش‌های عیب‌یابی و فناوری‌های نوین نگهداری مانند استفاده از پهپادها و ربات‌های شست‌وشو را بررسی می‌کند.
کمبود تکنسین‌های متخصص و عدم دسترسی به قطعات یدکی اصلی به دلیل مشکلات گمرکی و تحریم‌ها، زمان خرابی سیستم‌ها را افزایش می‌دهد و باعث کاهش بهره‌وری در بلندمدت می‌شود.
• راه‌حل: برای رفع این مشکل، توسعه زنجیره تأمین داخلی و حمایت از تولیدکنندگان داخلی تجهیزات و قطعات یدکی ضروری است. ایجاد شبکه‌های خدمات پس از فروش در مناطق مختلف و آموزش نیروی کار محلی برای نگهداری و تعمیرات پیشگیرانه نیز می‌تواند به‌طور مؤثری این مشکلات را حل کند. استاندارد IEC 62446 فرآیند‌های نظارت و نگهداری سیستم‌های خورشیدی را تنظیم می‌کند و شامل دستورالعمل‌هایی برای بازرسی دوره‌ای، ارزیابی عملکرد اینورترها، پنل‌ها و سیستم‌های ذخیره‌سازی است.
استفاده از انرژی خورشیدی در کشور با وجود پتانسیل بالای تابش، با چالش‌هایی در زمینه زیرساختی، اقلیمی، اقتصادی و فنی روبه‌رو است. مشکلاتی مانند قطع مکرر برق، محدودیت ظرفیت تزریق به شبکه و تأثیر گرد و غبار و گرمای شدید بر بازدهی سیستم‌ها وجود دارند که نیازمند راه‌حل‌هایی همچون استفاده از سیستم‌های هیبریدی، سرمایه‌گذاری در شبکه‌های هوشمند، تمیزکاری منظم و استفاده از تجهیزات مقاوم هستند.
علاوه بر این، مشکلات اقتصادی مانند نوسانات قیمت برق و هزینه‌های بالای تجهیزات، نیاز به تسهیلات مالی و قرارداد‌های بلندمدت را برجسته می‌کند. چالش‌های فنی نیز به طراحی و نصب نادرست سیستم‌ها و نیاز به آموزش تخصصی و رعایت استاندارد‌های بین‌المللی مانند IEC 61724 و IEC 62446 اشاره دارند. با اعمال این راه‌حل‌ها و رعایت استانداردها، می‌توان عملکرد سیستم‌های خورشیدی را بهبود بخشید و بهره‌وری این انرژی پاک را افزایش داد.
ارسال نظر
آموزش خورشیدی 
خبرهای مرتبط
