افزایش تولید نیروگاه خورشیدی در مناطق گرمسیر به انتخاب تجهیزات مناسب، طراحی دقیق و نگهداری منظم وابسته است. تابش فراوان خورشید فرصت مناسبی برای تولید برق فراهم می‌کند، اما گرمای زیاد و آلودگی سطح پنل‌ها می‌توانند بخشی از تولید قابل‌دستیابی را کاهش دهند. به همین دلیل، توان نامی پنل به‌تنهایی معیار کافی برای پیش‌بینی عملکرد نیروگاه نیست.
برای دستیابی به تولید بیشتر در مناطقی مانند اهواز و خوزستان، باید عملکرد پنل‌ها، سازه، اینورتر و تجهیزات الکتریکی در شرایط واقعی محل نصب بررسی شود. در ادامه، راهکارهای اصلی کاهش تلفات و بهبود تولید انرژی را مرور می‌کنیم.
چرا گرما باعث افت توان پنل خورشیدی می‌شود؟
توان نامی پنل در شرایط استاندارد آزمایشگاهی اعلام می‌شود که دمای سلول در آن ۲۵ درجه سانتی‌گراد است. هنگام کار در فضای باز، دمای سلول می‌تواند از دمای محیط بالاتر برود. در پنل‌های سیلیکونی متداول، افزایش دمای سلول معمولاً باعث کاهش ولتاژ و افت توان خروجی می‌شود.
بنابراین، تابش بیشتر الزاماً به معنای افزایش متناسب توان لحظه‌ای نیست. برای تخمین تولید واقعی، باید تابش و دمای کارکرد پنل هم‌زمان در محاسبات لحاظ شوند. در راهنمای تلفات حرارتی PVsyst نیز تفاوت دمای استاندارد و دمای واقعی کارکرد، از عوامل ایجاد تلفات حرارتی معرفی شده است.
انتخاب پنل مناسب برای افزایش تولید نیروگاه خورشیدی
برای افزایش تولید نیروگاه خورشیدی در مناطق گرم، ضریب دمایی توان بیشینه یکی از مشخصات مهم هنگام مقایسه پنل‌هاست. این ضریب نشان می‌دهد با تغییر دمای سلول، توان پنل چه مقدار تغییر می‌کند. در پنل‌هایی که ضریب دمایی منفی دارند، نزدیک‌تر بودن آن به صفر به معنای حساسیت کمتر توان به افزایش دماست.
بااین‌حال، انتخاب پنل نباید فقط بر اساس همین مشخصه انجام شود. توان نامی، کیفیت ساخت، ابعاد، ضمانت‌نامه و سازگاری الکتریکی با اینورتر نیز باید بررسی شوند. مقایسه نهایی بهتر است بر اساس انرژی سالانه پیش‌بینی‌شده و هزینه کل پروژه انجام شود.
طراحی سازه و فراهم‌کردن تهویه پشت پنل
نحوه نصب پنل بر تبادل حرارت آن با محیط اثر دارد. در طراحی سازه باید مسیر جریان هوا در پشت ماژول‌ها بررسی شود و از محصورشدن غیرضروری این فضا جلوگیری شود. این موضوع برای نصب روی بام اهمیت ویژه‌ای دارد.
فاصله پنل از سطح نصب و فاصله ردیف‌ها باید با توجه به شرایط پروژه تعیین شود. افزایش فاصله ردیف‌ها می‌تواند سایه‌اندازی را کاهش دهد، اما زمین بیشتری نیاز دارد. بنابراین، فاصله بیشتر همیشه بهترین انتخاب نیست؛ هدف، رسیدن به آرایشی متناسب با تولید انرژی، فضای موجود و هزینه اجراست.
استفاده هدفمند از پنل‌های دوطرفه یا بایفیشیال
پنل‌های بایفیشیال علاوه بر سطح جلو، از تابش رسیده به پشت پنل نیز برای تولید برق استفاده می‌کنند. مقدار این تولید اضافه به شرایط نصب وابسته است و نمی‌توان برای همه پروژه‌ها یک درصد ثابت در نظر گرفت.
آلبدو به میزان بازتاب نور از سطح زمین گفته می‌شود. در کنار آلبدو، ارتفاع نصب، فاصله ردیف‌ها و سایه سازه بر پشت پنل نیز بر عملکرد سیستم دوطرفه اثر دارند. در نتیجه، صرف خرید پنل بایفیشیال تضمین‌کننده افزایش چشمگیر تولید نیست.
طبق مستندات مدل‌سازی سیستم‌های بایفیشیال در PVsyst، ارزیابی تابش پشت پنل به اطلاعات سطح زمین و هندسه نصب وابسته است. هزینه اصلاح سطح زمین نیز باید در کنار انرژی اضافه تولیدشده بررسی شود.
کنترل گردوغبار و برنامه‌ریزی نظافت پنل‌ها
تجمع گردوغبار روی پنل، بخشی از نور ورودی به سلول‌ها را کاهش می‌دهد. این افت در محاسبات نیروگاه با عنوان تلفات آلودگی سطح یا Soiling در نظر گرفته می‌شود. در مناطق مستعد گردوغبار، توجه به این عامل بخش مهمی از برنامه افزایش تولید نیروگاه خورشیدی است.
برای زمان‌بندی نظافت، یک برنامه ثابت و یکسان برای همه نیروگاه‌ها مناسب نیست. بهتر است این موارد بررسی شوند:
- میزان و سرعت آلودگی سطح پنل‌ها؛
- تغییر تولید در شرایط تابش مشابه؛
- بارندگی و میزان پاک‌شدن واقعی سطح پنل؛
- دسترسی به آب مناسب و هزینه نظافت؛
- ارزش انرژی ازدست‌رفته در فاصله بین دو نوبت نظافت.
هدف، ایجاد تعادل بین هزینه نگهداری و بازیابی تولید است. روش نظافت نیز باید با دستورالعمل سازنده پنل سازگار باشد.
انتخاب اینورتر و بهینه‌سازی نسبت ظرفیت پنل‌ها
انتخاب اینورتر مناسب و تنظیم نسبت ظرفیت پنل‌ها به اینورتر، از عوامل مؤثر بر افزایش تولید نیروگاه خورشیدی هستند. نسبت ظرفیت نامی مجموع پنل‌ها به ظرفیت نامی خروجی اینورتر، نسبت DC به AC نام دارد و بر میزان استفاده از ظرفیت اینورتر و انرژی خروجی نیروگاه اثر می‌گذارد.
اگر توان قابل‌تولید پنل‌ها در بعضی ساعات از سقف توان قابل‌تبدیل اینورتر بیشتر شود، بخشی از توان قابل‌دستیابی محدود می‌شود. این وضعیت را «کلیپینگ» می‌نامند. بااین‌حال، وجود مقدار محدودی کلیپینگ لزوماً نشانه طراحی نامناسب نیست؛ انتخاب نسبت اقتصادی باید با بررسی تولید سالانه انجام شود.
در راهنمای انتخاب ظرفیت پنل و اینورتر PVsyst، ارزیابی این نسبت بر پایه شرایط واقعی آب‌وهوا، جهت نصب و تلفات سیستم انجام می‌شود.
در مناطق گرم، مشخصات کاهش توان اینورتر در دماهای بالا و شرایط تهویه محل نصب آن نیز باید بررسی شود. انتخاب ظرفیت مناسب بدون توجه به شرایط حرارتی تجهیزات کافی نیست.
بررسی ردیاب خورشیدی و کاهش تلفات الکتریکی
یکی از گزینه‌های قابل بررسی برای افزایش تولید نیروگاه خورشیدی، استفاده از ردیاب برای دریافت تابش بیشتر در طول روز است. ردیاب با تغییر جهت پنل‌ها کار می‌کند، اما انتخاب آن باید بر اساس مقایسه فنی و اقتصادی با سازه ثابت انجام شود.
هزینه خرید، نگهداری قطعات متحرک، مصرف تجهیزات، شرایط باد و احتمال توقف عملکرد از موارد مهم این مقایسه هستند. استفاده از ردیاب برای همه پروژه‌ها توجیه یکسانی ندارد.
در کنار نوع سازه، کاهش تلفات الکتریکی نیز اهمیت دارد. انتخاب مناسب کابل‌ها، اجرای صحیح اتصالات، آرایش سازگار رشته‌ها و بررسی سایه‌اندازی باید در طراحی و بهره‌برداری لحاظ شوند.
بنابراین، پیش از اضافه‌کردن پنل یا تجهیزات جدید، بهتر است مشخص شود کدام بخش از نیروگاه بیشترین سهم را در کاهش تولید دارد.
برای افزایش تولید نیروگاه خورشیدی در خوزستان از کجا شروع کنیم؟
برای یک پروژه جدید، نقطه شروع مناسب، برداشت اطلاعات محل و شبیه‌سازی تولید است. برای نیروگاهی که در حال کار است، ابتدا باید داده‌های واقعی تولید و وضعیت تجهیزات بررسی شوند.
پیشنهاد می‌شود ارزیابی پروژه شامل این مراحل باشد:
۱. بررسی موقعیت، فضای نصب و موانع ایجادکننده سایه؛
۲. تهیه داده‌های تابش و دمای متناسب با محل پروژه؛
۳. مقایسه پنل‌ها و اینورترها در شرایط واقعی کارکرد؛
۴. بررسی آلودگی سطح و امکانات نظافت؛
۵. مقایسه آرایش‌های مختلف نصب و ظرفیت تجهیزات؛
۶. برآورد انرژی سالانه، هزینه اجرا و هزینه نگهداری.
در نیروگاه موجود، مقایسه ساده تولید دو روز یا دو ماه کافی نیست؛ تفاوت تابش، دما و مدت کارکرد نیز باید در تحلیل لحاظ شود. این بررسی کمک می‌کند اقدامات اصلاحی بر اساس علت افت تولید انتخاب شوند.
طراحی متناسب با اقلیم؛ پایه تولید پایدار
افزایش تولید نیروگاه خورشیدی در مناطق گرمسیر حاصل مجموعه‌ای از تصمیم‌های هماهنگ است: انتخاب پنل مناسب، طراحی سازه، کنترل گردوغبار، انتخاب اینورتر و کاهش تلفات. میزان بهبود هر پروژه به شرایط اولیه آن وابسته است و باید با محاسبات یا اندازه‌گیری مشخص شود.
برای آشنایی با مراحل ارزیابی، جانمایی و انتخاب تجهیزات، صفحه طراحی سیستم‌های خورشیدی اکسین سولار را ببینید. همچنین می‌توانید برای بررسی شرایط پروژه خود در اهواز و خوزستان، از طریق صفحه تماس با اکسین سولار درخواست مشاوره ثبت کنید.