نوسان توان تولیدی سیستم‌های فتوولتائیک (PV Power Fluctuation) یکی از چالش‌های اساسی در بهره‌برداری از انرژی خورشیدی به‌عنوان منبعی پایدار و قابل اعتماد است. عوامل موثر بر توان پنل خورشیدی عمدتاً شامل تغییرات شدت تابش خورشید، شرایط جوی مانند ابرها، گردوغبار و دما، و همچنین عوامل سیستمی نظیر عملکرد اینورترها و سایه‌اندازی هستند، این موارد می‌توانند بر راندمان، پایداری شبکه برق و مدیریت انرژی تأثیر بگذارند.
درک دقیق این پدیده و ارائه راهکارهایی برای کاهش اثرات آن، از جمله استفاده از فناوری‌های پیشرفته و سیستم‌های ذخیره‌سازی، برای بهینه‌سازی تولید و ادغام مؤثر سیستم‌های PV در شبکه‌های مدرن ضروری است. در این مقاله به بررسی عوامل اثرگذار بر توان پنل خورشیدی پرداخته می‌شود.
عوامل موثر بر توان پنل خورشیدی
تغییرات توان خروجی سیستم‌های فتوولتائیک (PV) ناشی از عوامل محیطی و سیستمی است که بر عملکرد پنل‌ها تأثیر می‌گذارند. در ادامه، مهم‌ترین دلایل این تغییرات بررسی شده‌اند:
- تغییر شدت تابش خورشید
- شرایط جوی
- تغییرات دمایی
- سایه اندازی
- زاویه و جهت‌گیری پنل‌ها
- عوامل سیستمی و الکتریکی
حال هر کدام از عوامل اثرگذار بر توان پنل خورشیدی بصورت مختصر شرح داده می‌شود:
تغییر شدت تابش خورشید
شدت تابش خورشید به دلیل چرخش زمین، موقعیت زمانی، فصول و زاویه تابش متغیر است.کاهش تابش خورشید مستقیماً توان تولیدی را کاهش می‌دهد، مثلاً در ظهر تابستان، شدت تابش به حدود 1000 وات بر مترمربع می‌رسد، اما در ساعات اولیه صبح یا اواخر عصر، مقدار آن کمتر از 200 وات بر مترمربع است.
شرایط جوی
ابرها سبب کاهش تابش مستقیم و افزایش نور پراکنده که ممکن است توان خروجی را تا 70-80٪ کاهش دهد. همچنین باران و مه سبب افزایش جذب نور و ایجاد تغییرات لحظه‌ای در توان تولیدی می گردد. گردوغبار و آلودگی نیز به کاهش بازده پنل‌ها می شود ، به‌ویژه در مناطق خشک، که در صورت عدم تمیزکاری ممکن است تا 20٪ افت توان ایجاد کند.
تغییرات دمایی
همانطور که می دانیدافزایش دما موجب کاهش راندمان پنل‌ها شده و ولتاژ مدار باز (V_oc) را کاهش می‌دهد. بعبارتی تأثیرآن به ازای هر درجه افزایش دما بالاتر از 25 درجه سانتی‌گراد سبب می گردد ، توان خروجی حدود 0.3-0.5٪ کاهش می‌یابد. مثلا” در روزهای گرم، یک پنل 300 واتی ممکن است تنها 270-280 وات تولید کند.
سایه‌اندازی
سایه ساختمان‌ها، درختان یا حتی ابرهای متحرک می‌تواند بخشی از پنل یا کل یک رشته پانل را تحت تأثیر قرار دهد. بخصوص در سیستم‌های رشته‌ای، سایه روی یک پنل می‌تواند خروجی کل رشته را کاهش دهد. بعبارتی یک سایه ۱۰٪ از سطح پنل ممکن است توان کل را تا ۵۰٪ کاهش دهد.
زاویه و جهت‌گیری پنل‌ها
جهت و زاویه نامناسب پنل‌ها می‌تواند میزان تابش دریافتی را کاهش دهد. انحراف از زاویه بهینه (معمولاً ۳۰-۴۰ درجه در ایران) ممکن است توان تولیدی را ۱۰-۲۰٪ کاهش دهد. مثلا” پنلی که به جای جنوب به سمت شرق تنظیم شده باشد، در بعدازظهر افت توان بیشتری خواهد داشت.
عوامل سیستمی و الکتریکی
عملکرد سیستم‌های خورشیدی تحت تأثیر عوامل الکتریکی و سیستمی قرار دارد که می‌توانند موجب تغییرات در توان خروجی شوند. یکی از این عوامل، راندمان اینورتر است که با توجه به میزان بار، دمای محیط و احتمال خرابی قطعات، متغیر بوده و می‌تواند بر کارایی کلی سیستم تأثیر بگذارد. علاوه بر این، تلفات انرژی در کابل‌کشی‌های طولانی به دلیل مقاومت اهمی، معمولاً بین ۱ تا ۳ درصد از توان تولیدی را هدر می‌دهد. همچنین، گذر زمان باعث کاهش تدریجی راندمان پنل‌های خورشیدی می‌شود، به‌طوری‌که هر ساله حدود ۰.۵ تا ۱ درصد افت کارایی را تجربه می‌کنند که این امر در بلندمدت بر تولید کلی انرژی اثرگذار است.
مشکلات رایج اینورتر خورشیدی و راه‌حل‌های آن
عملکرد پایدار اینورترهای خورشیدی در سیستم‌های خورشیدی و برق اضطراری اهمیت زیادی دارد، اما در برخی شرایط، نوسانات در خروجی آن‌ها ممکن است رخ دهد. در ادامه، شش مشکل رایج در اینورتر خورشیدی باعث نوسان اینورتر می‌شوند، همراه با راه‌حل‌های پیشنهادی بررسی شده است:
۱. بارگذاری بیش از حد : اگر اینورتر تحت بار بیش از ظرفیت نامی خود قرار گیرد، ممکن است نوسانات ولتاژ و قطع و وصل‌های مکرر رخ دهد. برای جلوگیری از این مشکل، اطمینان حاصل کنید که مجموع بارهای متصل به اینورتر از حد مجاز فراتر نرود.
۲. نوسان در ولتاژ باتری : تغییرات ولتاژ در باتری‌های متصل به اینورتر می‌تواند منجر به خروجی ناپایدار شود. بررسی منظم سطح ولتاژ باتری و تعویض باتری‌های معیوب می‌تواند این مشکل را برطرف کند. عواملی مانند سایه، گرد و غبار، و فرسودگی باتری نیز می‌توانند در ایجاد این نوسانات نقش داشته باشند.
۳. اتصالات شل و نامطمئن : اتصالات نادرست یا شل در سیم‌کشی و ترمینال‌های اینورتر می‌تواند باعث نوسانات در خروجی برق شود. برای پیشگیری، تمامی اتصالات را به‌طور دوره‌ای بررسی و در صورت لزوم، محکم کنید تا یک ارتباط الکتریکی پایدار حفظ شود.
۴. گرمای بیش از حد : افزایش دمای اینورتر می‌تواند عملکرد آن را مختل کرده و موجب نوسان در توان خروجی یا حتی آسیب دائمی به تجهیزات شود. برای جلوگیری از این مشکل، تهویه مناسب را برای اینورتر فراهم کنید و آن را از نور مستقیم خورشید و منابع گرمایی دور نگه دارید.
۵. افت ولتاژ : کاهش ولتاژ ورودی از منبع تغذیه می‌تواند باعث ایجاد نوسان در خروجی اینورتر شود. اطمینان حاصل کنید که منبع تغذیه ورودی پایدار است و مشکلاتی مانند افت ولتاژ یا اتصالات نامطمئن در مسیر ورودی وجود ندارد.
۶. تداخل الکتریکی : عوامل خارجی مانند نویزهای الکترومغناطیسی می‌توانند بر عملکرد اینورتر تأثیر گذاشته و موجب نوسان در خروجی شوند. برای جلوگیری از این مشکل، اینورتر را به‌درستی عایق‌بندی کنید و آن را از سایر تجهیزات الکتریکی که ممکن است باعث تداخل شوند، جدا نگه دارید.
۷. تغییرات بار مصرفی : در سیستم‌های متصل به شبکه یا مستقل، تغییرات تقاضای بار می‌تواند روی توان خروجی اثر بگذارد. در برخی موارد، اینورتر ممکن است خروجی را محدود کند تا با نیاز مصرفی هماهنگ شود.
سخن پایانی عوامل موثر بر توان پنل خورشیدی
در این مقاله کوتاه سعی کردیم عوامل موثر بر توان پنل خورشیدی را بصورت خلاصه شرح دهیم، همان طور که میدانید نوسان توان تولیدی پنل‌های خورشیدی (PV Power Fluctuation) به دلیل عواملی چون تغییرات تابش خورشید، شرایط جوی، دما، سایه‌اندازی، زاویه پنل‌ها و مسائل سیستمی مانند عملکرد اینورتر و تلفات الکتریکی، اجتناب‌ناپذیر است.
برای غلبه بر این چالش‌ها و بهینه‌سازی سیستم خورشیدی، شرکت نیکسا با تکیه بر تخصص و تجربه، جهت ساخت نیروگاه خورشیدی مشاوره‌ای دقیق و حرفه‌ای ارائه می‌دهد. به کمک شرکت نیکسا می‌توانید سیستمی پایدار و کارآمد طراحی کنید که نوسانات را به حداقل برساند و عملکردی بهینه داشته باشد و آینده‌ای روشن و بدون دغدغه برای انرژی خورشیدی خود رقم بزنید.
