دمای بالا چه تاثیری بر تولید برق پنلهای خورشیدی دارد؟
تاثیر دما بر راندمان پنل خورشیدی بیشتر از چیزی است که شاید در نگاه اول به نظر برسد. با افزایش تابش خورشید، انتظار داریم پنلها برق بیشتری تولید کنند، اما بالا رفتن دمای سلولهای خورشیدی میتواند نتیجه متفاوتی داشته باشد. هرچه دمای پنل بیشتر شود، ولتاژ آن کاهش پیدا میکند و در نتیجه توان خروجی و راندمان پنل هم افت میکند. این افت عملکرد به خصوص در روزهای گرم و ساعات اوج تابش اهمیت دارد؛ یعنی درست زمانی که انتظار میرود نیروگاه بیشترین برق را تولید کند.
تاثیر دما بر راندمان پنل خورشیدی بیشتر از چیزی است که شاید در نگاه اول به نظر برسد. با افزایش تابش خورشید، انتظار داریم پنلها برق بیشتری تولید کنند، اما بالا رفتن دمای سلولهای خورشیدی میتواند نتیجه متفاوتی داشته باشد. هرچه دمای پنل بیشتر شود، ولتاژ آن کاهش پیدا میکند و در نتیجه توان خروجی و راندمان پنل هم افت میکند. این افت عملکرد به خصوص در روزهای گرم و ساعات اوج تابش اهمیت دارد؛ یعنی درست زمانی که انتظار میرود نیروگاه بیشترین برق را تولید کند.
تاثیر دما بر راندمان پنل خورشیدی چگونه است؟
سلول خورشیدی نور خورشید را به انرژی الکتریکی تبدیل میکند. به همین دلیل، افزایش دمای سلول معمولا اثر مثبتی روی تولید برق ندارد. وقتی دمای سلول بالا میرود، ولتاژ مدار باز (Voc) و ولتاژ در نقطه بیشینه توان کاهش پیدا میکنند. جریان نیز ممکن است کمی افزایش پیدا کند، اما این افزایش معمولا نمیتواند افت ولتاژ را جبران کند. در نتیجه، توان خروجی پنل کاهش پیدا میکند.
چرا پنل در هوای گرم برق کمتری تولید میکند؟
توان نامی پنل در شرایط آزمایش استاندارد مشخص میشود. یکی از مهمترین این شرایط، دمای سلول 25 درجه سانتیگراد و تابش 1000 وات بر مترمربع است. در محیط واقعی، دمای سلول در بسیاری از ساعات روز بالاتر از این مقدار قرار میگیرد.
برای مثال، ممکن است دمای هوا 35 یا 40 درجه باشد، اما دمای خود پنل به دلیل تابش مستقیم خورشید و شرایط نصب، بسیار بیشتر شود. دمای ماژول، تابش خورشیدی و توان خروجی باید در کنار هم بررسی شوند تا مشخص شود افت تولید طبیعی است یا نشانه وجود یک مشکل دیگر.
ضریب دمایی پنل خورشیدی چیست؟
یکی از مهمترین مشخصات فنی برای بررسی عملکرد پنل در هوای گرم و شناسایی تاثیر دما بر راندمان پنل خورشیدی، ضریب دمایی توان یا Temperature Coefficient of Pmax است. این ضریب نشان میدهد توان بیشینه پنل با افزایش هر یک درجه سانتیگراد دمای سلول، تقریبا چه مقدار تغییر میکند. این مقدار برای بیشتر پنلهای سیلیکونی منفی است. در نمونههای مختلف، اعدادی حدود 0.2- تا 0.5- درصد به ازای هر درجه سانتیگراد دیده میشود. مقدار دقیق باید از دیتاشیت همان پنل بررسی شود. هرچه مقدار منفی ضریب دمایی کمتر باشد، افت توان پنل در برابر افزایش دما نیز کمتر خواهد بود.
در سلاریس 365 بخوانید:
مانیتورینگ نیروگاه خورشیدی چیست؟ نرمافزار مدیریت نیروگاه خورشیدی
یک مثال ساده؛ فرض کنیم ضریب دمایی Pmax یک پنل منفی 0.4 درصد بر درجه سانتیگراد باشد. اگر دمای سلول از 25 به 55 درجه سانتیگراد برسد، اختلاف دما 30 درجه است:
30 × 0.4 = 12 درصد
یعنی توان پنل حدود 12 درصد نسبت به شرایط مرجع کاهش پیدا میکند. این محاسبه فقط اثر دما را نشان میدهد و در عملکرد واقعی، عواملی مانند تابش، باد، نوع نصب و سایر تلفات سیستم نیز موثر هستند.
دمای محیط مهمتر است یا دمای پنل؟
برای تحلیل عملکرد نیروگاه، دمای پنل یا سلول از دمای محیط مهمتر است. همچنین، نوع سازه و میزان گردش هوا در پشت پنل، تابش و شرایط آبوهوایی از عواملی هستند که بر دمای ماژول اثر میگذارند. به همین دلیل، در بررسی عملکرد نیروگاه بهتر است دمای محیط به تنهایی مبنای قضاوت قرار نگیرد.
افزایش دما چه اثری بر تولید برق نیروگاه دارد؟
افزایش دمای پنل باعث خاموش شدن یا توقف تولید نمیشود. پنل همچنان به تولید برق ادامه میدهد، اما توان آن نسبت به شرایط خنکتر و با همان میزان تابش میتواند پایینتر باشد. این موضوع در نیروگاههای بزرگ اهمیت بیشتری دارد؛ چون حتی افت نسبتا محدود توان در هر ماژول، وقتی در تعداد زیادی پنل تکرار شود، میتواند روی انرژی تولیدی کل نیروگاه اثر بگذارد.
کاهش انرژی تولیدی، به خصوص در ساعات پرتولید، میتواند در طول زمان روی درآمد حاصل از فروش برق نیروگاه نیز اثر بگذارد. از طرف دیگر، تابش خورشید در فصلهای گرم بیشتر است و ساعات روشنایی نیز طولانیتر است. بنابراین ممکن است تولید روزانه یا ماهانه تابستان از زمستان بیشتر باشد، اما این موضوع به معنی بیاثر بودن گرما نیست. گرما میتواند بخشی از توان قابل تولید در ساعات گرم را کاهش دهد. برای بررسی دقیقتر تاثیر دما بر راندمان پنل خورشیدی، بهتر است عملکرد نیروگاه با شاخصهایی مانند تابش، دمای ماژول، توان DC، توان AC و نسبت عملکرد ارزیابی شود.
چه عواملی باعث افزایش دمای پنل میشوند؟
-
تابش شدید خورشید هرچه تابش دریافتی بیشتر باشد، انرژی بیشتری وارد پنل میشود و بخشی از این انرژی به گرما تبدیل میشود.
- تهویه ضعیف پشت پنل اگر جریان هوا در پشت ماژول محدود باشد، گرما بیشتر در اطراف پنل باقی میماند.
- نوع نصب نحوه قرارگیری پنل روی سازه یا سطح بام میتواند روی گردش هوا و در نتیجه دمای ماژول اثر بگذارد.
- شرایط آب و هوایی سرعت باد، دمای محیط و شرایط محلی نیز در تعیین دمای واقعی پنل نقش دارند.
چگونه افت تولید ناشی از گرما را کاهش دهیم؟
انتخاب پنل با ضریب دمایی مناسب و طراحی صحیح سازه، از عوامل مهم در کنترل افت عملکرد در مناطق گرم هستند. همچنین، ایجاد فضای کافی برای گردش هوا در پشت پنل میتواند به کنترل دمای ماژول کمک کند.
عملکرد نیروگاه هم باید به صورت مداوم پایش شود. وقتی دمای پنل با تابش و توان خروجی در کنار هم بررسی شود، تیم بهرهبرداری میتواند تشخیص دهد که افت تولید تا چه اندازه ناشی از شرایط حرارتی است و چه زمانی باید تجهیزات دیگری مانند استرینگها یا اینورتر بررسی شوند.
چرا پایش دمای پنل در نیروگاه اهمیت دارد؟
اگر در ساعات تابش مناسب، دمای ماژول افزایش پیدا کند و توان DC کمتر از مقدار مورد انتظار شود، بررسی همزمان این دادهها میتواند به تحلیل دقیقتر افت عملکرد و شناسایی تاثیر دما بر راندمان پنل خورشیدی کمک کند.
سامانههای مانیتورینگ نیروگاه مانند سلاریس 365 میتوانند با جمعآوری و نمایش دادههای عملکردی، دید بهتری از وضعیت نیروگاه در اختیار مدیران و کارشناسان قرار دهند. این اطلاعات برای مقایسه عملکرد، شناسایی افت تولید و بررسی روند عملکرد تجهیزات کاربرد دارد.
جمعبندی
تاثیر دما بر راندمان پنل خورشیدی یک موضوع مهم در طراحی و بهرهبرداری از نیروگاههای فتوولتائیک است. افزایش دمای سلول باعث کاهش ولتاژ و در نتیجه کاهش توان خروجی پنل میشود. برای همین، نمیتوان عملکرد پنل را فقط بر اساس شدت تابش یا دمای محیط ارزیابی کرد. دمای واقعی ماژول، ضریب دمایی پنل، نوع نصب و شرایط تهویه باید در کنار دادههای تولید بررسی شوند. مانیتورینگ نیروگاه خورشیدی کمک میکند افت طبیعی تولید ناشی از گرما از مشکلات فنی جدا شود و تیم بهرهبرداری بتواند سریعتر درباره وضعیت نیروگاه تصمیم بگیرد.
سوالات متداول
آیا پنل خورشیدی در هوای خیلی گرم برق تولید میکند؟
بله. پنل در هوای گرم همچنان برق تولید میکند، اما با افزایش دمای سلول، توان خروجی آن معمولا کاهش مییابد.
دمای مناسب پنل خورشیدی چند درجه است؟
25 درجه سانتیگراد بیشتر به عنوان دمای مرجع در شرایط استاندارد استفاده میشود و نباید آن را به عنوان حداکثر یا تنها دمای مناسب برای کار پنل در نظر گرفت. در شرایط واقعی، دمای ماژول میتواند بسیار بیشتر از این مقدار باشد.
آیا دمای 40 درجه هوا به معنی دمای 40 درجه پنل است؟
خیر. تابش مستقیم خورشید، سرعت باد و نوع نصب میتوانند باعث شوند دمای پنل از دمای محیط بیشتر شود.
برای مناطق گرم، کدام ویژگی پنل اهمیت بیشتری دارد؟
یکی از پارامترهای مهم، ضریب دمایی توان یا Pmax است. مقدار این ضریب در دیتاشیت پنل مشخص میشود و برای مقایسه رفتار پنلها در دمای بالا کاربرد دارد.
آیا میتوان کاهش تولید ناشی از گرما را کاملا جلوگیری کرد؟
خیر، اما میتوان با انتخاب پنل مناسب، طراحی صحیح سازه و تهویه بهتر و پایش مداوم عملکرد، اثر آن را بهتر مدیریت کرد.
منابع: Palmetto
برای مشاوره نصب سامانه و هوشمندسازی نیروگاه نیازمند راهنمایی هستید؟