چه عواملی باعث کاهش راندمان نیروگاه خورشیدی می‌شوند؟

راندمان واقعی یک نیروگاه خورشیدی تنها به کیفیت پنل‌ها یا توان نامی تجهیزات وابسته نیست. در عمل، عوامل متعددی از جمله شرایط محیطی، نحوه طراحی سیستم، کیفیت تجهیزات و تلفات الکتریکی بر میزان انرژی تولیدی تأثیر می‌گذارند. به همین دلیل، دو نیروگاه با ظرفیت یکسان ممکن است عملکرد متفاوتی داشته باشند. شناخت این عوامل به سرمایه‌گذاران و بهره‌برداران کمک می‌کند تا عملکرد نیروگاه را بهتر ارزیابی کرده و راهکارهای مناسبی برای افزایش تولید انرژی و بهبود نسبت عملکرد (PR) اتخاذ کنند. سامانه مانیتورینگ نیروگاه خورشیدی سلاریس 365 می‌تواند تمام اجزای نیروگاه شما را پایش کرده تا همواره بهترین راندمان را در نیروگاه خود داشته باشید.

عوامل کاهش راندمان نیروگاه خورشیدی 

• افت توان اجزا
• عدم تطابق تجهیزات و سایه‌اندازی
• تلفات ناشی از گردوغبار، برف و موانع
• تلفات ناشی از ضریب دمایی ماژول
• تلفات خطوط انتقال
• تلفات اینورتر
• تلفات راندمان ترانسفورماتور
• تلفات راندمان MPPT
• زنجیره راندمان کلی سیست

افت توان اجزا (۲ تا ۳ درصد در سال اول و سپس ۰٫۵ درصد در هر سال)

در سیستم‌های فتوولتائیک، افت توان اجزا یکی از عوامل مهم مؤثر بر راندمان کلی سیستم است، اما تنها عامل تعیین‌کننده نیست. بسیاری از مشتریان به اشتباه تصور می‌کنند که افت توان اجزا مستقیماً راندمان کلی سیستم را تعیین می‌کند. با این حال، راندمان سیستم تحت تأثیر عوامل متعددی قرار دارد.

افت توان تجهیزات در طول بهره‌برداری عادی معمولاً در محدوده قابل‌قبولی قرار دارد. به طور معمول، پنل‌های خورشیدی سیلیکون مونوکریستال در سال اول بین ۲ تا ۳ درصد افت توان را تجربه می‌کنند و پس از آن، میزان افت سالانه در حدود ۰٫۵ درصد باقی می‌ماند. با این حال، راندمان سیستم تنها به افت توان تجهیزات وابسته نیست و عوامل دیگری مانند راندمان اینورتر، تلفات کابل‌ها، اثرات دمایی، گردوغبار و سایه‌اندازی نیز بر آن تأثیر می‌گذارند. حتی در صورت کنترل مناسب افت توان تجهیزات، راندمان کلی سیستم همچنان می‌تواند تحت تأثیر این عوامل قرار گیرد.

در سلاریس 365 بخوانید:

راندمان نیروگاه خورشیدی (PR) چیست و چگونه محاسبه می‌شود؟

عدم تطابق تجهیزات و سایه‌اندازی (تأثیر حدود ۳٪)

زمانی که سلول‌های خورشیدی به صورت سری یا موازی به یکدیگر متصل می‌شوند، ممکن است عملکرد الکتریکی آن‌ها با یکدیگر متفاوت باشد که در نتیجه، توان خروجی کل معمولاً کمتر از مجموع توان خروجی تک‌تک سلول‌ها خواهد بود. این پدیده «عدم تطابق» نامیده می‌شود.

در نیروگاه‌های فتوولتائیک، علت اصلی عدم تطابق معمولاً خود تجهیزات نیستند، بلکه سایه‌اندازی ناشی از ساختمان‌های اطراف، درختان یا سایر موانع ثابت است. در سامانه‌های نصب‌شده روی پشت‌بام که موقعیت نصب ایده‌آلی ندارند، عدم تطابق در آرایش سری یا آرایه می‌تواند باعث کاهش راندمان در حدود ۳ درصد شود.

تلفات ناشی از گردوغبار، برف و موانع (محدوده تأثیر: ۴٫۰٪ تا ۵٫۴٪)

عوامل محیطی خارجی مانند گردوغبار، برف یا سایر موانع می‌توانند از رسیدن مستقیم نور خورشید به پنل‌ها جلوگیری کرده و توان تولید برق آن‌ها را کاهش دهند. گردوغبار و برف در برخی مناطق مشکل جدی محسوب می‌شوند و معمولاً موجب کاهش راندمان بین ۴٫۰ تا ۵٫۴ درصد می‌شوند.

تلفات ناشی از ضریب دمایی ماژول (تأثیر حدود ۴٪)

ضریب دمایی یکی از مفاهیم کلیدی درج‌شده در مشخصات فنی هر ماژول خورشیدی است. برای مثال، اگر ضریب دمایی ولتاژ مدار باز یک ماژول برابر با 0.33%-/°C باشد، به این معناست که با هر ۱ درجه سانتی‌گراد افزایش دما، ولتاژ مدار باز آن ۰٫۳۳ درصد کاهش می‌یابد. این اثر در مناطقی که اختلاف دمای تابستان و زمستان زیاد است، بیشتر نمایان می‌شود. به طور معمول، تلفات ناشی از ضریب دمایی موجب حدود ۴ درصد کاهش در مقدار PR می‌شود.

یکی از خدمات جذاب سامانه سلاریس 365 استفاده از سامانه پهپادی برای بررسی وضعیت پنل‌های خورشیدی است. به کمک این نوع از پایش می‌توانید در دوره های مشخص از سلامت تمام پنل‌های خورشیدی نیروگاه خود اطمینان حاصل کنید.

تلفات خطوط انتقال (تأثیر حدود ۲٪)

تلفات خطوط انتقال را می‌توان به دو دسته تقسیم کرد:

•    تلفات خطوط DC 
•    تلفات خطوط AC 

تأثیر این تلفات بر راندمان سیستم معمولاً در حدود ۲ درصد است. تلفات خطوط DC در هنگام انتقال جریان مستقیم از پنل‌ها به اینورتر رخ می‌دهد و معمولاً حدود ۲ درصد است. تلفات خطوط AC هنگام انتقال جریان متناوب از اینورتر به سیستم توزیع اتفاق می‌افتد و تحت تأثیر طول کابل و میزان جریان عبوری قرار دارد.

تلفات اینورتر (تأثیر حدود ۳٪)

اینورتر برق DC تولیدشده توسط پنل‌های خورشیدی را به برق AC تبدیل می‌کند و تأثیر مستقیمی بر راندمان سیستم (PR) دارد. تلفات اینورتر به دو بخش تقسیم می‌شود:

1.    تلفات ذاتی انرژی در خود اینورتر 
2.    تلفات ناشی از تجاوز توان ورودی از ظرفیت نامی یا محدوده ولتاژ کاری اینورتر 

در مجموع، اینورتر می‌تواند حدود ۳ درصد کاهش راندمان ایجاد کند.

تلفات راندمان ترانسفورماتور (تأثیر حدود ۲٪)

وظیفه ترانسفورماتور تنظیم ولتاژ در سطح مناسب برای اتصال به شبکه برق است. با این حال، ترانسفورماتورها نیز موجب ایجاد تلفات انرژی می‌شوند که شامل موارد زیر است:

•    تلفات ذاتی ترانسفورماتور 
•    تلفات ناشی از بی‌باری در ساعات شب 
•    تلفات مرتبط با افزایش یا کاهش سطح ولتاژ 

این تلفات می‌توانند موجب کاهش حدود ۲ درصدی راندمان سیستم (PR) شوند.

تلفات راندمان MPPT (تأثیر حدود ۱٪)

ردیابی نقطه حداکثر توان (Maximum Power Point Tracking یا MPPT) یکی از فناوری‌های کلیدی در سیستم‌های فتوولتائیک برای حداکثرسازی توان خروجی است. کنترلرهای MPPT مدرن معمولاً دارای راندمانی در حدود ۹۹ درصد هستند، اما تغییرات محیطی و عملکرد تجهیزات همچنان می‌تواند موجب حدود ۱ درصد کاهش راندمان شود.

زنجیره راندمان کلی سیستم (حدود ۷۸٪)

با در نظر گرفتن تمامی عوامل ذکرشده، زنجیره راندمان انرژی یک سیستم فتوولتائیک معمولاً در حدود ۷۸ درصد است. این بدان معناست که اگرچه سیستم‌های فتوولتائیک در شرایط ایده‌آل دارای راندمان تبدیل انرژی بالایی هستند، اما تلفات مختلف در شرایط واقعی بهره‌برداری (مانند سایه‌اندازی، تغییرات دما و راندمان پایین‌تر اینورتر) بر میزان نهایی انرژی تولیدی تأثیر می‌گذارند.

سخن پایانی

همان طور که مشاهده کردید عوامل مختلفی می‌تواند باعث کاهش راندمان نیروگاه خورشیدی شما شود. به همین علت نیز لازم است تا حتما از سامانه‌های مانیتورینگ نیروگاه خورشیدی مانند سلاریس 365 استفاده کنید تا همواره از وضعیت دقیق نیروگاه خود آگاهی کامل داشته باشید.