دلایل کاهش تولید برق نیروگاه خورشیدی

میزان تولید برق نیروگاه‌های خورشیدی در طول شبانه‌روز و فصل‌های مختلف ثابت نیست. اگر میزان تولید نیروگاه به شکل غیرعادی کاهش پیدا کند، ممکن است یک مشکل فنی یا محیط در سیستم وجود داشته باشد که نیاز به بررسی دارد. کاهش تولید برق نیروگاه خورشیدی به‌طور مستقیم بر بازدهی و درآمد نیروگاه تأثیر می‌گذارد. به همین دلیل، شناسایی سریع علت افت تولید اهمیت زیادی دارد. در برخی موارد مشکل تنها با تمیز کردن پنل‌ها برطرف می‌شود و در موارد دیگر ممکن است خرابی اینورتر، آسیب پنل، مشکل سیم‌کشی یا محدودیت شبکه عامل کاهش تولید باشد.

استفاده از مانیتورینگ نیروگاه خورشیدی یکی از بهترین روش‌ها برای تشخیص مشکلات یاد‌شده است. سیستم مانیتورینگ با ثبت و تحلیل اطلاعات مربوط به تولید، اینورترها، ولتاژ، جریان و خطاهای سیستم امکان شناسایی سریع تغییرات غیرعادی را فراهم می‌کند. در این مقاله مهم‌ترین دلایل کاهش تولید برق نیروگاه خورشیدی و راهکارهای جلوگیری از آن را بررسی می‌کنیم.

علت‌های رایج کاهش تولید برق نیروگاه خورشیدی

میزان برق تولیدی یک نیروگاه فتوولتائیک به عوامل متعددی وابسته است. بنابراین مشاهده‌ی کاهش تولید در یک روز خاص الزاما به معنای خرابی نیروگاه نیست. برای تشخیص دقیق باید عملکرد نیروگاه در یک بازه‌ی زمانی مشخص بررسی و با داده‌های قبلی و شرایط آب و هوایی مقایسه شود. اگر کاهش تولید ناگهانی، شدید و مداوم باشد، احتمال وجود مشکل فنی بیشتر است و باید اجزای مختلف سیستم مورد بررسی قرار گیرند. یکی از قابلیت های جذاب نرم افزار مانیتورینگ سولاریس این است که میزان تولید برق نیروگاه را به صورت ماهیانه، هفتگی یا حتی لحظه‌ای در اختیار شما قرار می‌دهد که باعث می‌شود تا بتوانید به سادگی تشخیص دهید که میزان تولید برق نیروگاه خورشیدی شما چه قدر بوده است.

مهم‌ترین عوامل کاهش تولید برق نیروگاه خورشیدی می‌توان به موارد ذیل اشاره کرد.

1.    تغییرات فصلی و کاهش تابش خورشید

یکی از طبیعی‌ترین علت‌های کاهش تولید برق نیروگاه خورشیدی، تغییر فصل است. میزان تابش خورشید در طول سال ثابت نیست و عواملی مثل ارتفاع خورشید، طول روز و شرایط جوی بر میزان انرژی دریافتی پنل‌های تأثیر می‌گذارند. در فصل زمستان، روزها کوتاه‌تر هستند و خورشید در ارتفاع پایین‌تری قرار می‌گیرد. در نتیجه پنل‌ها ساعت‌های کمتری از تابش مناسب برخوردار می‌شوند. همچنین روزهای ابری، بارندگی، مه و گرد و غبار معلق در هوا می‌توانند میزان تابش مستقیم و قابل استفاده را کاهش دهند.

به همین دلیل نباید تولید یک نیروگاه با همان ماه یا فصل در سال گذشته مقایسه شود. برای بررسی عملکرد بهتر است تولید نیروگاه با همان ماه یا فصل در سال گذشته مقایسه شود. اگر کاهش تولید به شکل تدریجی و متناسب با تغییرات فصل اتفاق افتاده باشد، معمولا جای نگرانی وجود ندارد. در سلاریس 365 می‌توانید دیتای تولید نیروگاه خود را همواره در اختیار داشته باشید و با زمان های مختلف مقایسه کنید.

2.    تجمع گرد و غبار و آلودگی روی پنل‌ها

پنل‌های خورشیدی برای دریافت حداکثری نور خورشید باید سطحی تمیز داشته باشند. تجمع گرد و غبار، دوده، ذرات معلق، گرده گیاهان و فضولات پرندگان می‌تواند میزان نور ورودی به سلول‌های خورشیدی را کاهش دهد. این مسئله در مناطق خشک و کویری، شهرهای صنعتی و مناطقی که آلودگی هوا یا گرد و غبار زیادی دارند، اهمیت بیشتری پیدا می‌کند. حتی یک لایه نسبتا نازک از آلودگی می‌تواند در طول زمان باعث افت محسوس تولید شود.

پنل‌های باید متناسب با شرایط محیطی و میزان آلودگی منطقه به صورت دوره‌ای تمیز شوند. در مناطق پر گرد و غبار، ممکن است لازم باشد فاصله‌ی بین دفعات شست‌وشو کمتر شود. برای نظافت هم باید از روش‌های مناسب استفاده کرد تا سطح پنل دچار خط و خش یا آسیب نشود.

3.    سایه‌اندازی روی پنل‌های خورشیدی

 درختان، ساختمان‌‌های اطراف، دیوارها، تیرهای برق، مخزن‌های آب و حتی تجهیزات نصب‌شده در خود نیروگاه می‌توانند روی بخشی از پنل‌ها سایه ایجاد کنند. اهمیت این موضوع زمانی بیشتر می‌شود که پنل‌ها به صورت رشته‌ای به یکدیگر متصل باشند. در چنین شرایطی کاهش عملکرد بخشی از پنل‌ها می‌تواند روی عملکرد کل رشته تأثیر بگذارد. نکته‌ی مهم این است که مسیر سایه در طول روز و فصل‌های مختلف تغییر می‌کند؛ بنابراین ممکن است پنلی در تابستان بدون سایه باشد اما در زمستان برای چند ساعت تحت سایه قرار بگیرد.

وضعیت سایه‌اندازی باید در ساعت‌های مختلف روز و فصل‌های مختلف بررسی شود. در صورت امکان می‌توان موانع ایجادکننده‌ی سایه را حذف یا اصلاح کرد. در برخی طراحی‌ها هم استفاده از بهینه‌سازها یا میکرواینورترها می‌تواند اثر سایه جزئی را کاهش دهد.

4.    افزایش دمای پنل و کاهش راندمان

سلول‌های فتوولتائیک با افزایش دما معمولا با کاهش راندمان مواجه می‌شوند. در روزهای بسیار گرم، دمای سطح پنل ممکن است بسیار بیشتر از دمای هوای محیط باشد؛ بنابراین ممکن است نیروگاه در یک روز کاملا آفتابی و بسیار گرم، برق کمتری نسبت به یک روز خنک‌تر با شرایط تابشی مشابه تولید کند. در طراحی نیروگاه باید امکان گردش مناسب هوا در اطراف پنل‌‌ها فراهم شود. همچنین هنگام تحلیل عملکرد نیروگاه، دمای پنل و شرایط محیطی باید در کنار میزان تابش بررسی شوند.

5.    خرابی یا عملکرد نامناسب اینورتر

اینورتر، برق DC تولیدشده توسط پنل‌ها را به برق AC تبدیل می‌کند و در بسیاری از سیستم‌ها وظیفه‌ی کنترل و مدیریت عملکرد نیروگاه را هم برعهده دارد. خرابی قطعات داخلی، افزایش دمای کاری، مشکلات تهویه، خطاهای نرم‌افزاری یا سخت‌افزاری و خاموشی‌های مکرر می‌توانند باعث کاهش تولید شوند. برای حل مشکل خرابی اینورتر باید کدهای خطا، دمای کاری، نمودار توان و وضعیت اینورتر به صورت منظم بررسی شوند. استفاده از نرم‌افزار مانیتورینگ نیروگاه خورشیدی می‌تواند شناسایی این خطاها را بسیار سریع‌تر کند.

6.    خرابی یا عملکرد ضعیف پنل‌ها

گاهی افت تولید به یک یا چند پنل خاص مربوط می‌شود. پنل ممکن است در اثر آسیب فیزیکی، نقص تولید، هات‌اسپات، خرابی سلول‌ها یا عوامل محیطی عملکرد خود را از دست بدهد. در نیروگاه‌هایی که تعداد زیادی پنل دارند، تشخیص دستی چنین مشکلاتی دشوار است. مقایسه عملکرد رشته‌ها می‌تواند سرنخ مناسبی برای شناسایی پنل یا بخش مشکل‌دار باشد. در صورت مشاهده کاهش ناگهانی و مداوم تولید، پنل‌ها باید توسط متخصص بررسی شوند. استفاده از دوربین حرارتی هم می‌تواند برای شناسایی نقاط داغ و برخی عیوب پنهان مفید باشد.

7.    مشکلات MPPT و عدم تطابق رشته‌ها

وظیفه‌ی MPPT پیدا کردن نقطه‌ی عملکردی مناسب پنل‌ها برای دریافت بیشترین توان ممکن است. اگر پنل‌هایی با مشخصات متفاوت، جهت نصب متفاوت یا شرایط کاری متفاوت به یک MPPT متصل شوند، ممکن است عملکرد سیستم کاهش پیدا کند. همچنین تعداد نامناسب پنل‌ها در رشته‌ها می‌تواند باعث ایجاد عدم تطابق شود. 

برای مثال اتصال رشته‌هایی با تعداد متفاوت پنل یا مشخصات الکتریکی متفاوت به یک MPPT می‌تواند باعث شود کل گروه با شرایط نامناسب‌تری کار کند. برای حل این مشکل باید مدل پنل‌ها، تعداد پنل‌های هر رشته، جهت، زاویه‌ی نصب و نحوه‌ی اتصال رشته‌ها به MPPT را بررسی کرد.

8.    محدودیت جریان ورودی اینورتر

یکی از دلایل دیگر کاهش تولید می‌تواند سازگار نبودن جریان خروجی پنل با ظرفیت ورودی اینورتر باشد. اگر جریان قابل تولید پنل‌ها از حداکثر جریان ورودی قابل پشتیبانی توسط اینورتر بیشتر باشد، اینورتر ممکن است برای محافظت از خود یا رعایت محدوده‌ی کاری، جریان DC را محدود کند. در نتیجه توان خروجی کمتر از مقدار مورد انتظار خواهد شد. 

برای حل مشکل فوق، باید مشخصات الکتریکی پنل و اینورتر را در مرحله‌ی طراحی به دقت بررسی کرد. در پروژه‌هایی که از پنل‌های با جریان بالا استفاده می‌شود، باید اینورتر مناسب با ظرفیت جریان موردنظر انتخاب شود. نرم افزار مانیتورینگ نیروگاه خورشیدی سلاریس قابلیت این را دارد که با انواع اینورتر‌ها از جمله سولیس، کاکو، Deye، هواوی و غیره به خوبی کار کند و مشکلات اینورتر را در سریع ترین زمان شناسایی کند. 

9.    مشکلات سیم‌کشی و کانکتورها

کابل‌ها و کانکتورهای نیروگاه خورشیدی در تمام طول سال در معرض گرما، سرما، رطوبت، بارندگی و سایر عوامل محیطی قرار دارند. به همین دلیل ممکن است در طول زمان دچار فرسودگی، شل شدن یا آسیب شوند. خرابی کانکتورها، آسیب کابل‌ها، اتصال‌های نامناسب و افزایش مقاومت در مسیر می‌تواند باعث ایجاد تلفات و کاهش تولید شود. گاهی هم جوندگان یا حیوانات می‌‌توانند به کابل‌ها آسیب وارد کنند. 

برای حل مشکل، بازرسی دوره‌ای کابل‌ها، کانکتورها و تابلوهای DC و AC توسط افراد متخصص توصیه می‌شود. بررسی سیم‌کشی دارای ولتاژ بالا بدون تجهیزات و دانش فنی مناسب خطرناک است و باید توسط تکنسین مجاز انجام شود. 

10.    محدودیت شبکه و افزایش ولتاژ

گاهی دلیل کاهش تولید نیروگاه خورشیدی خارج از خود نیروگاه قرار دارد. اگر شبکه ظرفیت کافی برای جذب توان تولید‌شده را نداشته باشد، افزایش ولتاژ ممکن است باعث شود اینورتر برای رعایت محدوده مجاز شبکه، توان خروجی را کاهش دهد.

در شرایط شدیدتر، اینورتر ممکن است برای مدت مشخصی از شبکه جدا شود. اگر این اتفاق به صورت مکرر رخ دهد، میزان قابل توجهی از انرژی بالقوه‌ی نیروگاه از دست خواهد رفت. ولتاژ و فرکانس شبکه باید در دوره‌های افت تولید بررسی شود. در صورت مشاهده‌ی افزایش غیرعادی ولتاژ، وضعیت شبکه و تنظیمات حفاظتی اینورتر باید توسط متخصص بررسی شود. 

راهکارهای جلوگیری از کاهش تولید نیروگاه خورشیدی

•     تمیز کردن منظم پنل‌ها متناسب با شرایط منطقه
•     بررسی دوره‌ای کابل‌ها و کانکتورها
•     کنترل وضعیت اینورترها و کدهای خطا
•     اطمینان از تهویه مناسب اینورتر
•     بررسی سایه‌انداز در ساعت‌های مختلف روز
•     کنترل عملکرد رشته‌ها و MPPT
•     بررسی دمای تجهیزات
•     تحلیل منظم اطلاعات تولید
•     انجام سرویس‌های دوره‌ای
•     استفاده از سیستم مانیتورینگ برای تشخیص زودهنگام مشکلات

جمع‌بندی

کاهش تولید برق نیروگاه خورشیدی می‌تواند دلایل متعددی داشته باشد. برخی از این عوامل طبیعی مثل تغییرات فصلی، کاهش تابش، روزهای ابری و افزایش دما طبیعی هستند. از سویی عوامل غیرطبیعی مثل کثیف شدن پنل‌ها، سایه‌اندازی، خرابی پنل، مشکلات MPPT، خرابی اینورتر، مشکلات کابل و کانکتور و محدودیت شبکه هم در این مشکل نقش دارند. به همین دلیل برای تشخیص علت افت تولید نباید فقط به میزان برق تولیدشده در یک روز توجه کرد. مقایسه‌ی داده‌های تاریخی، بررسی شرایط آب و هوایی و تحلیل عملکرد تجهیزات در کنار یکدیگر، توصیف دقیق‌تر از وضعیت نیروگاه ارائه می‌دهد. 

در این میان مانیتورینگ نیروگاه خورشیدی نقش مهمی در شناسایی سریع مشکلات دارد. استفاده از یک نرم‌افزار مانیتورینگ نیروگاه خورشیدی مناسب و بهره‌گیری از خدمات مانیتورینگ نیروگاه خورشیدی می‌تواند به بهره‌بردار کمک کند تا افت عملکرد را سریع‌تر تشخیص دهد و برای رفع آن اقدام کند. 

پرسش‌های متداول

چرا تولید برق نیروگاه خورشیدی کاهش پیدا می‌کند؟

کاهش تولید می‌تواند به دلایل مختلفی مثل کاهش تابش خورشید، گردوغبار، سایه‌اندازی، افزایش دما، خرابی پنل یا اینورتر، مشکلات سیم‌کشی و محدودیت شبکه برق اتفاق بیفتد.

آیا گرد و غبار باعث کاهش تولید پنل‌های خورشیدی می‌شود؟

بله، تجمع گرد و غبار و آلودگی روی سطح پنل، میزان نور دریافتی سلول‌ها را کاهش داده و در نتیجه می‌تواند باعث افت تولید برق شود.

چگونه می‌توان علت کاهش تولید نیروگاه خورشیدی را پیدا کرد؟

با بررسی داده‌های تولید، وضعیت اینورترها، ولتاژ، جریان، شرایط آب و هوایی و عملکرد رشته‌های مختلف می‌توان علت افت تولید را شناسایی کرد و مانیتورینگ نیروگاه خورشیدی این فرآیند را ساده‌تر می‌کند.

نرم‌افزار مانیتورینگ نیروگاه خورشیدی چه کمکی به کاهش افت تولید می‌کند؟

این نرم‌افزار با ثبت و تحلیل اطلاعات نیروگاه، خطاها و تغییرات غیرعادی تولید را سریع‌تر شناسایی می‌کند تا امکان بررسی و رفع مشکل در زمان مناسب فراهم شود.