در نیروگاه‌های فتوولتائیک که به صورت مستقل از شبکه برق عمل می‌کنند و معمولاً برای کاربردهای کم ظرفیت ایجاد می‌شوند، به دلیل محدودیت‌های ولتاژی موجود در شارژ کنترلرها، تعداد پنل‌های متصل به صورت سری معمولاً محدود است. در این نوع نیروگاه‌ها، اگر نیاز به تولید توان بیشتری باشد، به جای افزایش تعداد پنل‌های سری، معمولاً تعداد رشته‌های پنل‌های موازی را افزایش می‌دهند. این رویکرد به این دلیل است که ولتاژ مدار باز پنل‌ها معمولاً از ۲ تا ۳ برابر ولتاژ یک پنل بیشتر نمی‌شود. بنابراین، برای بهینه‌سازی عملکرد و تأمین توان مورد نیاز، انتخاب تعداد مناسب پنل‌ها و نحوه اتصال آنها اهمیت ویژه‌ای دارد. در نتیجه، مدیریت صحیح و طراحی مناسب سیستم‌های فتوولتائیک جدا از شبکه می‌تواند به افزایش کارایی و بهره‌وری این نیروگاه‌ها کمک کند.
در نیروگاه‌های فتوولتائیک که به شبکه متصل هستند، به ویژه در نمونه‌های بزرگ، برای کاهش تلفات انرژی در انتقال از پنل‌ها به اینورتر، تعداد پنل‌های سری را افزایش می‌دهند. وقتی که تعداد پنل‌های سری در یک رشته بیشتر می‌شود، ولتاژ مدار باز در هر پنل افزایش پیدا می‌کند. برای مثال، اگر یک رشته شامل 20 پنل باشد، ولتاژ مدار باز کلی به 19 برابر ولتاژ هر پنل خواهد رسید. این موضوع باعث می‌شود که ولتاژ هر پنل در این شرایط به حدود 900 ولت برسد. این افزایش ولتاژ نه تنها به بهبود کارایی سیستم کمک می‌کند، بلکه می‌تواند در کاهش هزینه‌های انتقال انرژی نیز مؤثر باشد. این روش به ما این امکان را می‌دهد که از ظرفیت تولید انرژی بیشتری بهره‌برداری کنیم و در نتیجه، عملکرد کلی نیروگاه را بهبود دهیم.
در محاسبات مربوط به سیستم‌های فتوولتائیک، یکی از مسائلی که معمولاً نادیده گرفته می‌شود، تلفات ناشی از نشت جریان در پنل‌ها به دلیل ولتاژ مدار باز رشته‌هاست. وقتی ولتاژ مدار باز رشته‌ها افزایش پیدا می‌کند، نشت جریان عایقی در پنل‌ها شروع می‌شود. این یعنی بخشی از انرژی که پنل‌ها تولید می‌کنند، از طریق این جریان نشتی هدر می‌رود. نکته‌ای که باید به آن توجه کنیم این است که هرچه ولتاژ مدار باز بیشتر شود، جریان نشتی و در نتیجه تلفات ناشی از PID (Potential Induced Degradation) در پنل‌ها نیز بیشتر خواهد شد. بنابراین، در طراحی و محاسبه سیستم‌های فتوولتائیک، باید به این موضوع توجه ویژه‌ای داشته باشیم تا از کاهش کارایی پنل‌ها جلوگیری کنیم.
موارد تاثیر گذار بر ایجاد تلفات PID
شرایط اقلیمی
هر چقدر رطوبت محیطی که پنل‌ها در آن نصب می‌شوند بیشتر باشد، میزان نشتی جریان در این پنل‌ها هم افزایش پیدا می‌کند. رطوبت یکی از عوامل مهمی است که بر مقاومت نشتی تجهیزات عایق تأثیر می‌گذارد. به طور کلی، عایق‌ها در شرایط مرطوب نمی‌توانند به خوبی عمل کنند و این موضوع می‌تواند منجر به مشکلات جدی در عملکرد آنها شود. بنابراین، هنگام نصب پنل‌ها، باید به میزان رطوبت محیط توجه ویژه‌ای داشته باشیم تا از بروز مشکلاتی نظیر نشتی جریان جلوگیری کنیم.
ولتاژ سیستم
وقتی ولتاژ سیستم را بالا می‌بریم، تلفات اهمی کاهش پیدا می‌کند، اما این به معنای خوب بودن اوضاع نیست، زیرا در عوض تلفات سیستم به طور کلی افزایش می‌یابد. بنابراین، برای اینکه بتوانیم به کمترین تلفات ممکن برسیم، باید نقطه‌ای را پیدا کنیم که مجموع تلفات PID و تلفات اهمی در کمترین حالت خود قرار گیرد. این به ما کمک می‌کند تا بهترین کارایی را از سیستم خود بگیریم و در عین حال از هدر رفت انرژی جلوگیری کنیم. در واقع، این یک تعادل است که باید به دقت مدیریت شود تا بتوانیم بهینه‌ترین عملکرد را داشته باشیم.
پوشش پنل
پوشش شیشه‌ای پنل‌ها و فریم‌های فلزی که برای محافظت از آنها استفاده می‌شود، تأثیر زیادی بر میزان جریان نشتی دارند. به عنوان مثال، پنل‌هایی که با پوشش PVB ساخته شده‌اند، بیشترین تأثیر را در افزایش این جریان نشتی دارند. تحقیقات نشان داده‌اند که این نوع پنل‌ها در شرایط خاصی مانند افزایش رطوبت و دما، خاصیت رسانایی پیدا می‌کنند. این ویژگی باعث می‌شود که جریان نشتی آنها افزایش یابد. بنابراین، مهم است که در طراحی و انتخاب پنل‌ها به این نکات توجه کنیم تا از مشکلات احتمالی جلوگیری شود و عملکرد بهتری داشته باشند.
پوشش سلول
پوشش ضد انعکاس سلول‌های خورشیدی باعث می‌شود که این سلول‌ها بهتر بتوانند نور خورشید را جذب کنند و انرژی بیشتری تولید کنند. اما جالب اینجاست که این پوشش می‌تواند به افزایش جریان نشتی در این سلول‌ها هم کمک کند. این مسئله به این معناست که با وجود مزایای جذب نور، ممکن است مشکلاتی در کارایی سلول‌ها به وجود بیاید. بنابراین، وقتی به طراحی سلول‌های خورشیدی فکر میکنیم، باید به تعادل میان جذب نور و کاهش تلفات انرژی ناشی از نشتی توجه کنیم. در واقع، این یک چالش مهم برای مهندسان محسوب می‌شود که باید آن را در نظر بگیرند تا بتوانند بهترین عملکرد را از این فناوری بدست آورند.
اگر شما به فکر راه‌اندازی یک نیروگاه خورشیدی هستید، باید به موضوع تلفات PID پنل‌ها توجه ویژه‌ای داشته باشید. انتخاب پنل‌هایی که دارای تلفات PID بالایی هستند، می‌تواند به شدت بر سودآوری پروژه شما تاثیر بگذارد و به نوعی توجیه اقتصادی آن را زیر سوال ببرد. بر اساس استاندارد IEC 62804-1، حداکثر میزان تلفات PID برای پنل‌های فتوولتائیک نباید بیشتر از 5 درصد باشد. پس حتماً در انتخاب پنل‌ها دقت کنید تا از مشکلات آینده جلوگیری کنید و به بهترین نتیجه ممکن برسید.
نظرات کاربران