تاثیرگذاری 6 عامل محیطی بر عملکرد پنل های خورشیدی

در حال حاضر به دلیل کاهش سوخت های فسیلی، توجه به منابع تجدیدپذیر جایگزین شده است. تولید برق از انرژی خورشیدی به روش فتوولتائیک یکی از مناسب ترین روش ها برای دستیابی به این هدف است. توان خروجی تولید شده توسط یک ماژول فتوولتائیک و عمر مفید آن به چندین جنبه بستگی دارد. انرژی تولید شده توسط سولار پنل به عوامل مختلفی بستگی دارد. میزان انرژی تولید شده توسط پنل های خورشیدی تحت تاثیر عوامل مختلفی قرار می گیرد. از جمله این موارد می‌توان به میزان گرد و غبار، سایه‌ها، زاویه نصب پنل ها، دمای محیط و … اشاره نمود. در زیر به بررسی این عوامل می پردازیم و اینکه هر عامل چگونه بر کارایی پنل های خورشیدی تاثیر می گذارد.

بررسی تعدادی از عوامل محیطی بر عملکرد پنل های خورشیدی

عوامل متعددی که مستقیماً بر نیروگاه های خورشیدی و PV تأثیر می گذارند در زیر مورد بحث قرار می گیرند و تاثیر هرکدام، یک ‌به ‌یک بررسی می‌شود.

1. اثر سایه‌های محیطی بر بازدهی پنل خورشیدی

سایه روی یک پنل خورشیدی می تواند ناشی از سایه ای باشد که توسط اشیاء مجاور مانند درختان، چراغ های برق، ساختمان های مجاور و بسیاری دیگر ایجاد می شود. اگر سایه ملایمی روی سطح پنل خورشیدی ایجاد شود، جریان اتصال کوتاه آن به میزان قابل توجهی کاهش می یابد. از طرف دیگر، اگر سایه روی پنل خورشیدی آنقدر زیاد باشد که نور خورشید به صفر برسد؛ دو اتفاق می تواند رخ دهد. اگر این سایه زیاد قستی از پنل خورشیدی را پوشش دهد، با عملکرد دیود بایپس برای جلوگیری از وقوع پدیده هات اسپات و خروج ناحیه سایه‎‌دار از مدار، کاهش در ولتاژ مدار باز پنل خورشیدی رخ خواهد داد. در صورتی که Hard shading در کل سطح پنل اتفاق افتد، توان خروجی پنل 0 خواهد شد.

2. اثر گردوغبار بر عملکرد پنل خورشیدی

گرد و غبار به عنوان ذرات ریز گرد و غبار مانند با اندازه کمتر از 500 میکرومتر تعریف می شود. تاثیر گرد و غبار بر روی پنل خورشیدی به توزیع آن بر روی پنل (یکنواخت یا جزئی)، اندازه ذرات و چگالی آنها بستگی دارد که می تواند منجر به کاهش راندمان پنل های خورشیدی فتوولتائیک شود. مقدار گرد و غباری که بر روی سطح پنل خورشیدی می نشیند به طور قابل توجهی به خواص گرد و غبار (خواص شیمیایی، اندازه، شکل، وزن و …) و همچنین شرایط محیطی بستگی دارد. بر اساس مطالعات تجربی و مقایسه عملکرد پنل های خورشیدی در شرایط تمیز و گرد و غبار، مشخص شد که تجمع گرد و غبار در سطح پنل خورشیدی می تواند هم جریان و هم ولتاژ پنل خورشیدی را کاهش دهد.

3. اثر دمای محیطی بر عملکرد پنل های خورشیدی

پنل های خورشیدی از طریق پدیده ای به نام اثر فتوولتائیک (PV) نور خورشید را به الکتریسیته تبدیل می کنند. هر چه نور خورشید بیشتر باشد، انرژی بیشتری تولید می کنند. برعکس، هرچه پانل ها داغ تر باشند، در واقع برق کمتری تولید می کنند. دمای بالا کارایی یک پنل خورشیدی را کاهش می دهد و بر درصد نور خورشید که پانل می تواند به انرژی تبدیل شود، تأثیر می گذارد. بنابراین هر چه دمای سلول بیشتر باشد رسانایی کریستال آن کمتر می شود و بازده آن حدود 25 درصد کاهش می یابد.

4. اثر رطوبت بر عملکرد پنل خورشیدی

منظور از رطوبت، مقدار آب موجود در هوا است. بر اساس نتایج بسیاری از محققین، دو شرط برای ارزیابی تاثیر رطوبت بر کارایی پنل خورشیدی باید تعریف شود. ابتدا، اثر ذرات بخار آب روی اشعه خورشید و دیگری اثر رطوبت در صورت نفوذ به داخل سولار پنل. با تغییر دما در طول روز، رطوبت نسبی نیز تغییر می کند. یعنی با افزایش دما، رطوبت نسبی نیز افزایش می یابد و با کاهش دما مقدار آن نیز کاهش می یابد.

5. اثر باد بر عملکرد پنل خورشیدی

از نظر مفهومی، ممکن است درست نباشد که سرعت باد تأثیر مستقیمی بر عملکرد پنل خورشیدی دارد. با این حال، نقش کلیدی در تولید برق از صفحات خورشیدی دارد. هنگامی که باد می وزد، سلول های خورشیدی خنک می شوند و به الکترون ها اجازه می دهند تا انرژی بیشتری را با حرکت به سطوح انرژی بالاتر حمل کنند. یک پنل خورشیدی که یک درجه خنک می شود 0.05٪ کارآمدتر است.

6. اثر شدت تابش بر عملکرد پنل خورشیدی

جریان اتصال کوتاه یک پنل خورشیدی فتوولتائیک به مقدار فوتون های جذب شده توسط مواد نیمه هادی آن بستگی دارد که به نوبه خود به شدت نور خورشید بستگی دارد. با افزایش شدت تابش، توان خروجی پنل خورشیدی افزایش می یابد. با این حال، این همیشه به معنای افزایش کارایی پنل خورشیدی نیست. با توجه به افزایش شدت تابش، دمای پنل خورشیدی ممکن است افزایش یابد و در نتیجه راندمان تبدیل انرژی ثابت بماند یا حتی کاهش یابد.