تاثیر گرد و خاک بر عملکرد سیستم های خورشیدی

با پیشرفت تکنولوژی و استفاده گسترده از انرژی خورشیدی، همواره تلاش شده تا تلفات این سیستم ها به حداقل برسد. از سوی دیگر، تاثیر گرد و غبار مهم ترین عامل به ویژه برای نیروگاه های خورشیدی در مقیاس بزرگ است که در بیایان ها و مناطق باز نصب می شوند. تجمع ریزگردها و آلودگی ها بر روی پنل های خورشیدی منجر به کاهش راندمان نیروگاه خورشیدی می شود و تاثیر مستقیمی بر راندمان سیستم خورشیدی دارد. تأثیر تلفات ناشی از آلاینده هایی مانند گرد و غبار تا حد زیادی به سیستم و محیط بستگی دارد. آلودگی در محیط‌هایی مانند مناطق صنعتی، کارخانه‌ها، بزرگراه‌ها و جاده‌های شلوغ می‌تواند باعث تلفات و کاهش کارایی سیستم‌های خورشیدی شود. با در ادامه همراه باشید تا به جزئیات بیشتری در مورد تاثیر گرد و خاک بر عملکرد سیستم های خورشیدی بپردازیم.

اثر گرد و خاک بر عملکرد پنل های فتوولتاییک

استفاده از سیستم های فتوولتائیک یکی از متداول ترین روش های برداشت انرژی خورشید برای تولید برق است. بسیاری از مناطقی که تابش بالایی برای نصب پنل‌های خورشیدی دارند، مناطقی با آب و هوای خشک هستند و وجود گرد و غبار در این مناطق تأثیر زیادی بر عملکرد پنل‌های خورشیدی دارد. این مشکل در اقلیم ایران که در معرض طوفان های گرد و غبار مکرر و انتشار ریزگردها است، تشدید می شود. اولین قدم برای حل این مشکل، بررسی نحوه نشست گرد و غبار به سطح پنل فتوولتائیک و پارامترهای موثر بر این فرآیند است.

تاثیر گرد و غبار بر عملکرد سیستم های خورشیدی

1. کاهش عملکرد خروجی

در حین کار سیستم تولید انرژی خورشیدی فتوولتائیک تحت تأثیر گرد و غبار محیطی که در آن قرار دارد قرار می گیرد. راندمان تبدیل فوتوالکتریک سلول های فتوولتائیک با شدت تابش خورشید مرتبط است. تجمع گرد و غبار روی سطح پنل فتوولتائیک باعث کاهش انتقال نور از طریق شیشه جلو می گردد. کاهش انتقال نور باعث کاهش عملکرد خروجی باتری می شود. هر چه غلظت رسوب بیشتر باشد، انتقال نور بیشتر است. هرچه این مقدار کمتر باشد، پانل تابش کمتری را جذب می کند و عملکرد خروجی آن کمتر می شود.

2. کاهش بهره وری باتری

در زمان بارندگی کم، کاهش راندمان باتری می تواند بیش از 15 درصد به دلیل تجمع کثیفی در سطح پانل باشد. خاک و گرد و غبار روی سطح پانل می تواند میانگین راندمان تولید برق سالانه را تا 8 درصد کاهش دهد.به طور کلی گرد و غبار و کثیفی موجود در هوا شامل: گرد و غبار، باران و آلاینده هایی است که وجود آنها باعث کاهش توان باتری می شود. از آنجایی که ذرات گرد و غبار تأثیر زیادی بر پراکندگی نور خورشید دارند، تلفات جریان در چنین ماژول های متمرکز معمولاً بسیار بیشتر از ماژول های توزیع شده است.

3. دمای پانل افزایش می یابد

اکثر نیروگاه های فتوولتائیک فعلی از سلول های خورشیدی مبتنی بر سیلیکون استفاده می کنند که حساسیتی زیادی به دما دارند. هنگامی که گرد و غبار غلیظ روی سطح پانل جمع می شود، انتقال حرارت و مقاومت حرارتی افزایش می یابد. این پانل ها را گرم نگه می دارد و راندمان را کاهش می دهد. گرد و غبار به سطح پانل می چسبد و انتقال حرارت را مسدود می کند که می تواند از دفع گرمای خود پانل جلوگیری کند و دما را بالاتر و بالاتر برده و بر راندمان تولید برق فتوولتائیک تأثیر بگذارد.

4. پنل خورشیدی خوردگی

ترکیب گرد و غبار پیچیده تر است. برخی از مواد اسیدی و برخی دیگر قلیایی هستند. اجزای اصلی پانل های فتوولتائیک سیلیکون کریستالی، دی اکسید سیلیکون و سنگ آهک است. پس از مدتی، سطح پنل PV به تدریج در اثر خوردگی و آسیب ناشی از خوردگی محیط اسیدی یا قلیایی خراب می شود، که باعث سوراخ شدن سطح می گردد. این کار عملکرد نوری پانل فتوولتائیک را ضعیف می کند و باعث پخش شدن انعکاس می شود.

تاثیرگذاری 6 عامل محیطی بر عملکرد پنل های خورشیدی

ارزیابی خسارت ناشی از گرد و غبار

خاک گرفتگی را می توان به عنوان تجمع آلاینده ها در سطح ماژول و به عنوان کاهش تولید ارزیابی کرد. ما باید کاهش عملکرد سیستم را به دلیل آلودگی شناسایی کنیم. با فرض ثابت بودن سایر عوامل، مقایسه مقادیر تولید بین یک ماژول کنترل و یک ماژول آلوده راهی برای تعیین آسیب ناشی از آلودگی در محل است. برای شبیه سازی خسارت در طول زمان، باید میزان یا میزان آلودگی یا تجمع خاک را تعیین کنیم. اگرچه روش های مختلفی برای محاسبه میزان آلودگی وجود دارد، اما میزان آلودگی که بیانگر کاهش تولید روزانه است، با ارزش ترین روش برای مدل سازی تولید سیستم های فتوولتائیک در نظر گرفته می شود. پس از تعیین سطح آلودگی، می توان از آن به همراه داده های بارندگی برای پیش بینی خسارت های گذشته، حال و آینده استفاده کرد.

کلام آخر

خاک‌زدایی به عنوان یک موضوع موثر بر عملکرد PV به خوبی مورد بررسی قرار گرفته است. تیمی از دانشمندان به سرپرستی دانشگاه محمد اول در مراکش مطالعه‌ای یک ساله درباره کثیف شدن صفحات خورشیدی در این زمینه انجام دادند. این گروه ماژول های PV سیلیکون کریستالی و تلورید کادمیوم را در سایتی در بن گور، مراکش نصب نمودند. نصب شامل دو ماژول برای هر فناوری است، یک ماژول روزانه تمیز می شود و ماژول دیگر برای جمع آوری گرد و غبار و آلودگی باقی می ماند. همانطور که انتظار می رفت، این مطالعه نشان داد که اثرات تشکیل خاک در خشک ترین دوره سال مضرترین است. این تیم همچنین دریافت که واحدهای تلورید کادمیوم کمتر تحت تأثیر تلفات ناشی از گرد و غبار قرار می گیرند. آنها با 13 درصد کاهش در عملکرد روزانه به اوج خود رسیدند، در مقایسه با 15 درصد برای ماژول های سیلیکونی.

در محیط‌های نزدیک مانند مناطق صنعتی، کارخانه‌ها، بزرگراه‌ها و جاده‌های پرتردد، تلفات ناشی از آلودگی و در نتیجه بازده پایین سیستم‌های انرژی خورشیدی وجود داشته است.