تصور کنید پنل‌های خورشیدی را روی سقف خانه‌تان نصب کرده‌اید و انتظار دارید میزان مشخصی برق تولید کنند. اما گاهی اوقات، این انتظار برآورده نمی‌شود. دلیل این کاهش عملکرد چیست؟ راندمان سیستم خورشیدی به سادگی نصب پنل‌ها و دریافت نور خورشید نیست. عوامل متعددی دست به دست هم می‌دهند تا میزان انرژی تولیدی شما را تعیین کنند.

درک عوامل موثر بر بازدهی سیستم‌های خورشیدی به شما کمک می‌کند انتظارات واقع‌بینانه‌ای داشته باشید. همچنین می‌توانید با مدیریت بعضی از این عوامل، بازده سیستم خود را به حداکثر برسانید. در این مقاله از اکو مهر مهم‌ترین دلایل تاثیرگذار بر کارایی پنل‌های خورشیدی را بررسی می‌کنیم.

عوامل کلیدی تاثیرگذار بر بازده پنل‌های خورشیدی

بازدهی (Efficiency) پنل خورشیدی به درصدی از نور خورشید گفته می‌شود که به الکتریسیته تبدیل می‌شود. این عدد ثابت نیست و تحت شرایط محیطی و نگهداری تغییر می‌کند. بیایید نگاهی دقیق‌تر به این شرایط بیندازیم.

تابش خورشیدی و موقعیت جغرافیایی

میزان نور خورشیدی که به پنل‌های شما می‌تابد، مهم‌ترین عامل محسوب می‌شود. این مقدار در مناطق آفتابی‌تر به طور طبیعی بیشتر است. اما فقط شدت نور مهم نیست. طول مدت تابش آفتاب در طول روز و همچنین در فصل‌های مختلف سال نیز بسیار تاثیرگذار است.

• موقعیت جغرافیایی شما تعیین‌کننده تعداد ساعات آفتابی سالانه است.
• آب‌وهوای ابری یا بارانی می‌تواند به طور موقت تولید انرژی را کاهش دهد.
• سایه‌اندازی جزئی حتی بر روی بخش کوچکی از پنل، می‌تواند تاثیر بزرگی بر خروجی کل سیستم بگذارد.

برای اطلاعات کامل‌تر می‌توانید اینفوگرافیک عملکرد پنل خورشیدی در تبدیل فوتون به الکتریسیته را مشاهده کنید.

زاویه و جهت نصب پنل‌ها (Tilt and Azimuth)

پنل‌ها برای جذب حداکثر نور، باید در بهترین زاویه نسبت به خورشید قرار گیرند. دو مفهوم اصلی مطرح است: زاویه شیب و جهت‌گیری.

اگر می‌خواهید پنل‌های خورشیدی شما تا حد امکان انرژی تولید کنند، باید مطمئن شوید که در طول روز به‌گونه‌ای قرار گرفته‌اند که بیشترین میزان نور خورشید را دریافت کنند.

پنل‌های خورشیدی زمانی بیشترین بازده را خواهند داشت که پرتوهای خورشید عمود بر سطح پنل‌ها باشند؛ اما از آنجایی که خورشید در طول روز و در هر فصل در آسمان حرکت می‌کند، خورشید همیشه نمی‌تواند در موقعیت ایده‌آل باشد.

• زاویه شیب (Tilt Angle): این زاویه، میزان کج شدن پنل نسبت به سطح افق است. زاویه ایده‌آل معمولاً برابر با عرض جغرافیایی منطقه شما است. این کار باعث می‌شود پرتوهای خورشید در بیشترین زمان سال، به صورت عمودتر به سطح پنل بتابند.

• جهت‌گیری (Azimuth): جهت‌گیری به سمتی اشاره دارد که پنل‌های شما به آن طرف نگاه می‌کنند. در نیمکره شمالی، بهترین جهت معمولاً رو به جنوب است. این جهت بیشترین میزان تابش مستقیم خورشید را در طول روز دریافت می‌کند.

دمای محیط و پنل‌ها

یک باور غلط رایج در مورد انرژی خورشیدی وجود دارد: هرچه هوا گرم‌تر باشد، پنل‌های خورشیدی برق بیشتری تولید می‌کنند. در واقعیت، پنل‌های خورشیدی در دمای خیلی بالا بازدهی کمتری دارند.

پنل‌ها در دمای استاندارد آزمایشگاهی (حدود ۲۵ درجه سلسیوس) و برای عملکرد در اوج راندمان بین 15 تا 35 درجه سانتیگراد رتبه‌بندی می‌شوند.. هنگامی که دمای محیط بالا می‌رود، دمای سطح پنل می‌تواند به مراتب بیشتر شود. افزایش دما باعث کاهش ولتاژ و در نهایت کاهش کلی توان خروجی می‌شود.

شما می‌توانید با بررسی ضریب دما در برگه اطلاعات سازنده، دقیقاً متوجه شوید که پنل‌های خورشیدی شما چقدر تحت تأثیر دما قرار می‌گیرند. ضریب دما نشان می‌دهد که پنل‌های شما به ازای هر درجه افزایش دما از 25 درجه سانتیگراد، چه میزان توان از دست می‌دهند. به عنوان مثال، اگر ضریب دمای یک پنل حدود -0.3٪ باشد، راندمان پنل خورشیدی به ازای هر درجه افزایش دما از 25 درجه سانتیگراد، 0.3٪ کاهش می‌یابد.

نمودار زیر ولتاژ نسبی (محور x) و توان (محور y) یک پنل خورشیدی را در دماهای مختلف نشان می‌دهد. در نتیجه، دماهای بالا می‌توانند راندمان خروجی یک پنل خورشیدی را بین 10٪ تا 25٪ کاهش دهند.

سایه (Shading)

سایه دشمن شماره یک سیستم خورشیدی است. حتی سایه یک دودکش، شاخه درخت یا آنتن می‌تواند بخشی از پنل را بپوشاند. این موضوع می‌تواند تاثیر نامتناسبی در خروجی داشته باشد.

پنل‌های خورشیدی معمولاً به صورت سری به هم متصل هستند. وقتی یک سلول در سایه قرار می‌گیرد، می‌تواند مانند یک مقاومت عمل کند و جریان کل رشته را کاهش دهد. فناوری‌هایی مانند دیودهای بای‌پس (Bypass Diodes) یا میکرواینورترها (Microinverters) می‌توانند اثر منفی سایه را تا حد زیادی کاهش دهند.

آلودگی و گردوغبار

لایه‌ای از گردوغبار، برف، فضله پرندگان یا آلودگی روی پنل‌ها مانند یک سایه یکنواخت عمل می‌کند. این لایه مانع از رسیدن بخشی از نور خورشید به سلول‌ها می‌شود.

میزان تاثیرگذاری آلودگی به شرایط محل زندگی شما بستگی دارد. مناطقی که بارندگی منظم دارند، به طور طبیعی پنل‌هایشان شسته می‌شود. اما در مناطق خشک یا نزدیک به جاده‌های خاکی، نیاز به تمیز کردن دوره‌ای وجود دارد.

• نکته مهم: هنگام تمیز کردن از مواد شوینده خشن یا برس‌های زبر استفاده نکنید. آب و یک برس نرم معمولاً کافی است.

کیفیت و فناوری تجهیزات

همه پنل‌ها و اینورترها (Inverters) یکسان ساخته نمی‌شوند. کیفیت ساخت و فناوری به کار رفته، نقش بسزایی در راندمان اولیه و ماندگاری آن در طول زمان دارد.

• پنل‌ها: پنل‌های مونوکریستال (Monocrystalline) معمولاً بازده بالاتری نسبت به پلی‌کریستال (Polycrystalline) دارند. پنل‌های پیشرفته‌تر مانند نوع HJT یا فراسطحی (Perovskite) نیز در حال ورود به بازار هستند (اطلاعات بیشتر در مقاله انواع پنل‌های خورشیدی)
  
• اینورتر: اینورتر قلب سیستم است و برق DC را به AC تبدیل می‌کند. راندمان تبدیل اینورتر (مثلاً ۹۷٪ تا ۹۹٪) میزان برقی است که در نهایت به شبکه خانگی شما می‌رسد.
  
• کابل‌کشی و اتصالات: استفاده از کابل‌های با کیفیت و ضخامت مناسب، از اتلاف انرژی در طول مسیر جلوگیری می‌کند.

فرسودگی و کاهش عملکرد پنل در طول زمان (Degradation)

پنل‌های خورشیدی مانند هر وسیله دیگری برای همیشه نو نمی‌مانند. بازده آن‌ها به طور طبیعی و تدریجی در طول سال‌ها کاهش می‌یابد. این پدیده “تخریب (Degradation)” نامیده می‌شود.

معمولاً تولیدکنندگان گارانتی می‌دهند که پس از ۲۵ سال، پنل‌ها حداقل ۸۰ تا ۸۵ درصد از قدرت اولیه خود را حفظ کنند. نرخ تخریب سالانه معمولاً بین ۰.۵٪ تا ۱٪ است. کیفیت ساخت بهتر معمولاً به معنای نرخ تخریب کندتر است.

هرچه یک پنل خورشیدی قدیمی‌تر شود، برق کمتری تولید می‌کند. نمودار زیر نشان می‌دهد که پنل‌های خورشیدی مختلف چگونه در طول زمان تخریب می‌شوند.

جمع‌بندی و نتیجه‌گیری از عوامل موثر بر بازدهی پنل خورشیدی

جدول زیر خلاصه‌ای از عوامل کلیدی و تاثیر آن‌ها را نشان می‌دهد:

همانطور که دیدیم، راندمان سیستم خورشیدی شما تنها به تعداد پنل‌ها بستگی ندارد. این راندمان حاصل تعامل پیچیده‌ای بین عوامل محیطی، کیفیت تجهیزات و نحوه نگهداری است. خبر خوب این است که بر روی بسیاری از این عوامل کنترل دارید.

با طراحی و نصب حرفه‌ای، انتخاب تجهیزات با کیفیت و نگهداری ساده دوره‌ای می‌توانید اطمینان حاصل کنید که سیستم شما نزدیک به حداکثر ظرفیت ممکن خود کار می‌کند. سرمایه‌گذاری روی نوع مناسب سیستم خورشیدی، سرمایه‌گذاری برای ده‌ها سال آینده است. پس با آگاهی از این عوامل، تصمیم‌گیری هوشمندانه‌تری داشته باشید و از انرژی پاک خورشید نهایت استفاده را ببرید. اما توجه داشته باشید که ظرفیت سیستم خورشیدی شما بتواند در پیک‌ها و فصل‌های مختلف جوابگوی مصرف شما باشد.

شما برای افزایش عمر و بازده پنل‌های خورشیدی خود چه راهکارهایی را به کار گرفته‌اید؟

آیا تاثیر تمیز کردن منظم یا رفع یک سایه کوچک را بر تولید برق حس کرده‌اید؟

تجربیات و پرسش‌های خود را با ما و دیگر خوانندگان در بخش نظرات به اشتراک بگذارید.

منابع: hoymiles.com | maysunsolar.com