پنلهای خورشیدی برخلاف تصور رایج، با افزایش دما بازده بیشتری پیدا نمیکنند؛ سلولهای خورشیدی معمولاً در دمای پایینتر عملکرد بهتری دارند. با این حال، میزان برق تولیدی تنها به دمای هوا وابسته نیست و عواملی مانند شدت تابش خورشید، طول روز، زاویه پنل، باد و شرایط جوی نیز نقش تعیینکنندهای دارند.
به گزارش سیناپرس، پنلهای خورشیدی در دمای پایینتر بازده بیشتری دارند، اما گرمای تابستان لزوما به معنای کاهش تولید برق نیست. پنلهای خورشیدی برای تولید برق به نور خورشید نیاز دارند اما برخلاف تصور رایج گرمای زیاد لزوما به افزایش بازده آنها کمک نمیکند. در واقع بازده سلولهای خورشیدی معمولا در دماهای پایینتر بیشتر است.
با این حال دمای هوا تنها یکی از عوامل تعیینکننده میزان برق تولیدی یک سامانه خورشیدی محسوب میشود و نمیتوان صرفا بر اساس گرم یا سرد بودن هوا درباره بهترین شرایط تولید برق تصمیم گرفت.
دمای ۲۵ درجه؛ استاندارد آزمایشگاهی نه بهترین دمای پشتبام
دمای ۷۷ درجه فارنهایت معادل ۲۵ درجه سانتیگراد عددی است که در مشخصات فنی بسیاری از پنلهای خورشیدی دیده میشود. این دما دمای سلول در شرایط آزمون استاندارد است و تولیدکنندگان عملکرد پنلها را معمولا در کنار تابش خورشیدی هزار وات بر مترمربع در این شرایط ارزیابی میکنند.
با این حال ۲۵ درجه سانتیگراد به این معنا نیست که پنل روی پشتبام دقیقا در همین دما بیشترین برق ممکن را تولید میکند. این عدد بیشتر یک استاندارد برای مقایسه عملکرد پنلها است و نباید آن را بهعنوان دمای ایدهآل محیطی برای تولید برق در نظر گرفت.
چرا از نظر فنی سرما برنده است؟
سلولهای خورشیدی معمولا در دماهای پایینتر بازده بیشتری دارند. دلیل اصلی این است که با افزایش دما، ولتاژ سلول خورشیدی بیش از آنکه جریان آن افزایش پیدا کند کاهش مییابد و در نتیجه توان خروجی افت میکند؛ بنابراین اگر دو پنل در معرض مقدار یکسانی از نور خورشید قرار داشته باشند، پنل سردتر معمولا میتواند برق بیشتری تولید کند اما اینجا یک تفاوت مهم وجود دارد: بازده بیشتر با تولید برق بیشتر در طول یک روز یا یک فصل یکسان نیست.
ممکن است یک پنل در یک روز سرد از نظر بازده عملکرد بهتری داشته باشد، اما یک روز گرم تابستانی به دلیل دریافت نور خورشید بیشتر ساعات روشنایی طولانیتر و شرایط تابشی مناسبتر، در مجموع برق بیشتری تولید کند.
دمای پنل با دمای هوا یکی نیست
یکی از نکات مهم در ارزیابی عملکرد پنلهای خورشیدی این است که دمایی که در اپلیکیشن هواشناسی یا گزارشهای هواشناسی مشاهده میکنیم الزاما دمای خود پنل نیست.
پنلی که مستقیما زیر نور خورشید قرار دارد میتواند بهمراتب گرمتر از هوای اطراف شود. آزمایشگاه ملی سندیا در آمریکا نیز برای مدلسازی دمای ماژولهای خورشیدی عواملی مانند دمای محیط، شدت تابش خورشیدی، سرعت باد و نحوه نصب پنل را در نظر میگیرد؛ بنابراین ممکن است دمای هوا ۳۰ درجه سانتیگراد باشد، اما دمای واقعی سلولهای پنل در زیر تابش مستقیم خورشید بسیار بالاتر برود.
هر درجه گرما چقدر از توان پنل کم میکند؟
زمانی که دمای سلول از دمای مرجع آزمایشگاهی بالاتر میرود توان خروجی پنل بر اساس ضریب دمایی آن کاهش پیدا میکند.
این کاهش برای همه پنلها یکسان نیست و نمیتوان یک عدد ثابت مانند ۰.۵ درصد به ازای هر درجه سانتیگراد را برای تمام محصولات در نظر گرفت.
برای نمونه شرکت REC برای پنل Alpha Pure-RX ضریب دمایی حداکثر توان را منفی ۰.۲۴ درصد به ازای هر درجه سانتیگراد اعلام کرده است. شرکت Qcells نیز برای سری پنلهای مسکونی Q.TRON BLK M-G۲+ ضریب دمایی منفی ۰.۲۹ درصد به ازای هر درجه سانتیگراد را اعلام میکند.
این اعداد نشان میدهند که با افزایش دمای سلول توان خروجی کاهش پیدا میکند، هرچند میزان این افت به فناوری و مدل پنل وابسته است.
آیا گرمای زیاد به پنل خورشیدی آسیب میزند؟
دمای ۲۵ درجه سانتیگراد به هیچ عنوان به معنای نزدیک شدن پنل به محدوده خطرناک نیست. پنلهای خورشیدی برای فعالیت در دماهای بسیار بالاتر طراحی شدهاند.
برای مثال شرکت Qcells محدوده کارکرد مداوم پنل Q.TRON را تا حدود ۱۵۸ درجه فارنهایت معادل ۷۰ درجه سانتیگراد اعلام کرده است. شرکت REC نیز برای پنل Alpha Pure-RX دمای کاری ۱۷۶ درجه فارنهایت معادل حدود ۸۰ درجه سانتیگراد را بهعنوان T۹۸ اعلام کرده است.
با این حال گرمای شدید و طولانیمدت میتواند به سلولها و سایر مواد تشکیلدهنده ماژول آسیب بزند و در بلندمدت عمر مفید پنل را کاهش دهد.
هوای سرد همیشه به معنای برق بیشتر نیست
اگر تنها معیار بازده سلول باشد هوای سرد شرایط بهتری ایجاد میکند اما برای یک صاحب سامانه خورشیدی سوال مهمتر این است که در نهایت چه مقدار برق تولید میشود؟
در اینجا عوامل دیگری مانند میزان تابش مستقیم خورشید، ابری بودن هوا، برف، زاویه تابش، جهت قرارگیری پنلها و تعداد ساعات روشنایی روز اهمیت زیادی پیدا میکنند.
به همین دلیل یک روز سرد و آفتابی میتواند برای عملکرد پنل بسیار مناسب باشد، اما یک روز گرم تابستانی نیز ممکن است به دلیل دریافت انرژی خورشیدی بیشتر برق بیشتری تولید کند.
بهترین ساعت تولید برق الزاما ۱۰ صبح تا ۴ بعدازظهر نیست
تولید برق پنلها معمولا با افزایش تابش مستقیم خورشید افزایش پیدا میکند و بعد از عبور خورشید از نقطه اوج کاهش مییابد. با این حال نمیتوان یک بازه زمانی ثابت را برای همه سامانههای خورشیدی بهترین زمان تولید برق دانست.
جهت قرارگیری پنلها در این زمینه اهمیت زیادی دارد. برای مثال سامانهای که پنلهای آن رو به شرق قرار گرفتهاند الگوی تولید متفاوتی با سامانهای خواهد داشت که پنلهای آن رو به غرب هستند.
از سوی دیگر در تابستان اگرچه پنلها به دلیل گرمای بیشتر با افت بازده مواجه میشوند اما بلندتر بودن روزها و در بسیاری از مناطق منابع خورشیدی قویتر میتواند باعث شود مجموع برق تولیدی در این فصل افزایش پیدا کند.
برای محاسبه تولید واقعی فقط به دما نگاه نکنید
همین پیچیدگی باعث میشود انتخاب اندازه و ظرفیت سامانه خورشیدی صرفا بر اساس یک دمای مشخص یا یک فصل سال منطقی نباشد.
برخی صاحبان خانهها نیز سامانه خورشیدی را کمی بزرگتر از میزان مصرف معمول برق خود طراحی میکنند تا در روزها و دورههایی که شرایط ایدهآل نیست افت تولید جبران شود. در این زمینه گاهی از قاعده ۲۰ درصد برای ایجاد حاشیه اطمینان در طراحی سامانه استفاده میشود.
یک ابزار برای پیشبینی دقیقتر تولید برق
برای برآورد میزان برق قابل تولید آزمایشگاه ملی انرژیهای تجدیدپذیر آمریکا (NREL) ابزار رایگان PVWatts را ارائه کرده است. کاربران میتوانند اطلاعات مربوط به موقعیت جغرافیایی و مشخصات سامانه خورشیدی خود را وارد کنند تا میزان تولید برق ماهانه و سالانه تخمین زده شود.
این روش میتواند پاسخ دقیقتری نسبت به توصیههای کلی مانند تابستان بهترین فصل است یا ظهر بهترین زمان تولید است ارائه کند.
البته این ابزار نیز محدودیتهایی دارد و نمیتواند تمام تفاوتهای مربوط به شرایط خاص هر محل را در نظر بگیرد یا عملکرد فناوریهای مختلف پنلهای خورشیدی را بهطور کامل از یکدیگر تفکیک کند.
به نقل از انگجت، برآوردهای PVWatts نیز بر پایه ۳۰ سال داده واقعی آبوهوایی انجام میشود و به همین دلیل میتواند تصویر دقیقتری از الگوی احتمالی تولید برق یک سامانه در طول سال ارائه دهد.
سرما برای بازده، آفتاب برای تولید
اگر سوال این باشد که پنل خورشیدی در هوای گرم بهتر کار میکند یا سرد پاسخ فنی سرد است زیرا افزایش دمای سلول معمولا باعث کاهش ولتاژ و در نتیجه افت بازده میشود اما اگر سوال این باشد که چه زمانی بیشترین برق تولید میشود پاسخ فقط به دما بستگی ندارد. شدت تابش خورشید، طول روز، زاویه و جهت پنل، باد، ابر، برف و ویژگیهای فنی خود پنل میتوانند تاثیر بیشتری بر تولید واقعی برق داشته باشند بنابراین بهترین شرایط برای بازده سلول الزاما همان شرایطی نیست که بیشترین تولید برق روزانه یا سالانه را به همراه دارد؛ مسئلهای که هنگام طراحی یک سامانه خورشیدی باید همزمان با دمای محیط مورد توجه قرار گیرد.