عوامل طبیعی موثر بر عملکرد نیروگاه خورشیدی

در ادامه ی مقاله برسی نیروگاه خورشیدی به تاثیر عوامل طبیعی و شرایط محیطی مختلف بر روی عملکرد(نیروگاه خوشیدی) سلول های خورشیدی می پردازیم

که برخی از این عوامل میتوانند سبب کاهش بازدهی سلول خورشیدی شوند.

در ادامه به چند مورد از مهمترین عوامل طبیعی موثر بر عملکرد سلولهای خورشیدی اشاره می شود.

نور خورشید میزان تابش خورشیدی بر روی زمین قبل از عبور از اتمسفر برابر m2/ ۱۳۶۷ می باشد. که این میزان تابش پس از عبور از اتمسفر به دلیل انعکاس توسط ذراتی مانند دی اکسید کربن و بخار آب و ازون کاهش می یابد

و مقدار آن پس از کاهش یافتن حدوداً برابر ۱۰۰۰ است که به این مقدار پیک تابش خورشید میگویند. مقدار توان الکتریکی تولید شده توسط سلول خورشیدی رابطه مستقیمی با میزان تابش دریافتی با آن سلول دارد.

حال اگر هوا ابری و یا آلوده باشد ذرات معلق در هوا بیشتر شده و مقدار تشعشع کاهش می یابد در نتیجه مقدار توان الکتریکی تولید شده کاهش می یابد.

ماژولها هنگامی که تابش مستقیم خورشید را دریافت نمیکنند هم میتوانند توان الکتریکی تولید کنند میزان تابش به سلولهای خورشیدی در شرایط ابری بودن آسمان در حدود ۵۰ درصد پیک تابش خورشید در حالت عادی است

و این میزان در یک آسمان ابری همراه با باران حدود ۱۰ الی ۲۰ درصد پیک تابش خورشید خواهد بود.

دما تصور نادرست رایجی که وجود دارد این است که برای تولید توان الکتریکی توسط یک سلول خورشیدی گرما لازم است.

در حالی که افزایش دما باعث افزایش مقاومت و کاهش ولتاژ در سلولهای خورشیدی و همچنین کاهش قدرت جذب سلول و در نتیجه کاهش جریان تولید شده و در نهایت کاهش بازدهی سلول خورشیدی می شود.

سایه سایه عامل بسیار مهمی در پایین آمدن کارایی سیستم میباشد. اغلب اوقات آرایه های PV به طور جزئی یا کامل توسط ابرهای عبوری سایه درختان ساختمانها برج ها سایه تیرهای چراغ برق و …. دچار سایه جزئی می شوند.

تحت شرایط سایه جزئی مشخصه PV بسیار پیچیده می شود و دارای چندین پیک توان محلی می شود.

مهم است که بدانیم حتی اگر یک سلول در سایه قرار گیرد توان خروجی کل ماژول تحت تاثیر قرار می گیرد و به میزان چشم گیری کاهش می یابد.

جریان باد تمام پایه های ماژولهای سلولهای خورشیدی باید به نحوی باشند که جریان هوا در اطراف ماژول ها وجود داشته باشد.

گردش هوا و جریان باد باعث خنک شدن ماژول بصورت طبیعی و در نتیجه عمل کردن ماژول در دمای پایین تر و افزایش کارایی خواهد شد.

برف بارش برف بر روی سلولهای خورشیدی سبب می شود تا میزان تابش دریافتی توسط سلول خورشیدی کاهش یابد

و در نتیجه جریان تولید شده در سلول های خورشیدی کاهش یابد و همچنین بازدهی سلولهای خورشیدی کاهش یابد.

به همین دلیل در مناطقی که برف شدیدی میبارد سلولهای خورشیدی باید در مکانی نصب شوند که بتوان برف را به آسانی از روی آنها پارو کرد در سیستم های PV با شیب زیاد برف به راحتی پارو شده و به پایین می لغزد.

بررسی فناوری فتوولتائیک نصب شده بر روی مزارع کشاورزی(نیروگاه خورشیدی)

نیروگاه های خورشیدی معمولی که در آنها پنلها را روی زمین نصب میکنند معمولاً به زمین هایی با مساحت بالا نیاز دارند.

جهت رفع این مشکل روشهای نصب مختلف سیستم های فتوولتائیک به وجود آمده است که در بخش قبل مورد بررسی قرار دادیم در این پژوهش روش نصبی را مورد بررسی قرار می دهیم.

که نه تنها از جنگل زدایی و از بین رفتن مزارع کشاورزی جلوگیری می کند بلکه روند رشد مجدد جنگل ها و محصولات کشاورزی را نیز تقویت می کند.

نیروگاه خورشیدی سبز سیستم فتوولتائیک خورشیدی نصب شده بر روی مزارع کشاورزی به دو روش محصور و غیر محصور نصب می شوند.

منظور از روش محصور نصب پنلهای خورشیدی بر روی گلخانه های مزارع کشاورزی می باشد که به راحتی میتوان دمای پنلهای خورشیدی را نیز کنترل کرد.

نیروگاه خورشیدی غیر محصور به روش نصب پنل های خورشیدی بر روی مزارع به صورت سایه بان گفته می شود که امکان گردش هوای آزاد زیر پنلها وجود دارد.

یک روش نصب آرایه PV بر روی پایه هایی با ارتفاع 2-5 متر است که در زیر آنها میتوان محصولات را کشت کرد یا گاوها می توانند آزادانه در اطراف چرا کنند.

 روش دیگر قرار دادن آرایه PV نزدیک به زمین است و افزایش فاصله بین پنلها می باشد تا اطمینان حاصل شود که محصولات میتوانند رشد کنند یا دام ها می توانند بین ردیف ها چرا کنند.

در برخی مناطق مانند کشورهای آسیایی که از ماشین آلات در باغ داری مرسوم نیست استفاده از سازه های نگه دارنده مرسوم است.

این نوع سازه ها دارای مزیت تراکم آرایه ‏PV بالاتری هستند که متعاقباً محصولات کشاورزی و دام را از گرمای بیش از حد یا شرایط آب و هوایی شدید محافظت می کند

یک عیب عمده چنین روش نصبی افزایش آلودگی بصری است و همچنین به دلیل نصب در ارتفاع بالاتر ماژول های PV نیاز به سرمایه گذاری بیشتر می باشد.

زیرا نیاز به سازه قوی برای تحمل بار پنلها و مقاوم در برابر باد می باشد. سیستم های فاصله دار که نزدیک به زمین نصب شده اند در شرایطی که ابعاد بزرگ ماشین های کشاورزی مانعی در پوشاندن آرایه PV روی پایه ها هستند مناسب تر هستند.

این سیستم ها با معایبی مانند تراکم آرایه ‏PV کمتر تأثیر آن بر محصولات کشاورزی و دام و همچنین افزایش آسیب وارد شده توسط دام به محصولات زراعی همراه هستند.

با این حال تمام معایب را با سرمایه گذاری اولیه کمتر و تأثیر کمتر بر چشم انداز جبران کرد. نمونه ای از چنین سیستمی ساختار دو وجهی Next Sun است که در کشور آلمان نصب شده است

نیروگاه خورشیدی سبز میتواند در مقایسه بزرگ جهت تولید برق و انتقال به شبکه استفاده شود یا در مقیاس کوچک به عنوان منبع تامین کننده برق مورد نیاز مزرعه مورد استفاده قرار گیرد.

انواع نیروگاه های خورشیدی احداث شده بر روی مزارع

یک ماژول فتوولتائیک معمولی 4 تا 18 درصد از انرژی خورشیدی را به الکتریسیته تبدیل می کند.

مقدار این تبدیل به نوع سلولهای خورشیدی و شرایط اقلیمی وابسته است بقیه تابش خورشیدی به گرما تبدیل می شود.

به این ترتیب دمای فتوولتائیک به شدت افزایش مییابد خروجی توان سلولهای خورشیدی بسته به تغییرات دمایی تغییر می کند.

به دلیل آن که بازده ماژول فتوولتائیک به دما وابسته است پس اگر سیستم روی مزارع کشاورزی قرار بگیرد به خاطر اثر خنک کنندگی گیاهان رطوبت موجود در خاک و جریان باد جاری شده زیر پنلها می تواند.

از دمای محیطی بسیار کمتری بهره مند شود اگر قابهای آلومینیومی برای پشتیبانی از ماژول خورشیدی به کار گرفته شوند. دمای سیستم از دمای اطرافش هم کمتر میشود مهمترین نکته آن است که این اثر خنک کنندگی عامل اصلی ارتقای فاکتور ظرفیت این سیستم ها می باشد. شناسایی محصولات مناسب و شیوه های کشاورزی یک کار حیاتی برای زراعت زیر پنل های خورشیدی است.

زیرا عملکرد سیستم تا حد زیادی به محصولات انتخاب شده و تحمل سایه مربوطه آنها بستگی دارد از این رو محصولاتی مانند سبزیجات برگدار یا توت ها می توانند از تابش کمتر خورشید بهره مند شوند.

و نسبت به محصولات آفتاب دوست مانند ذرت برنج یا گندم مناسب تر باشند.

نتیجه گیری نیروگاه های خورشیدی

به تازگی سراسر جهان به سمت حمایت از انرژیهای تجدیدپذیر حرکت کرده و انگیزه های جذابی برای سرمایه گذاری در این عرصه ایجاد نموده اند.

همچنین امنیت غذایی جزء مهم ترین مسائل کشورها میباشد باعث توجه کشورها به بخش کشاورزی شده است.

نیروگاه های خورشیدی سبز مزایای فراوانی دارند از جمله استفاده چند منظوره از زمین زراعی و راندمان بالای پنل های خورشیدی به دلیل کار در دما مناسب ولی معایبی همچون همچون افزایش آلودگی بصری افزایش هزینه نصب و عدم توانایی  کشت تمامی محصولات زارعی داخل مزارع نیروگاههای سبز خورشیدی اشاره نمود.

همچنین با توجه به اینکه این نیروگاه به تازگی معرفی شده اند نیاز است که مورد توجه بیشتری در ایران قرار گیرند.

زیرا کشور ایران علاوه بر کمبود انرژی برق با مشکل کم آبی نیز مواجه می باشد که بهتر است از این تکنولوژی نوظهور استفاده نماید.

همان طور که در این پژوهش ذکر شد با این مزارع علاوه بر تامین برق میتوانند از تبخیر آب جلوگیری کنند همچنین کیفیت محصولات زراعی را افزایش دهد.

نیروگاه خورشیدی/نیروگاه خورشیدی/نیروگاه خورشیدی/نیروگاه خورشیدی/نیروگاه خورشیدی