تاثیر گرد و خاک بر راندمان سیستم های خورشیدی چگونه است؟

در سال‌های اخیر استفاده از انرژی‌های پاک و تجدیدپذیر به‌ویژه انرژی خورشیدی به دلیل مزایایی که نسبت به سوخت‌های فسیلی دارند، افزایش چشمگیری داشته است. یکی از رایج ترین روش های جمع آوری انرژی خورشیدی برای تولید برق استفاده از سیستم های فتوولتائیک است. عملکرد این سیستم ها در تبدیل انرژی خورشیدی به برق تا حد زیادی به شرایط محیطی مانند میزان تابش خورشید، دمای محیط، باد، رطوبت و سایر پارامترهای محیطی بستگی دارد. بنابراین بررسی تغییرات این پارامترها در طراحی و عملکرد سیستم های فتوولتائیک بسیار مهم است. بسیاری از مناطقی که پتانسیل تابش بالایی جهت نصب پنل های خورشیدی دارند، مناطقی با آب و هوایی خشک هستند و اثر گرد و غبار در این مناطق عملکرد پنل های خورشیدی را به شدت تحت تاثیر قرار می دهد.

این مشکل در اقلیم ایران که طوفان های گرد و غبار و انتشار ریزگردها در آن رایج است، جدی تر است. اولین قدم برای حل این مشکل این است که بفهمیم گرد و غبار چگونه روی سطح پانل های PV می نشیند و چه پارامترهایی بر این فرآیند تأثیر می گذارد. بنابراین، مقاله حاضر بررسی جامعی از تحقیقات در مورد اثرات گرد و غبار بر عملکرد و کارایی پانل‌های خورشیدی ارائه می‌کند. نتایج این مطالعه می تواند به عنوان مرجعی جامع برای محققان، طراحان و مهندسان درگیر با مشکل گرد و غبار سیستم های فتوولتائیک در خاورمیانه و به ویژه در مناطقی مانند ایران مورد استفاده قرار گیرد.

گرد و غبار چه تاثیری بر عملکرد و کارایی پنل های خورشیدی دارد؟

با پیشرفت تکنولوژی و استفاده گسترده از انرژی خورشیدی، تلاش هایی برای کاهش تلفات این سیستم ها صورت گرفته است. در این میان، تاثیر گرد و غبار رایج ترین عامل به ویژه برای نیروگاه های مقیاس بزرگ نصب شده در دشت ها و مناطق باز میباشد. تجمع گرد و غبار، ریزگردها و آلودگی بر روی صفحات خورشیدی منجر به کاهش راندمان نیروگاه های خورشیدی می شود و مستقیما بر راندمان سیستم خورشیدی تاثیر خواهد گذاشت. تأثیر تلفات ناشی از آلودگی مانند گرد و غبار تا حد زیادی به محیط سیستم و شرایط بارش بستگی دارد. به عنوان مثال، در آب و هوای مرطوب مانند اروپای مرکزی و در مناطق مسکونی، تلفات آلودگی کمتر از 1٪ برآورد می شود. به این معنی که از مقدار انرژی که از نور خورشید به سطح پانل ها می رسد، 1 درصد آن در اثر آلودگی روی سطح آن جذب شده و به هدر می رود.

همچنین در مناطقی که صفحات های خورشیدی در کنار درختان نصب می شوند، انرژی رسیده به سطح پنل های خورشیدی توسط فضولات پرندگان هدر می رود. بنابراین صفحات خورشیدی باید طبق برنامه زمانی مشخص تمیز شوند، در غیر این صورت صفحات خورشیدی آسیب می بیند و عملکرد سیستم خورشیدی بسیار کاهش می یابد. در مناطقی مانند نزدیک به نواحی صنعتی، کارخانه‌ها و جاده‌های پرتردد، تلفات ناشی از آلودگی رخ می‌دهد و این امر باعث کاهش کارایی سیستم‌های خورشیدی می‌شود.

در نرم افزار pvsyst بخشی وجود دارد که باید تلفات ناشی از آلودگی سطح (Soiling Loss) را در نظر بگیرد که می تواند عاملی برای کاهش انرژی خورشیدی در سراسر سلول باشد. این عوامل می تواند گرد و غبار، آلودگی صنعتی یا برف و شبنم روی پنل ها باشد.
 

همانطور که در شکل بالا مشاهده می شود، تلفات سالانه آلودگی 3 درصد است. اگر بخواهیم تلفات را به صورت ماهانه و با توجه به شرایط آب و هوایی وارد کنیم، روی گزینه Define monthly values ​​کلیک می کنیم؛ سپس، در کادر سمت راست، می‌توانیم زیان‌های هر ماه را جداگانه بررسی کنیم. به عنوان مثال، در مناطق پوشیده از برف، این عدد در ماه های برف سنگین متفاوت است.

ارزیابی خسارت های ناشی از آلودگی گرد و خاک یا کثیفی

خاک گرفتگی را می توان به عنوان تجمع مواد مضر در سطح ماژول و هم به عنوان کاهش میزان تولید ارزیابی کرد. باید عملکرد سیستم را به دلیل آلودگی کاهش دهیم. اگر سایر عوامل ثابت باشند، مقایسه مقادیر تولید میان یک ماژول کنترل شده 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 مقدار آلودگی به عنوان درصد کاهش تولید روزانه با ارزش ترین رویکرد برای هدف مدل سازی سیستم تولید برق فتوولتائیک است. هنگامی که میزان آلودگی مشخص شد، می توان از آن با داده های بارندگی برای برآورد خسارت گذشته، حال و آینده استفاده کرد. سطح آلودگی برآورد شده منحنی شیب اعمال شده بر داده های عملکرد بین رویدادهای بارندگی را نشان می دهد.
 

✅جمع بندی

یکی از اصلی ترین مشکلات استفاده از سیستم های خورشیدی، ریزگردها هستند که باعث کاهش کارایی آنها می شود. برنامه ریزی برای استفاده بهینه از انرژی خورشیدی مستلزم ارزیابی سیستم های خورشیدی به ویژه سیستم های فتوولتائیک در شهرهای مختلف کشور است. سلول های فتوولتائیک تحت تأثیر عواملی مانند دمای بالا، تجمع گرد و غبار و طوفان های شدید قرار می گیرند. وجود ریزگردها در هوای ایران باعث می شود که گرد و غبار روی سطح پنل های فتوولتائیک بنشیند و کارایی پنل های فتوولتائیک را به شدت تحت تاثیر قرار دهد. برای کاهش تأثیر آلودگی و افزایش کارایی، پانل های فتوولتائیک باید به طور مرتب با استفاده از یک سیستم تمیزکننده تمیز شوند.