در این مقاله قصد داریم تاثیرات سایه را بر توان خروجی سلول های خورشیدی مورد بحث قرار دهیم و همچنین علت ایجاد شدن نقطه داغ یا هات اسپات در پنل های خورشیدی را بررسی کنیم.
هر پنل خورشیدی کریستالی از تعدادی سلول خورشیدی تشکیل شده که به لحاظ الکتریکی با یکدیگر اتصال سری دارند. از آنجائی که هر سلول را با منابع جریان مدل می کنیم مشهود است که مثلا در یک پنل 60 سلولی ، تعداد 60 عدد منبع جریان با یکدیگر سری شده اند.
فرض کنید یکی از این سلول ها سایه شود. این سایه می تواند ناشی از افتادن یک جسم روی سلول باشد و یا ناشی از جسمی که در نزدیکی پنل قرار دارد و سایه اش روی سلول افتاده است. بدیهی است سلول مورد اشاره نه تنها منبع جریان نخواهد بود بلکه نقش یک مقاومت را نیز ایفا خواهد کرد بنابراین علاوه بر اینکه توان تولید نمی کند، توان تولیدی سلول های پیشین را نیز مصرف می کند که هم باعث کاهش بسیار زیاد در توان تولیدی پنل شده و هم با توجه به اینکه نقش مصرف کننده را به عهده گرفته است ، حرارت سلول خورشیدی بالا رفته و بدیهی است اگر مدت زیادی در این حالت باقی بماند، سلول مربوطه دچار آسیب خواهد شد که عمدتا به شکل نقطه داغ یا هات اسپات نمایان خواهد شد که در تصویر زیر دیده می شود.
تست حرارتی نیروگاه های فتوولتائیک
اگر سایه بر روی پنل خورشیدی برطرف نشود، این نقطه داغ یا هات اسپات به مرور زمان کل سلول خورشیدی را گرفته و افت توان شدید را نیز در پنل خورشیدی به همراه خواهد داشت. بنابراین به محض رویت سایه بر روی سلول خورشیدی، بایستی برای از بین بردن سایه اقدام کرد. این مورد در نیروگاه های فتوولتائیک در مقیاس مگاوات بسیار حیاتی و خائز اهمیت است.
در فیلم زیر یک نیروگاه خورشیدی مگاواتی را می بینید که با استفاده از دوربین ترموویژن که بر روی پهباد نصب می باشد، عملیات اسکن حرارتی انجام می گیرد تا احیانا اگر پنل های خورشیدی بر اثر سایه اجسام دمای آنها بالا رفته، مشخص گردند و از پدیده نقطه داغ یا هات اسپات جلوگیری شود.
[aparat id=’zbUd6′]
اثرات سایه بر پنل های خورشیدی کریستالی و تین فیلم
همانطور که می دانیم، هرچه شدت توان تابشی بیشتر باشد جریان تولیدی پنل بیشتر می شود و بالعکس، بنابراین وقتی بخشی از پنل سایه می شود، توان تابشی کم شده و جریان تولیدی کمتر میشود.
آیا این کاهش جریان متناسب با سطح سایه شده است؟ در پنل های فیلم نازک یا لایه نازک تقریبا به همین شکل است ولی در پنل های مونو و پلی کریستال خیر. چرا که از تعدادی سلول تشکیل شده اند که با هم اتصال سری دارند، پس اگر یکی از سلول های خورشیدی بصورت کامل سایه شود، به مقاومت تبدیل شده و مسیر عبور جریان سلول های قبلی را بسته و خود مصرف کننده جریان تولیدی سلول های قبلی میشود که باعث کاهش شدید جریان تولیدی و همچنین افزایش دمای سلول سایه شده و احتمالا در طول زمان ایجاد نقطه داغ خواهد کرد که برای کاهش این اثر از دیودهای بایپس استفاده میشود.
برای پنل های خورشیدی 60 سلولی 3 دیود بایپس (به ازای هر 20 سلول یک دیود) و برای پنل های خورشیدی 72 سلولی نیز 3 دیود (به ازای هر 24 سلول یک دیود) استفاده می شود.
در صورت ایجاد سایه بر روی یک پنل در نیروگاه خورشیدی، اگر به جای اینورتر سنترال و استرینگ از میکرواینورتر استفاده کنیم، تلفات ناشی از سایه کمتر و تولید نیروگاه بیشتر می شود. دلیل در چیست؟
تصور کنید یک استرینگ داریم که شامل 15 پنل است. وقتی یک پنل خورشیدی سایه شود و جریان تولیدی آن کاهش یابد، با توجه به اتصال سری این منابع جریان یا همان پنلها، جریان شاخه برابر با جریان کمترین پنل خواهد بود، بنابراین با وجود سایه بر روی یک پنل، توان تولیدی افت شدید خواهد داشت گویا بر روی تمامی پنل های آن استرینگ سایه افتاده است.
وقتی از میکرواینورتر استفاده می کنیم، هر پنل به اینورتر مربوط به خودش متصل است.بدیهی است که سایه بر روی یک پنل بر روی تولید سایر پنلها تاثیری ندارد.
