تاثیر سایه در افت توان تولیدی و ایجاد نقطه داغ در پنل های فتوولتائیک

منتشر شده بوسیله مجتبی رفیعی در

یکی از مهمترین چالش ها در حین بهره برداری نیروگاه های فتوولتائیک ، سایه افکنی بر روی  پنل ها ناشی از عوارض  مجاور مانند درخت ، ساختمان ، گرد و خاک و سایر موارد  یا عوارض داخلی مانند سایه آرایه های فتوولتائیک بر روی همدیگر به دلیل عدم طراحی مناسب یا کمبود فضای مورد نیاز جهت نصب پنل می باشد.

هر پنل  کریستالی ( مونو  یا پلی )  از تعدادی سلول تشکیل شده است که با یکدیگر به صورت سری متصل می باشند. هر چند عدد از این سلول های سری با سلول های سری مجاور به صورت موازی متصل می شوند و در نهایت یک ماژول فتوولتائیک متشکل از تعدادی سلول سری و موازی تشکیل می شود . می توان هر سلول را به عنوان یک منبع جریان مدل کنیم که به تناسب شرایط محیطی میزان جریان آن متغیر خواهد بود. نمای معادل شده یک ماژول فتوولتائیک نمونه با ۴ شاخه موازی که هر کدام دارای ۶ سلول فتوولتائیک می باشند در تصویر ۱  نمایش داده شده است.

تصویر  ۱ : نمای معادل شده یک ماژول فتوولتائیک نمونه با ۴ شاخه موازی

در شرایط عادی ، هر یک از سلول ها به تناسب میزان نور و دمای محیط ، جریانی را تولید و به شاخه اصلی تزریق می کند . جریان کل ماژول از مجموع جریان شاخه ها تشکیل می شود . از آنجاییکه سلول ها با یکدیگر سری می باشند ، جریان معادل هر شاخه با جریان تک تک سلول ها برابر است . در صورتیکه به دلیل تغییر در تابش سطح سلول ها ، میزان جریان تولیدی سلول ها متفاوت باشد ، جریان کمترین سلول به عنوان جریان آن شاخه لحاظ می شود . در نتیجه در صورت کاهش تابش خورشید بر روی یک سلول ناشی از سایه افکنی عوارض  ، جریان آن سلول و نهایتا جریان شاخه ای که سلول در آن قرار دارد به شدت کاهش می یابد . بنابراین در حالیکه صرفا یک سلول تحت تاثیر سایه افکنی قرار گرفته است ، اما در عمل بخش قابل توجهی از ظرفیت پنل کاسته خواهد شد.

اما دیگر مشکل برخواسته از سایه افکنی ایجاد نقطه داغ بر روی پنل فتوولتائیک می باشد. در زمان سایه افکنی ، سلول به جای تواید جریان تبدیل به یک مقاومت مصرف کننده توان می شود . در شکل ۲ مدار معادل ماژول فتوولتائیک تصویر ۱ در زمانیکه بر روی سلول شماره ۳ سایه ای قرار گرفته است مشاهده می شود.

تصویر  ۲ : مدار معادل ماژول فتوولتائیک تصویر ۱ در حالتی که سلول ۳ دچار سایه افکنی شده است

چنانچه از شکل ۲ مشخص است ، به دلیل قرار گیری سایه بر روی سلول شماره ۳ ، این سلول از منبع تولید کننده جریان به یک مقاومت مصرف کننده توان تبدیل شده است . با عبور جریان شاخه از این مقاومت ، توان قابل ملاحظه ای متناسب با مجذور جریان در این سلول تلف می شود. اتلاف این توان با تولید گرما همراه  شده و در صورت تداوم وجود سایه بر روی پنل با افزایش نقطه ای دمای سلول و نهایتا معدوم شدن پنل همراه خواهد بود . در نیروگاه های فتوولتائیک ، جهت شناسایی نقاط داغ ، پنل ها با استفاده از دوربین ترموویژن مورد بازبینی قرار می گیرند. یک نمونه نقطه داغ در آرایه فتوولتائیک که توسط دوربین ترموویژن شناسایی شده است در تصویر ۳ نمایش داده شده است.

تصویر ۳ : شناسایی نقطه داغ در یک آرایه فتوولتائیک با استفاده از دوربین ترموویژن

 
دسته بندی ها : مطالب کاربردی

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *