در این مقاله به بررسی تاثیرات سایه بر توان خروجی پنل های خورشیدی می پردازیم. همانطور که مشخص است عملکرد تولید توان یک سلول بطور مستقیم تحت تأثیر میزان تابش است.اگر یک سلول از میان یک پنل (که از سری شدن سلولها حاصل شده است) تحت سایه قرار بگیرد جریان آن سلول کاهش یافته و عملکرد پنل دستخوش تغییر اساسی میشود؛ چون سلول‌هایی که بصورت سری قرار گرفته‌اند جریان آنها باید برابر باشد.
اما چون سلولی که تحت سایه است قادر به تولید جریان نیست، ناچاراً سلول‌های دیگر که تحت سایه نیستند باید از سلول سایه‌افتاده پیروی کنند تا جریان مدارِ سری برابر شود. در نتیجه جریان خروجی پنل بطور چشمگیری کاهش یافته و عملاً پنل قادر به تولید توان نخواهد بود.اما مسئله در همین جا تمام نمی‌شود، از دست رفتن تولید توان کل قضیه‌ی سایهاندازی نیست و تنها یک طرف قضیه است. هنگامی که سایه روی سلول است ولتاژ دو سر سلولی که سایه روی آن افتاده است قابل بحث است.
زمانی که می‌خواهید محل قرار گرفتن پنل خورشیدی را انتخاب کنید باید به این نکته توجه داشته باشید که زمان حداکثری نور خورشید (معمولاً ۹ صبح تا ۴ بعد از ظهر) نباید سایه‌ای بر روی پنل بیافتد، زیرا راندمان پنل را کاهش می‌دهد یا حتی ممکن است به پنل اسیب برساند.اکثر شرکت‌ها برای جلوگیری از این مشکل در هنگام ساخت پنل‌ها از تعدادی دیود استفاده می‌کنند که خود این دیود‌ها توان را کاهش می‌دهند. بنابراین مسئله سایه‌افتادگی روی پنل پیامد های منفی دارا می باشد که در ادامه به آن می پردازیم.
پیامد های منفی افتادن سایه بر پنل های خورشیدی
مسئله سایه‌افتادگی روی پنل دو پیامد منفی دارد:
۱- مسئله عدم تولید توان
۲- مسئله ایجاد پدیده Hotspot
مسئله عدم تولید توان:
در اثر افتادن سایه بر روی پنل در زمانی که سایه از روی پنل خارج یا وارد میشود میزان نور در لبه‌ی بین سایه و نور بیشتر میشود و این بعلت شکست نور است که به ان اثر لبه می‌گوییم. این میزان نور بیشتر شده باعث تولید زیاد الکتریسیته برای یک لحظه میشود که می‌تواند به سیستم اسیب برساند؛ همچنین هنگامی که سایه تنها روی یک سلول بیفتد، از نظر مسئله تولید حرارت بدترین شرایط ممکن است، زیرا ولتاژ سلول‌های دیگر در نهایت بطور معکوس همگی روی آن سلول اعمال میشود.
اثر سایه سیستم خورشیدی – کاهش ۵۰ ٪
در شکل زیر نمونه‌هایی ازاثر سایه را نمایش می‌دهد که جریان خروجی پنل را ۵۰ ٪ کاهش می‌دهد:
اثر سایه سیستم خورشیدی – کاهش ۱۰۰ ٪
در شکل زیر نمونه‌هایی ازاثر سایه را نمایش می‌دهد که جریان خروجی پنل را ۱۰۰ ٪ کاهش می‌دهد. (جریان پنل صفر میشود):
مسئله ایجاد پدیده Hotspot:
همانطور که اشاره شد، مسئله‌ی Hotspot تهدید جدی در سایه‌افتادگی روی پنل محسوب میشود. یک راه حل برای این مسئله استفاده از دیود بای‌پس میباشد. ابتدا به نظر می‌رسد که هر سلول دارای دیود بای‌پس باشد، اما این امر هم هزینه‌بر است و هم به لحاظ اجرایی آسان نیست.
داغ شدن نقطهای یکی از نتایج سایهاندازی جزئی بر روی ماژول‌های خورشیدی میباشد. در سلول‌های سری شده در هر ماژول خورشیدی، جریان سلولها با هم یکسان میباشد. زمانیکه یکی از این سلولها دچار سایه می‌گردد، جریان تولیدی آنها به دلیل افت چشمگیر تابش دریافتی، کاهش و در نتیجه جریان کل مدار محدود به حداقل جریان سلولها (سلول سایهدار) میشود. با توجه به پایین بودن جریان این سلول و بدلیل معکوس شدن جهت ولتاژ در آن، جریان تولیدی سایر سلولها توسط این سلول جذب و مصرف میشود.
از این رو عملکرد سلول سایهدار مشابه یک بار الکتریکی میشود. توان الکتریکی تولیدی سایر سلولها در سلول سایهدار به حرارت تبدیل میشود؛ از اینرو در حالتیکه مقدار این جریان یا زمان حضور آن بالا باشد، پدیده داغ شدن موضعی در محل سلول سایهدار رخ می‌دهد.
اگر چه احتمال وقوع پدیده داغ شدن نقطهای به عوامل مختلفی نظیر کیفیت ساخت سلولها در کارخانه سازنده وابسته میباشد، اما در صورت تداوم وقوع سایهاندازی بر روی یک سلول مشخص، وقوع پدیده داغ شدن حتمی میباشد. در نتیجه بررسی دورهای نیروگاه خورشیدی و رفع عوامل احتمالی ایجاد سایه (در صورت امکان) به منظور بالابردن راندمان نیروگاه و جلوگیری از تخریب پنل سایهدار، ضروری میباشد.
اثر سایه سلول بر جریان خروجی پنل خورشیدی
از آنجا که جریان خروجی پنل خورشیدی به طور کامل وابسته به مقدار نور
خورشید است و با شرایط موجود در تابش نور خورشید به صورت خطی تغییر می‌کند،
ملاحظات سایه هنگام طراحی و قرار دادن محل نصب آرایه شما بسیار مهم هستند.
به عنوان مثال:
اگر یک پنل خورشیدی جریان ۸ آمپر را تحت شرایط STC تولید کند( تابش ۱۰۰۰ W. / m²، دمای پنل ۲۵ درجه سانتی گراد، AM ۱.۵) ، با تابش ۵۰۰ وات، ۴ آمپر جریان خواهد داشت.
از آنجایی که سلول‌های یک پنل خورشیدی به صورت سری سیم کشی می‌شوند، حداکثر جریان خروجی به ضعیفترین سلول بستگی دارد، زیرا جریان در هر سلول یکسان است. حداکثر جریان خروجی پنل وابسته به حداکثر جریان موجود در ضعیفترین سلول است. بنابراین، اگر یک سلول تک در یک پنل خورشیدی سایه دار باشد، جریان خروجی کل پنل به صفر می‌رسد. اگر بخشی از سلول سایه باشد، جریان خروجی از پنل خورشیدی با مقدار نسبی که سلول سایه می‌گیرد کاهش می‌یابد.
برای مشاهده مقالات و پروژه های بیشتر ما را در شبکه های اجتماعی دنبال کنید.
