اگر قصد خرید و نصب پنل خورشیدی را دارید و در منطقه‌ای زندگی می‌کنید که روزهای ابری و بارانی زیادی دارد، احتمالاً درباره میزان تولید برق پنل در این شرایط سؤال دارید. وقتی آسمان ابری است و نور مستقیم کمتری به سطح پنل می‌رسد، میزان تولید برق چقدر تغییر میکند؟ آیا می‌توان در مناطق کم‌آفتاب هم روی انرژی خورشیدی برای تأمین برق حساب کرد؟
در این مقاله، نحوه تولید برق پنل‌های خورشیدی در هوای ابری، عوامل مؤثر بر میزان تولید و نکات مهم انتخاب و نصب پنل در مناطق کم‌آفتاب را بررسی می‌کنیم.
آیا پنل خورشیدی در هوای ابری کار میکند؟
بله، پنل خورشیدی در هوای ابری هم برق تولید میکند. سلول‌های فتوولتائیک برای تولید برق به انرژی نور نیاز دارند و این انرژی می‌تواند از دو مسیر به سطح پنل برسد: تابش مستقیم خورشید و تابش پراکنده. تابش مستقیم، نوری است که مستقیماً از خورشید به سطح زمین می‌رسد. در مقابل، تابش پراکنده به نوری می‌گویند که هنگام عبور از جو زمین با ابرها، گردوغبار و ذرات موجود در هوا برخورد کرده و در جهت‌های مختلف پخش میشود.
در روزهای ابری، ابرها بخشی از نور مستقیم خورشید را جذب یا پراکنده می‌کنند اما تمام نور را از بین نمی‌برند. بخشی از نور همچنان به سطح پنل می‌رسد و سلول‌های خورشیدی می‌توانند آن را به انرژی الکتریکی تبدیل کنند. به همین دلیل، ابری بودن هوا به معنی توقف کامل تولید برق نیست. البته هرچه ابرها متراکم‌تر باشند و نور کمتری به پنل برسد توان خروجی آن نیز کاهش پیدا میکند
هوای ابری چه تأثیری بر میزان تولید برق پنل خورشیدی دارد؟
وقتی آسمان ابری میشود، شدت نور خورشیدی که به سطح پنل می‌رسد کاهش پیدا میکند. هرچه ابرها متراکم‌تر باشند و نور کمتری از آن‌ها عبور کند، میزان برق تولیدشده توسط پنل نیز کمتر میشود. برای مثال، پنل خورشیدی در یک روز نیمه‌ابری معمولاً برق بیشتری نسبت به یک روز کاملاً ابری تولید میکند. بنابراین نمی‌توان برای تمام روزهای ابری یک درصد مشخص از افت تولید در نظر گرفت. برای درک بهتر این موضوع باید چند عامل مهم را بررسی کنیم.
- شدت و تراکم ابرها: ابرهای نازک و پراکنده نور کمتری را مسدود می‌کنند؛ اما ابرهای ضخیم و متراکم شدت تابش رسیده به پنل را بیشتر کاهش می‌دهند.
- موقعیت جغرافیایی و فصل: میزان تابش خورشید در مناطق مختلف جغرافیایی یکسان نیست. همچنین در زمستان، کوتاه‌تر شدن روزها و کاهش ارتفاع خورشید در آسمان می‌تواند انرژی دریافتی پنل را کاهش دهد. بنابراین میزان تولید سالانه پنل در دو منطقه با تعداد روزهای ابری مشابه ممکن است متفاوت باشد.
- ساعت روز: شدت تابش خورشید در طول روز تغییر میکند. معمولاً حوالی ظهر انرژی خورشیدی بیشتری به سطح پنل می‌رسد؛ درحالی‌که صبح زود و عصر، شدت تابش کمتر است.
- مشخصات فنی پنل: راندمان، نوع سلول، کیفیت ساخت و رفتار ماژول در شدت تابش پایین بر میزان برق تولیدی تأثیر می‌گذارند. به همین دلیل، هنگام خرید باید اطلاعات فنی محصول را بررسی کرد.
کدام پنل خورشیدی در هوای ابری عملکرد بهتری دارد؟
هنگام انتخاب پنل خورشیدی برای مناطق کم‌آفتاب، فقط به توان اسمی یا نام فناوری آن توجه نکنید. میزان تولید برق پنل در شدت تابش پایین و مشخصات فنی آن نیز در این انتخاب اهمیت دارند. در ساخت سلول‌های خورشیدی از فناوری‌های مختلفی استفاده میشود که هرکدام ویژگی‌های متفاوتی در عملکرد الکتریکی و میزان تلفات انرژی دارند:
- فناوری PERC که با اضافه کردن یک لایه غیرفعال‌ساز به پشت سلول، تلفات انرژی را کاهش داده و به بهبود عملکرد الکتریکی آن کمک میکند.
- با فناوریTOPCon لایه‌های نازک اکسید و سیلیکون باعث کاهش تلفات الکتریکی سلول و افزایش راندمان آن میشود.
- در فناوری HJT ترکیب سیلیکون بلوری و لایه‌های سیلیکون آمورف، به کاهش تلفات انرژی و افزایش راندمان سلول کمک میکند.
با وجود تفاوت این فناوری‌ها، نمی‌توان صرفاً بر اساس اسم آن‌ها یک گزینه را بهترین انتخاب برای هوای ابری دانست. عملکرد واقعی به طراحی و کیفیت محصول و مشخصات فنی آن بستگی دارد. بنابراین هنگام مقایسه پنل‌ها، بهتر است موارد زیر را بررسی کنید:
- راندمان ماژول: میزان تبدیل انرژی خورشیدی به برق در شرایط آزمون استاندارد
- عملکرد در شدت تابش پایین: میزان حفظ توان خروجی پنل زمانی که نور کمتری به سطح آن می‌رسد
- ضریب دمایی توان (Pmax): میزان تغییر توان خروجی پنل با افزایش دماگزارش‌های فنی و آزمایشگاهی محصول: برای اطمینان از مشخصات اعلام‌شده و عملکرد واقعی پنل
برای آشنایی بیشتر با ساختار و تفاوت فناوری‌های مختلف، می‌توانید انواع پنل خورشیدی را نیز بررسی کنید.
برای نصب پنل خورشیدی در مناطق ابری به چه نکاتی توجه کنیم؟
نصب پنل خورشیدی در مناطق ابری و پرباران، علاوه بر بررسی میزان تابش و ظرفیت موردنیاز، به ارزیابی شرایط جوی محل نصب نیاز دارد. بارندگی، رطوبت، وزش باد، رعدوبرق و در مناطق سردسیر، بارش برف می‌توانند بر ایمنی، دوام تجهیزات و عملکرد سیستم تأثیر بگذارند. پیش از انتخاب تجهیزات و اجرای سیستم در مناطق ابری، نکات زیر را در نظر بگیرید:
1. میزان تابش خورشیدی منطقه را بررسی کنید.
تعداد روزهای آفتابی یا ابری به‌تنهایی برای تخمین تولید برق کافی نیست. باید میزان تابش خورشیدی در طول سال، تغییرات فصلی و شدت تابش در ماه‌های کم‌آفتاب را بررسی کنید. این اطلاعات نشان می‌دهند پنل‌ها در مجموع سال چه مقدار انرژی تولید می‌کنند و آیا ظرفیت در نظر گرفته‌شده پاسخ‌گوی مصرف برق هست یا خیر.
2. شرایط محل نصب را از نظر آب‌وهوا و موانع محیطی بررسی کنید.
پیش از نصب، باید میزان سایه‌اندازی ساختمان‌ها و درختان، جهت و زاویه مناسب پنل‌ها و استحکام محل نصب را بررسی کنیددر مناطق ابری و پرباران، علاوه بر این موارد، باید مسیر تخلیه آب باران، احتمال آب‌گرفتگی محل نصب و وضعیت زهکشی آن را نیز بررسی کنید.
برای آشنایی با اصول انتخاب محل نصب، می‌توانید مقاله محل نصب پنل خورشیدی را مطالعه کنید.
3. سازه و تجهیزات را با شرایط جوی منطقه هماهنگ کنید.
در مناطق پرباران، گرم و مرطوب یا مستعد طوفان، انتخاب تجهیزات مقاوم اهمیت بیشتری دارد:
· بارندگی و آب‌گرفتگی: پنل‌های خورشیدی برای نصب در فضای باز طراحی شده‌اند، اما نفوذ آب به جعبه اتصالات، کابل‌ها، اینورتر و سایر تجهیزات الکتریکی می‌تواند باعث خرابی یا اتصال کوتاه شود. بنابراین باید از اتصالات و محفظه‌های دارای درجه حفاظت مناسب در برابر آب و رطوبت استفاده کنید. همچنین در نصب زمینی، محل قرارگیری تجهیزات الکتریکی و مسیر تخلیه آب را طوری در نظر بگیرید که در معرض آب‌گرفتگی قرار نگیرند.
· وزش باد و طوفان: در مناطقی که بادهای شدید یا تندبادهای فصلی دارند، سازه نگهدارنده، اتصالات و مهار پنل‌ها باید توان تحمل فشار باد منطقه را داشته باشند. صرف ابری بودن منطقه به معنای وزش باد شدید نیست؛ بنابراین شرایط باد را بر اساس موقعیت و سوابق آب‌وهوایی محل نصب بررسی کنید.
· رعدوبرق و صاعقه: در مناطق مستعد رعدوبرق، سیستم باید به اتصال زمین اصولی و تجهیزات حفاظت در برابر اضافه‌ولتاژ مجهز باشد. این تجهیزات از بخش‌های الکتریکی پنل و اینورتر در برابر اضافه‌ولتاژهای ناشی از صاعقه و نوسانات ناگهانی محافظت می‌کنند. نیاز به سیستم حفاظت در برابر برخورد مستقیم صاعقه نیز باید با توجه به خطر صاعقه در محل و طراحی ساختمان بررسی شود.
· رطوبت و هوای شرجی: در مناطق گرم و مرطوب، تداوم وجود ابر و افزایش رطوبت بصورت مداوم می‌تواند احتمال خوردگی سازه‌های فلزی، اتصالات و بخش‌های الکتریکی را افزایش دهد. در مناطق ساحلی که هوا علاوه بر رطوبت، حاوی نمک است، باید از سازه‌ها و اتصالات مقاوم در برابر خوردگی استفاده کنید.
· سرما و بارش برف: در مناطق سردسیر، وزن برف و یخ انباشته‌شده روی پنل‌ها می‌تواند به شیشه، قاب و سازه نگهدارنده فشار وارد کند. بنابراین ظرفیت تحمل بار برف سازه و پنل‌ها را بررسی کنید. همچنین تجهیزات انتخابی باید محدوده دمای کاری و ولتاژ مجاز مناسبی برای دمای پایین منطقه داشته باشند.
５. ظرفیت پنل‌ها را بر اساس میزان مصرف برق تعیین کنید.
در مناطق ابری ممکن است برای تأمین انرژی موردنیاز به پنل‌های بیشتری نیاز داشته باشید، اما نباید ظرفیت سیستم را صرفاً برای جبران روزها یا ساعات ابری افزایش دهید. تعداد پنل‌ها را بر اساس میزان مصرف برق، فضای نصب و مقدار انرژی قابل تولید تعیین کنید.
６. تجهیزات جانبی را با ظرفیت تولید و میزان مصرف هماهنگ کنید.
اینورتر باید با مشخصات پنل‌ها و ظرفیت موردنیاز هماهنگ باشد. اگر قرار است در زمان کاهش تولید برق از انرژی ذخیره‌شده استفاده کنید، ظرفیت باتری و تجهیزات کنترلی را نیز بر اساس میزان مصرف و مدت زمان موردنیاز برای تأمین برق تعیین کنید.
چطور کمبود برق پنل خورشیدی را در روزهای ابری جبران کنیم؟
وقتی هوا ابری میشود ممکن است پنل‌ها برق کمتری از میزان مصرف تولید کنند. راهکار جبران این کمبود به نوع سیستم خورشیدی بستگی دارد. در سیستم‌های مستقل از شبکه، باتری انرژی ذخیره‌شده را تأمین میکند؛ در سیستم‌های متصل به شبکه، می‌توان کسری برق را از شبکه شهری دریافت کرد و سیستم‌های هیبریدی نیز از ترکیب باتری و برق شبکه استفاده می‌کنند.
- . استفاده از باتری در سیستم‌های مستقل از شبکه (Off-Grid)
در سیستم‌های مستقل از شبکه، برق موردنیاز مصرف‌کننده باید از طریق پنل‌های خورشیدی یا منابع ذخیره‌شده تأمین شود زیرا این سیستم‌ها به شبکه برق شهری متصل نیستند. باتری خورشیدی انرژی مازاد تولیدشده در ساعات آفتابی را ذخیره میکند تا در زمان کاهش تابش، مانند روزهای ابری، از آن استفاده شود.
البته باتری نمی‌تواند کمبود برق را برای مدت نامحدود جبران کند. اگر چند روز متوالی هوا ابری باشد، ذخیره باتری به‌تدریج کاهش پیدا میکند. مدت‌زمان تأمین برق به ظرفیت باتری و میزان مصرف بستگی دارد؛ بنابراین هرچه مصرف برق بیشتر باشد، باتری زودتر تخلیه میشود. اگر ذخیره باتری پیش از بازگشت تابش کافی تمام شود، تأمین برق مصرف‌کننده متوقف خواهد شد. - دریافت برق از شبکه شهری در سیستم‌های متصل به شبکه (On-Grid)
در سیستم‌های متصل به شبکه، پنل‌های خورشیدی علاوه بر تأمین برق مصرف‌کننده، با شبکه برق شهری نیز در ارتباط هستند. به همین دلیل، وقتی تولید پنل‌ها در روزهای ابری کمتر از میزان مصرف باشد، کسری برق موردنیاز از شبکه شهری تأمین میشود. برای مثال، اگر مصرف یک ساختمان بیشتر از برق تولیدشده توسط پنل‌ها باشد، سیستم این کمبود را از شبکه دریافت میکند. در مقابل، زمانی که تولید پنل‌ها از مصرف بیشتر باشد، برق مازاد می‌تواند به شبکه تزریق شود. - ترکیب باتری و برق شهری در سیستم‌های هیبریدی (Hybrid)
سیستم خورشیدی هیبریدی، از پنل، باتری و اتصال به شبکه برق شهری استفاده میکند. در این سیستم، انرژی مازاد تولیدشده توسط پنل‌ها در باتری ذخیره میشود تا هنگام کاهش تولید، از این انرژی برای تأمین برق مصرف‌کننده استفاده کند. اگر تولید پنل‌ها و ذخیره باتری برای تأمین مصرف کافی نباشد، سیستم می‌تواند از برق شبکه شهری کذخیره باتری برای تأمین مصرف کافی نباشد، سیستم می‌تواند از برق شبکه شهری کمک بگیرد. به این ترتیب، سیستم هیبریدی علاوه بر استفاده از انرژی ذخیره‌شده، امکان دریافت برق از شبکه را نیز فراهم میکند.
نکته: سیستم‌های متصل به شبکه معمولی هنگام قطع برق شهری، معمولاً برای رعایت الزامات ایمنی خاموش می‌شوند و برق پشتیبان ارائه نمی‌دهند. برای تأمین برق در زمان قطعی شبکه، باید از سیستم هیبریدی یا تجهیزات پشتیبان مناسب اس
آیا نصب پنل خورشیدی در مناطق ابری صرفه اقتصادی دارد؟
ابری بودن هوا به‌تنهایی به معنی غیراقتصادی بودن نصب پنل خورشیدی نیست. معیار اصلی برای بررسی صرفه اقتصادی، میزان انرژی قابل تولید در طول سال و مقایسه آن با هزینه‌های نصب و نگهداری است. برای مثال، ممکن است منطقه‌ای روزهای ابری زیادی داشته باشد؛ اما در مجموع سال همچنان تابش خورشیدی قابل‌توجهی دریافت کند. در مقابل، منطقه‌ای با روزهای آفتابی بیشتر ممکن است به‌دلیل شرایط فصلی یا موقعیت نصب، انرژی سالانه کمتری تولید کند.
برای بررسی اقتصادی باید چند عامل را در نظر بگیرید:
- میزان تابش خورشیدی و انرژی قابل تولید در هر فصل
- مقدار مصرف برق در طول روز و شب
- هزینه خرید پنل، اینورتر، باتری و تجهیزات جانبی
- هزینه نصب، نگهداری و تعویض احتمالی تجهیزات
- میزان وابستگی مصرف‌کننده به برق شبکه یا منابع پشتیبان
یکی از ابزارهای کاربردی برای تخمین تولید برق، سامانه PVGIS متعلق به مرکز تحقیقات مشترک کمیسیون اروپا است. این ابزار با استفاده از اطلاعات تابش خورشیدی و داده‌های هواشناسی، امکان برآورد عملکرد سیستم فتوولتائیک را برای موقعیت‌های جغرافیایی مختلف فراهم میکند.
جمع‌بندی
اگر در منطقه‌ای با روزهای ابری و بارانی زیاد زندگی می‌کنید و قصد خرید و نصب پنل خورشیدی را دارید، بهتر است پیش از انتخاب تجهیزات، میزان تابش منطقه، ظرفیت موردنیاز و شرایط محل نصب را به‌دقت بررسی کنید. انتخاب پنل و طراحی سیستم خورشیدی باید متناسب با میزان مصرف برق و شرایط آب‌وهوایی محل زندگی شما انجام شود.
هانیکا با ارائه مشاوره در زمینه تجهیزات خورشیدی، می‌تواند در محاسبه ظرفیت موردنیاز، انتخاب پنل و سایر تجهیزات و طراحی سیستم متناسب با موقعیت شما همراهتان باشد. برای بررسی شرایط پروژه، برآورد هزینه و انتخاب راهکار مناسب، با مشاوران هانیکا ارتباط بگیرید.
سوالات متداول
بله. حتی در روزهایی که آسمان کاملاً ابری است، مقداری نور پراکنده به سطح پنل می‌رسد و امکان تولید برق وجود دارد. البته در صورت تراکم زیاد ابرها، میزان تولید می‌تواند به‌شدت کاهش پیدا کند.
