قبل از بررسی اثر عوامل طبیعی بر توان پنل های خورشیدی، باید بدانید که خورشید یک راکتور هسته‌ای بسیار بزرگ است که در درون آن مواد بر اثر هم جوشی هسته‌ای به انرژی هسته‌ای تبدیل می‌شوند. در هر ثانیه 4/7 میلیون تن از جرم خورشید به انرژی تبدیل می‌شود.
خورشید یک منبع عظیم انرژی است که تا 5 میلیارد سال آینده می‌تواند قابل استفاده باشد. تقریبا 6000 میلیون سال از متولد شدن این گوی آتشین بزرگ می‌گذرد و سوخت‌های فسیلی ذخیره شده در اعماق زمین، انرژی‌های باد و آب‌های جاری و سایر انرژی‌ها از جمله نتیجه‌های همین مقدار انرژی دریافتی از خورشید است. از جمله مهم‌ترین کاربردهای این انرژی تجدیدپذیر تولید نیروی برق است که این عمل با استفاده از سیستم‌های خورشیدی انجام می‌شود.
اثر عوامل طبیعی بر توان پنل های خورشیدی
توان پنل های خورشیدی عبارت اند از نسبتی از نور خورشید که به پنل برخورد کرده و به برق تبدیل می‌شود. کارایی یک پنل خورشیدی به اندازه‌ی ضعیف‌ترین حلقه‌ی آن یعنی سلول‌هایش است. این سلول‌ها از سیلیکون ساخته شده‌اند، فوتون‌ها را جذب می‌کنند و در نتیجه، انرژی تولید می‌کنند.
متداول‌ترین فناوری‌های خورشیدی برای خانه‌ها و شرکت‌ها، فناوری آب گرم خورشیدی، طراحی خورشیدی passive برای سرمایش و گرمایش محیط و فناوری فتوولتائیک خورشیدی برای برق هستند.
رایج‌ترین نوع انرژی خورشیدی، انرژی فتوولتائیک است. سیستم فتوولتائیک خورشیدی یک سیستم الکتریکی است که از پنل‌های خورشیدی معکوس کننده و چند مولفه ی دیگر تشکیل شده است. عوامل طبیعی اثراتی بر توان پنل های خورشیدی دارند که در ادامه به بررسی آن‌ها می‌پردازیم.
1- تاثیر شدت تابش نورخورشید بر توان پنل های خورشیدی
جریان الکتریسیته‌ی تولید شده توسط پنل‌های خورشیدی فتوولتائیک در حد زیادی وابسته به فوتون‌های دریافتی از خورشید توسط مواد نیمه رسانا می‌باشد. از آنجایی که این فوتون‌ها به شدت به نورخورشید وابسته هستند، با افزایش شدت تابش خورشید، انرژی تولید شده و توان پنل های خورشیدی نیز افزایش می‌یابد. همچنین این افزایش بازدهی تا زمانی ادامه پیدا می‌کند که با بالا رفتن دمای سطح پنل‌های خورشیدی، باعث کاهش راندمان تولید برق پنل‌ها نشود.
2- اثر دمای محیطی بر توان پنل های خورشیدی
پنل‌های خورشیدی از طریق پدیده‌ای به نام اثر فتوولتائیک (PV) نور خورشید را به الکتریسیته تبدیل می‌کنند. هرچه نور خورشید بیشتری دریافت کنند، انرژی بیشتری نیز می‌توانند تولید کنند. در مقابل، اگر پانل‌ها بیش از حد داغ شوند، در واقع برق کمتری تولید می‌کنند. گرمای بیش از حد توان پنل های خورشیدی را کاهش می‌دهد و بر درصد نور خورشید که پنل می‌تواند به انرژی تبدیل کند، تأثیر می‌گذارد. بنابراین هر چه دمای محیط سلول‌ها بیشتر باشد، در نتیجه میزان رسانایی کریستال‌های آن کم شده و از راندمان آن تا حدود 25درصد کم می‌شود.
از جمله روش‌هایی که می‌توان با استفاده از آن از کاهش توان پنل های خورشیدی در اثر گرما جلوگیری کرد می توان به جریان هوای طبیعی، جریان هوای اجباری، پاشیدن آب بر روی سطح پنل‌های خورشیدی و روش نوین و کارآمد استفاده از مواد تغییر فاز اشاره کرد.
3- تاثیر گرد و غبار بر توان پنل های خورشیدی
تجمع گرد و خاک، ریز گردها و آلودگی‌ها بر روی پنل‌های خورشیدی، منجر به کاهش بازدهی نیروگاه‌های خورشیدی می‌شود و بر عملکرد سیستم خورشیدی بصورت مستقیم اثر خواهد گذاشت. تاثیر تلفات ناشی از آلودگی‌هایی نظیر گرد و خاک به شدت به محیط سیستم و شرایط بارندگی وابسته است، برای مثال در آب و هوای بارانی مثل مناطق شمالی و در مناطق مسکونی، تلفات ناشی از آلودگی کمتر از 1 درصد در نظر گرفته می‌شود، این بدان معناست که از مقدار انرژی که توسط نور خورشید به سطح پنل‌ها می‌رسد، 1 درصد آن توسط آلودگی‌های روی سطح پنل و طبیعت تلف می‌شود.
همچنین در مناطقی که سیستم‌های خورشیدی در نزدیکی درختان نصب شده است، فضله های پرندگان، باعث تلف شدن انرژی رسیده به روی سطح پنل‌های خورشیدی می‌شود و همچنین در مناطق بیابانی به علت گرد و غبار و طوفان انرژی تلف می‌شود، لذا باید طبق برنامه ریزی معینی، پنل‌های خورشیدی تمیز شوند، در غیر این صورت، توان پنل های خورشیدی دچار افت می‌شود و عملکرد سیستم خورشیدی بشدت کاهش می‌یابد.
همچنین در محیط هایی مانند اطراف مناطق صنعتی، کارخانه‌ها، اتوبان‌ها و مسیرهای پر تردد، تلفات ناشی از آلودگی وجود داشته و این باعث کاهش توان سیستم های خورشیدی می‌شود .
4- اثر رطوبت بر توان پنل های خورشیدی
رطوبت به‌عنوان میزان آب موجود در هوا تعریف می‌شود. براساس نتایج چندین پژوهشگر، دو سناریو برای ارزیابی اثر رطوبت بر عملکرد پنل خورشیدی، تعریف می‌شود. اول، اثر ذرات بخار آب روی اشعه خورشید و دیگری اثر رطوبت در صورت نفوذ به داخل پنل خورشیدی. با تغییر دما در طی روز، رطوبت نسبی نیز متناسب با آن تغییر می‌کند. بدین معنی که با افزایش دما، رطوبت نسبی هوا افزایش و با کاهش دما، میزان آن نیز کم می‌شود.
زمانی‌که نور خورشید به قطرات بخار در هوا برخورد می‌کند، می‌تواند دچار شکست، انعکاس و یا پراش (تفرق) شود. این رخدادها باعث کاهش برخورد تابش مستقیم به سطح پنل خورشیدی شده و در نتیجه جریان اتصال کوتاه آن به‌طور چشمگیری کاهش می‌یابد. بااین‌حال، رطوبت اثر چندانی بر ولتاژ مدار باز پنل خورشیدی نخواهد داشت.
5- اثر باد بر توان پنل های خورشیدی
در مورد تاثیر باد هم می‌توان گفت، برای اجتناب از اثر سایه روی کارایی و عمر پنل‌ها سعی بر این است که مکان نصب پنل‌ها در فضا‌های باز بدون سایه انتخاب شود. از طرفی نصب پنل در کنار توربین‌های بادی جهت افزایش کارایی و استفاده از انرژی پاک در محیط‌های بادخیز باعث می‌شود که تاثیر باد بر روی پنل‌ها زیاد باشد و اهمیت پرداختن به آن را بیشتر می‌کند.
یکی از را‌هایی که برای حل این دو مساله، کارایی نسبتا خوبی دارد ایجاد فضا‌های خالی بین پنل‌ها است که باعث کاهش اثر باد می شود و به خنک شدن سطح پنل ها کمک می کند. از جمله کار‌های دیگر می‌توان به دقت در انتخاب پنل و استراکچر اشاره کرد.
6- اثر سایه اجسام محیطی بر توان پنل های خورشیدی
در شرایط عادی هر سلول متناسب با نور و دمای محیط جریان تولید و به شاخه اصلی تزریق می‌کند. جریان کل ماژول از مجموع جریان‌های شاخه‌ها تشکیل شده است. از آنجایی که سلول‌ها با یکدیگر سری هستند، جریان در هر شاخه برابر با جریان هر سلول است. اگر به دلیل تغییر در تابش سطح سلول‌ها، جریان‌های تولیدی سلول‌ها متفاوت باشد، جریان پایین‌ترین سلول، جریان این شاخه در نظر گرفته می‌شود.
در نتیجه، اگر تابش خورشید بر روی یک سلول با اثرات سایه افتادن کاهش یابد، جریان از آن سلول و در نهایت جریان از شاخه ای که سلول در آن قرار دارد به شدت کاهش می‌یابد. بنابراین، هنگامی که تنها یک سلول تحت تأثیر سایه قرار می‌گیرد، در عمل، بخش قابل توجهی از توان پنل های خورشیدی کاهش می‌یابد.
اما مشکل دیگری که در سایه ایجاد می‌شود، ایجاد نقاط داغ روی پنل فتوولتائیک است. در اوقات سایه افتادن، سلول به جای تولید جریان تبدیل به یک مقاومت مصرف کننده توان می‌گردد.
هنگامی که می خواهید موقعیت صفحه خورشیدی را انتخاب کنید همچنین باید به خاطر داشته باشید که ساعات اوج نور خورشید (معمولا بین ساعت 9:00 تا 16:00) نباید بر روی پنل ها سایه بیاندازد. زیرا می تواند توان پنل های خورشیدی را کاهش دهد و یا حتی به پنل آسیب برساند.
کلام آخر
در این مقاله اطلاعات مفید و کاربردی از جمله اثزات عوامل طبیعی بر توان پنل های خورشیدی را بررسی کردیم. سازندگان پنل های خورشیدی باید همواره در جهت بهبود عملکرد پنل های خورشیدی در هر شرایطی بکوشند. آریا خورشید ارائه دهنده انواع محصولات خورشیدی از جمله پکیج برق خورشیدی، پنل های خورشیدی و پروژکتور خورشیدی با قیمت مناسب و ارسال به سراسر کشور است.
