تاثیر سایه‌اندازی بر عملکرد سامانه‌های خورشیدی

تاثیر سایه‌اندازی بر عملکرد سامانه‌های خورشیدی

در این مقاله به اثرات مخرب ناشی از سایه‌اندازی جزئی (partial shading) بر روی عملکرد ماژول‌ها و نیروگاه­های خورشیدی پرداخته می‌شود. یکی از عوامل مهم در تولید انرژی الکتریکی در مولدهای خورشیدی، مقدار تابش دریافتی آن‌ها می‌باشد. از اینرو در صورت کاهش تابش دریافتی توسط ماژول­های خورشیدی، انرژی تولیدی و درآمد حاصل از فروش آن،  کاهش خواهد یافت.

عوامل سایه‌اندازی جزئی ماژول‌های خورشیدی

سایه‌اندازی جزئی مولدهای خورشیدی ناشی از عوامل مختلفی نظیر سایه پنل‌ها یا ردیف‌های مجاور ناشی از طراحی غیر اصولی، درختان و پوشش گیاهی، ساختمان‌ها و موانع سایه‌انداز همچون سیم برق، ستون انتقال برق، دکل‌های مخابراتی و فضولات پرندگان می­باشد.

سایه‌اندازی پوشش گیاهی مجاور

سایه اندازی ردیف‌های جلویی ماژول‌های خورشیدی ناشی از طراحی غیر اصولی

سایه‌اندازی موانع پشت بام ناشی از جایابی نادرست پنل‌های خورشیدی

تاثیر سایه‌اندازی جزئی بر ماژول‌های خورشیدی

شکل زیر یک ردیف سلول از یک ماژول خورشیدی را نشان می‌دهد که روی یکی از سلول‌های آن سایه‌اندازی شده است. سایه­اندازی جزئی به طور قابل توجهی بر روی عملکرد مولد خورشیدی تاثیر می‌گذارد. در صورت سایه­اندازی بر روی یک ماژول یا حتی بخش کوچکی از آن، عملکرد سلول‌های دارای سایه به صورت مصرف­کننده، تبدیل شده و انرژی تولیدی سایر سلول‌ها را مصرف می‌کنند. اگر چه کلیه سلول­های سری شده با سلول دارای سایه از طریق دیود هرزگرد (bypass) از مدار خارج می­شوند، کاهش توان در این شرایط رخ می­دهد. همچنین در صورتی­که سایه‌اندازی ایجاد شده پس از یک مدت زمان طولانی، رفع نگردد، مشکل نقطه داغ نقطه­ای (hot spot) در آن رخ داده که موجب آسیب ماژول خورشیدی خواهد شد.

داغ شدن نقطه­ای (Hot spot)

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 اینرو 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.

نمونه ماژول خورشیدی دارای پدیده داغ شدن نقطه­‌ای