تاثیر موقعیت جغرافیایی بر عملکرد پنل خورشیدی

تاثیر موقعیت جغرافیایی بر عملکرد پنل خورشیدی یکی از مهمترین عواملی‌ است که راندمان سیستم‌های خورشیدی را در سراسر جهان به ‌ویژه در کشورهایی با تنوع اقلیمی گسترده مانند ایران تحت تاثیر قرار می‌دهد. این موقعیت نه ‌تنها زاویه تابش نور خورشید را تعیین می‌کند بلکه بر دما، رطوبت، گردوغبار، فشار هوا و حتی انتخاب تجهیزات مناسب برای نصب پنل‌ها اثر گذار است. بررسی عملکرد پنل خورشیدی در مناطق مختلف نشان می‌دهد که شرایط اقلیمی و جغرافیایی می‌تواند تفاوت چشمگیری در بازده نهایی سیستم ایجاد کند. در مناطقی با تابش مستقیم و مستمر امکان دستیابی به حداکثر تولید انرژی وجود دارد. درحالیکه در نواحی سرد یا مرطوب نیاز به طراحی‌های متفاوتی مطرح می‌شود. از سوی دیگر تاثیر اقلیم بر بازده پنل خورشیدی، طول عمر تجهیزات و حتی نوع نگهداری موردنیاز را مشخص می‌کند. اگر قصد سرمایه‌گذاری در نیروگاه خورشیدی صنعتی دارید یا به دنبال نصب پنل خورشیدی در مناطق سرد یا گرم هستید آگاهی از نقش موقعیت جغرافیایی و شرایط اقلیمی کلید رسیدن به بهترین نتیجه خواهد بود.

 

تاثیر موقعیت جغرافیایی بر عملکرد پنل خورشیدی و زاویه تابش در عرض‌های مختلف

زاویه تابش خورشید یکی از اصلی‌ترین عوامل مؤثر بر عملکرد پنل خورشیدی در مناطق مختلف جغرافیایی است. هرچه زاویه تابش عمودتر باشد، شدت انرژی دریافتی بیشتر است و در نتیجه، بازده پنل خورشیدی نیز به‌مراتب بالاتر خواهد بود. اما این زاویه یک عدد ثابت نیست؛ بلکه بسته به عرض جغرافیایی محل نصب، فصل‌ها، و حتی ساعت روز تغییر می‌کند.

 

چرا در مناطق جنوبی ایران عملکرد پنل‌ها بهتر است؟

مناطق جنوبی کشور مثل بندرعباس، چابهار، زاهدان یا بوشهر به دلیل قرارگیری در عرض‌های پایین‌تر نزدیکتر به خط استوا در بیشتر روزهای سال زاویه تابش خورشید به سطح زمین نزدیکتر به حالت عمودی است. همین موضوع باعث می‌شود پنل‌های خورشیدی در این مناطق راندمان بالاتری نسبت به مناطق شمالی داشته باشند. در برخی روزهای تابستان زاویه تابش در جنوب آنقدر مطلوب است که حتی در حالت افقی نیز انرژی زیادی جذب می‌شود بدون نیاز به شیب تند.

برای مثال در یک مزرعه خورشیدی نزدیک به ایرانشهر نسبت به یک پروژه مشابه در همدان با یک ظرفیت نامی یکسان تفاوت عملکرد تا ۲۵٪ بالاتر ثبت شده است. دلیلش فقط شدت بیشتر تابش نیست بلکه زاویه دریافت بهینه‌تر نیز نقش کلیدی داشته است.

زاویه بهینه نصب در عرض‌های مختلف چگونه محاسبه می‌شود؟

در مهندسی سیستم‌های خورشیدی، یک قاعده کلی وجود دارد:

زاویه شیب پنل باید تقریبا برابر با عرض جغرافیایی محل نصب باشد.یعنی اگر پروژه‌ای در تبریز با عرض جغرافیایی ۳۸ درجه شمالی اجرا می‌شود زاویه بهینه نصب پنل حدود ۳۸ درجه خواهد بود. البته این مقدار بسته به نوع سیستم (ثابت یا متحرک)، فصل غالب مصرف و نوع کاربرد می‌تواند تغییر کند. در سیستم‌های متحرک پنل‌ها به ‌طور خودکار خودشان را با زاویه تابش روزانه تنظیم می‌کنند و حداکثر توان را جذب می‌کنند اما در سیستم‌های ثابت محاسبه دقیق زاویه نصب بسیار حیاتی است.

زاویه تابش و نوع پنل: آیا برای هر منطقه باید پنل متفاوتی انتخاب شود؟

بله. زاویه تابش با انتخاب ماژول پنل خورشیدی هم در ارتباط است. پنل‌های مونوکریستال در مناطقی با تابش متمرکز و مستقیم عملکرد بهتری دارند درحالیکه پنل‌های پلی‌کریستال در نواحی با تابش پراکنده (مثل مناطق شمالی یا کوهستانی) ممکن است بازده بالاتری داشته باشند. به همین دلیل طراحی سیستم خورشیدی برای یک پروژه در شیراز با پروژه‌ای در رشت کاملا متفاوت است.

 

تاثیر اقلیم بر بازده پنل خورشیدی در شرایط دما، رطوبت و گرد و غبار ایران

عملکرد پنل خورشیدی صرفا به شدت تابش بستگی ندارد بلکه شرایط اقلیمی مانند دما، میزان رطوبت، گرد وغبار و حتی میزان بارندگی به ‌طور مستقیم بر راندمان پنل خورشیدی در نقاط مختلف ایران تاثیر می‌گذارند. این عوامل نه‌ تنها توان لحظه‌ای تولید برق را کاهش یا افزایش می‌دهند بلکه بر طول عمر تجهیزات، کیفیت نگهداری و انتخاب نوع پنل نیز اثرگذارند.

دمای محیط دشمن پنهان پنل‌های خورشیدی

بر خلاف تصور رایج گرمای زیاد لزوما به معنای بازده بالاتر نیست. پنل‌های خورشیدی با افزایش دما دچار افت راندمان می‌شوند. به ‌طور میانگین هر یک درجه افزایش دمای سلول می‌تواند حدود ۰.۳ تا ۰.۵ درصد کاهش توان خروجی ایجاد کند. به همین دلیل در مناطقی مانند اهواز یا زاهدان با وجود تابش خورشید فراوان عملکرد پنل خورشیدی ممکن است نسبت به پیشبینی تئوریک کمتر باشد.

برای مثال در یک پروژه خانگی در بندرعباس با نصب مناسب استراکچر پنل خورشیدی برای تهویه بهتر و استفاده از پنل‌هایی با ضریب حرارتی پایین‌تر توانستند افت راندمان را تا حد قابل توجهی کنترل کنند.

رطوبت بالا تهدیدی برای اتصالات و طول عمر سیستم

در مناطق شمالی ایران مثل گیلان و مازندران چالش اصلی تابش کم نیست بلکه رطوبت بالا و بارندگی مداوم است. این رطوبت می‌تواند موجب خوردگی اتصالات، افت عملکرد ماژول‌ها و کاهش طول عمر سیستم شود. انتخاب پنل‌هایی با پوشش ضد آب و استاندارد IP بالا به‌همراه طراحی مناسب کابینت و اینورترهای خورشیدی با قابلیت عملکرد در محیط مرطوب، برای این مناطق کاملا ضروری است.

گردوغبار قاتل خاموش پنل‌های خورشیدی در مناطق کویری

در مناطق خشک و کویری مثل یزد، کرمان، سیستان یا خراسان جنوبی مسئله اصلی دما نیست بلکه گردوغبار و طوفان‌های مکرر است. گردوغبار نشسته روی سطح پنل‌ها می‌تواند تا ۳۰٪ کاهش در توان تولیدی ایجاد کند. بنابراین در این مناطق باید سیستم نظافت خودکار یا شست ‌وشوی دوره‌ای پنل‌ها به ‌صورت جدی در طراحی لحاظ شود. همچنین استفاده از پنل‌هایی با پوشش ضدآلودگی یا طراحی با زاویه نصب تندتر (برای سر خوردن بهتر گرد وغبار) به بهبود بازده کمک می‌کند.

یک مقایسه از تاثیر اقلیم بر عملکرد پنل خورشیدی در ایران

• در اهواز مهمترین چالش دمای بسیار بالاست. در چنین اقلیم گرمی پنل‌ها با افت راندمان مواجه می‌شوند. بنابراین استفاده از پنل‌هایی با ضریب حرارتی پایین همراه با طراحی مناسب استراکچر برای تهویه طبیعی زیر پنل از جمله اقداماتی است که می‌تواند اثر دمای بالا را تا حد زیادی کاهش دهد.
• در رشت و سایر شهرهای شمالی رطوبت بالا و بارندگی مداوم باعث می‌شود اتصالات پنل‌ها و تجهیزات جانبی در معرض خوردگی قرار گیرند. در این مناطق انتخاب تجهیزات دارای استاندارد ضدآب و محافظت شده از جمله اینورترهای خورشیدی مقاوم در برابر رطوبت و طراحی پنل‌ها با آب‌ بندی کامل اهمیت ویژه‌ای دارد.
• در یزد گردوغبار به ‌ویژه در فصل تابستان یک مانع جدی برای عملکرد پنل‌ها است. این ذرات ریز وقتی روی سطح پنل‌ها می‌نشینند می‌توانند تابش خورشید را تا ۳۰٪ مسدود کنند. برای چنین مناطقی استفاده از پنل‌هایی با پوشش ضدغبار طراحی زاویه نصب تندتر برای جلوگیری از انباشت خاک و در صورت امکان بهره‌گیری از سیستم شست ‌و شوی اتوماتیک توصیه می‌شود.

تاثیر موقعیت جغرافیایی بر عملکرد پنل خورشیدی در مناطق مرتفع و کم‌فشار

یکی از عوامل کمتر شناخته ‌شده ولی مهم در تحلیل عملکرد پنل خورشیدی ارتفاع از سطح دریا و تغییرات ناشی از آن در فشار و چگالی هوا است. در ظاهر شاید تصور شود که ارتفاع عامل بی‌اهمیتی است اما در واقع این پارامتر در طراحی نیروگاه‌های خورشیدی در مناطق کوهستانی یا دشت‌های پست نقش تعیین‌ کننده‌ای دارد.

 

در ارتفاعات بالا چه اتفاقی می‌افتد؟

با افزایش ارتفاع از سطح دریا چگالی هوا کاهش می‌یابد. این کاهش چگالی باعث می‌شود که مسیر عبور پرتوهای خورشید از اتمسفر کوتاهتر و تضعیف کمتر شود. در نتیجه شدت تابش خورشیدی افزایش می‌یابد و نور بیشتری به سطح پنل‌ها می‌رسد. این موضوع به ‌طور بالقوه می‌تواند باعث افزایش توان تولیدی شود.برای مثال در مناطق کوهستانی مانند شهرکرد یا کرمانشاه به دلیل ارتفاع نسبتا زیاد مقدار تابش خورشیدی دریافتی (با واحد کیلووات‌ساعت بر متر مربع) بیشتر از مناطق کم‌ ارتفاع است حتی اگر دمای هوا پایین‌تر باشد.اما باید توجه کرد که این افزایش تابش همیشه هم به معنای عملکرد بهتر نیست. چرا؟

چالش دمای پایین و یخ‌ زدگی

در ارتفاعات معمولا دما پایین‌تر است و همین موضوع ممکن است برای سیستم‌های خورشیدی هم فرصت باشد و هم تهدید.از یک سو دمای پایین باعث کاهش مقاومت داخلی سلول‌ها و افزایش بازده تبدیل انرژی الکتریکی می‌شود. به ‌بیان ساده پنل‌ها در هوای سرد در صورت وجود تابش کافی عملکرد بهتری دارند.اما از سوی دیگر سرمازدگی، یخ‌ زدگی و بارش برف در ماه‌های سرد سال می‌تواند مانعی جدی برای تولید پایدار انرژی باشد. اگر پنل‌ها با برف پوشیده شوند یا رطوبت منجمد شده بر سطح آنها باقی بماند نه‌ تنها جذب نور کاهش می‌یابد بلکه ممکن است آسیب فیزیکی نیز به پنل‌ها وارد شود.

فشار هوا و سیستم تهویه تجهیزات

در ارتفاعات بالا فشار هوا کاهش می‌یابد و این کاهش فشار می‌تواند بر عملکرد برخی از تجهیزات مانند اینورترهای خورشیدی یا سیستم‌های خنک‌ کننده اثر بگذارد. تجهیزات باید برای کار در فشار پایین طراحی شده باشند. اگر اینورتر در محفظه‌ای کاملا بسته و بدون تهویه مناسب نصب شود گرمای تولید شده در آن به ‌راحتی دفع نمی‌شود و منجر به افت کارایی یا حتی آسیب جدی می‌شود.

طراحی ویژه برای مناطق مرتفع

در مناطق مرتفع مانند کوهستان‌های کرمان، چهارمحال و بختیاری یا حتی بخشی از مناطق غربی کشور نصب پنل خورشیدی نیازمند طراحی اختصاصی ا‌ست:

• شیب بیشتر برای جلوگیری از ماندن برف
• استفاده از پنل‌های مقاوم در برابر سرمای شدید
• سیستم‌های گرم‌کننده لبه پنل برای ذوب‌کردن یخ
• و در مواردی طراحی استراکچر پنل خورشیدی با سازه‌هایی تقویت‌ شده برای تحمل وزن برف

تاثیر اقلیم بر بازده پنل خورشیدی و انتخاب بهترین استان‌ها برای نصب سیستم خورشیدی

در ارزیابی مکان مناسب برای احداث نیروگاه خورشیدی بسیاری تنها به تابش خورشید توجه دارند. اما حقیقت این است که انتخاب بهترین استان برای سرمایه‌گذاری خورشیدی مجموعه‌ای از عوامل فنی، اقتصادی و اقلیمی را شامل می‌شود. عواملی مانند عملکرد پنل خورشیدی در مناطق مختلف، نوع اقلیم، شدت و جهت باد، درصد رطوبت، دسترسی به زیرساخت‌های انتقال برق، حمایت‌های منطقه‌ای و بازار فروش انرژی همگی باید به ‌صورت همزمان تحلیل شوند.

در ادامه پنج استان مهم ایران را از منظر راندمان پنل خورشیدی در نقاط مختلف ایران بررسی می‌کنیم و مشخص می‌کنیم که هر منطقه برای چه نوع پروژه‌ای (خانگی، صنعتی یا نیروگاه بزرگ مقیاس) مناسب‌تر است.

 

استان یزد بیشترین تابش و کمترین رطوبت

یزد یکی از استان‌هایی است که بیشترین میانگین تابش روزانه خورشید را دارد. آسمانی شفاف، کمترین میزان بارندگی و رطوبت بسیار پایین باعث شده‌اند که پنل‌های خورشیدی در این منطقه از حداکثر توان خود بهره‌مند شوند. تنها چالش عمده وجود گردوغبارهای مکرر است که نیاز به طراحی دقیق استراکچر پنل خورشیدی و سیستم‌های شست‌ و شوی خودکار را افزایش می‌دهد.

استان کرمان بستر مناسب برای نیروگاه‌های خورشیدی صنعتی بزرگ‌ مقیاس

با در اختیار داشتن پهنه‌های وسیع خالی از سکنه کرمان شرایط استثنایی برای اجرای نیروگاه خورشیدی صنعتی فراهم کرده است. هزینه پایین زمین، تابش زیاد و دسترسی به زیرساخت‌های شبکه این استان را به گزینه‌ای ایده‌آل برای سرمایه‌گذاران تبدیل کرده‌اند. تنها مسئله مهم کنترل اثرات دمای بالا بر راندمان پنل خورشیدی است که می‌توان با انتخاب ماژول‌های دارای ضریب دمایی مناسب آن را مدیریت کرد.

استان خراسان جنوبی تلفیق موقعیت استراتژیک و انرژی پایدار

این استان با تعداد بالای روزهای آفتابی و قیمت مناسب زمین به‌ ویژه در شهرستان‌هایی مانند بیرجند و نهبندان فرصت ارزشمندی برای راه‌اندازی پروژه‌های خورشیدی فراهم می‌کند. کاهش مصرف برق در منطقه و ظرفیت صادرات انرژی به شرق کشور ویژگی‌های راهبردی خراسان جنوبی را تقویت کرده‌اند.

استان‌های مرکزی و سمنان تعادل میان تابش، زیرساخت و مصرف

مناطق نیمه‌ خشک و پرتابش مانند اراک، ساوه، سمنان و گرمسار با داشتن دسترسی مناسب به شبکه برق و بازار مصرف گزینه‌های بسیار مناسبی برای اجرای سیستم‌های خورشیدی خانگی و تجاری هستند. ریسک پایین اقلیمی و امکان بهره‌برداری پایدار در تمام فصول این مناطق را برای پروژه‌های مقیاس کوچک تا متوسط کاملا بهینه می‌سازد.

استان فارس اقلیم متعادل و فرصت توسعه چند منظوره

ترکیب هوای خشک، دشت‌های باز و تابش قابل توجه در اکثر ماه‌های سال، استان فارس را برای پروژه‌های خانگی، مزرعه‌های خورشیدی و حتی سیستم‌های ترکیبی به منطقه‌ای متعادل و سودآور تبدیل کرده است. شهرهایی مانند شیراز، داراب و جهرم ظرفیت بالایی برای بهره‌برداری خورشیدی دارند به ‌ویژه با توجه به مسیرهای توسعه ‌یافته شبکه برق و علاقه سرمایه‌گذاران به منطقه.

آیا موقعیت جغرافیایی می‌تواند طراحی سیستم خورشیدی را تغییر دهد؟

بله، موقعیت جغرافیایی نه ‌تنها روی عملکرد پنل خورشیدی تاثیر می‌گذارد بلکه در طراحی سیستم‌های فتوولتائیک نیز نقش کاملا تعیین‌ کننده‌ای دارد. هیچ دو منطقه‌ای در ایران را نمی‌توان یافت که شرایط اقلیمی، تابش، دما و حتی جهت وزش باد آنها یکسان باشد. به همین دلیل طراحی سیستم خورشیدی باید دقیقا براساس موقعیت مکانی انجام شود نه براساس یک نسخه کلی و از پیش‌ تعیین ‌شده.

جهت‌گیری پنل‌ها شمال با جنوب تفاوت دارد

در مناطق جنوبی ایران مانند بوشهر یا بندرعباس زاویه تابش آفتاب شدیدتر و عمودی‌تر است. در این مناطق پنل‌ها معمولا با زاویه‌ای کمتر نسبت به افق نصب می‌شوند تا در فصل تابستان از شدت بیش از حد تابش جلوگیری شود و در عین حال بیشترین جذب در فصل‌های دیگر نیز حفظ گردد.در مقابل در شهرهایی مانند تبریز یا اردبیل که در عرض‌های جغرافیایی بالاتری قرار دارند تابش خورشید مایل‌تر است. بنابراین باید زاویه نصب پنل‌ها بیشتر باشد تا سطح موثرتری از تابش دریافت شود.

 

 

تاثیر موقعیت جغرافیایی بر عملکرد پنل خورشیدی و طراحی سیستم متناسب با منطقه

در مناطق گرم و خشک مانند یزد استفاده از پنل‌هایی با ضریب دمایی پایین اهمیت دارد چون با افزایش دمای محیط ولتاژ خروجی پنل‌ها کاهش پیدا می‌کند. همچنین در این مناطق پنل‌هایی که سطح آنها دارای پوشش ضد گردوغبار هستند می‌توانند عملکرد پایدارتری داشته باشند.در مقابل در مناطق شمالی با رطوبت بالا مانند گیلان پنل‌هایی که آب‌بندی کامل‌تری دارند و در برابر خوردگی مقاوم هستند انتخاب بهتری خواهند بود. همچنین تجهیزات جانبی مانند ماژول پنل خورشیدی و اینورترهای خورشیدی نیز باید با استانداردهای خاص ضدآب و مقاوم به رطوبت انتخاب شوند.

طراحی استراکچر پنل خورشیدی بر اساس باد و برف

جهت وزش باد، میزان برف و حتی شیب زمین بر نحوه طراحی استراکچر پنل خورشیدی تاثیرگذار است. مثلا در مناطق بادخیز مانند زابل استفاده از سازه‌های مقاوم به باد و مهار دقیق آنها با بتن یا فونداسیون‌های مهندسی‌ شده ضروری است.

در مناطق سردسیر و برف‌گیر مانند همدان یا سنندج شیب پنل‌ها باید به‌ گونه‌ای طراحی شود که برف روی آن نماند و سریع‌تر سر بخورد. همچنین ارتفاع نصب از سطح زمین باید کمی بیشتر باشد تا از تجمع برف در اطراف سیستم جلوگیری شود.

تاثیر فشار هوا و ارتفاع بر تهویه سیستم

همانطور که در بخش قبل اشاره شد فشار هوا در ارتفاعات کمتر است و خنک‌ شدن تجهیزات الکترونیکی مثل اینورتر سختتر انجام می‌شود. در چنین مناطقی طراحی سیستم تهویه طبیعی یا استفاده از تجهیزات خنک ‌کننده غیرفعال می‌تواند از آسیب به تجهیزات جلوگیری کند.

 

معرفی شرکت شمیم اندیشه و راه‌های ارتباطی شمیم اندیشه

شرکت شمیم اندیشه با رویکردی تخصص ‌محور و علمی در حوزه سیستم‌های خورشیدی توانسته خود را به‌ عنوان یکی از معدود مجموعه‌هایی معرفی کند که تمامی مراحل طراحی، مشاوره، اجرا و فروش تجهیزات انرژی خورشیدی را به ‌صورت یکپارچه ارائه می‌دهد. این شرکت با بهره‌گیری از دانش روز و نیروهای متخصص نه‌ تنها بهینه‌ترین طراحی‌ها را متناسب با موقعیت جغرافیایی هر منطقه ارائه می‌دهد بلکه در انتخاب دقیق‌ترین تجهیزات از جمله ماژول پنل خورشیدی، اینورترهای خورشیدی و استراکچر پنل خورشیدی نیز مشاوره کامل ارائه می‌کند. آنچه شمیم اندیشه را از سایر فعالان بازار انرژی خورشیدی متمایز می‌سازد تعهد کامل به مشتریان در انجام کلیه امور اداری و اخذ مجوزهای لازم برای احداث نیروگاه خورشیدی است. چه در مقیاس خانگی و چه صنعتی. از نخستین گام‌های بررسی زمین و شرایط پروژه تا دریافت مجوزهای رسمی از نهادهای مربوطه همه چیز با شفافیت و سرعت بالا توسط تیم حقوقی و فنی این شرکت پیگیری می‌شود.

 

برای ارتباط با شمیم اندیشه و دریافت مشاوره‌های فنی اطلاعات بیشتر یا سفارش تجهیزات می‌توانید از طریق راه‌های زیر اقدام کنید:

∴شماره تماس: ۱۲-۴۴۰۷۱۰۱۱(۰۲۱)

∴ایمیل: shamim@shamimco.com

∴وب سایت :www.shamimco.com

∴شبکه های اجتماعی : از طریق شماره ۰۹۳۹۴۱۲۱۰۰۲ با ما در ارتباط باشید.