محاسبه دقیق آلبدو، گامی ضروری در شبیه سازی و عملکرد واقعی نیروگاه خورشیدی

در طراحی و بهره برداری از نیروگاه های خورشیدی، یکی از عوامل کلیدی که اغلب نادیده گرفته می شود، آلبدو یا ضریب بازتاب زمین است. این عامل به ظاهر ساده، می تواند تأثیر قابل توجهی بر راندمان سیستم های خورشیدی، به ویژه ماژول های دوطرفه (Bifacial) داشته باشد.

در این مقاله، به بررسی مفهوم آلبدو، کاربرد آن در مراحل طراحی و مانیتورینگ، روش های اندازه گیری استاندارد و خدمات اختصاصی پرتونگار دانش در این زمینه می پردازیم.

آلبدو چیست و چرا اهمیت دارد؟

آلبدو نسبت تابش بازتاب شده از سطح زمین به تابش کل دریافت شده از خورشید است. این ضریب با نماد α نمایش داده می شود و عددی بین صفر (جذب کامل) تا یک (بازتاب کامل) است.

کاربرد آلبدو در نیروگاه های خورشیدی

۱. مرحله طراحی و شبیه سازی

در نرم افزارهایی مانند PVsyst، SAM یا PV*SOL ، مقدار آلبدو به عنوان یک پارامتر ورودی برای محاسبه تابش کل بر سطح پنل های شیبدار (GIT) و بازتابش به سمت ماژول های دو طرفه استفاده می شود.

تغییرات آلبدو حتی می تواند موجب تفاوت چند درصدی در تولید سالانه انرژی (AEP) و شاخص های مالی مانند IRR شود.

مثال: افزایش آلبدو از ۰/۱۸ به ۰/۳۰ می تواند حدود۵ تا ۶ درصد افزایش در بهره وری پنل های Bifacial ایجاد کند.

۲. مرحله بهره برداری و مانیتورینگ

پس از راه اندازی نیروگاه، اگر اختلافی بین تولید واقعی و تولید شبیه سازی شده وجود داشته باشد، یکی از مظنونین اصلی، مقدار نادرست آلبدو است. در این مرحله، اندازه گیری آلبدو در محل پروژه می تواند باعث کالیبراسیون دقیق مدل های تحلیلی و حتی تشخیص انحراف در عملکرد سیستم شود. در ایستگاه های شرکت پرتونگار دانش، امکان نصب سنسورهای دائمی اندازه گیری آلبدو (Albedometer) برای پایش بلندمدت وجود دارد.

چگونه آلبدو اندازه گیری می شود؟

تجهیزات مورد نیاز:

• سنجش آلبدو (Albedometer) یا سنجش گر تابش خورشیدی (Pyranometer) دو طرفه
• ثبت کننده داده (Data Logger) با دقت ≥ ۱Hz
• پایه نصب افقی قابل تراز
• ایستگاه هواشناسی مکمل برای ثبت داده های محیطی
• استفاده از GPS یا نقشه GIS برای موقعیت یابی دقیق

روش اندازه گیری استاندارد (براساس دستورالعمل پرتونگار)

۱. نصب سنسورهای بالا و پایین در ارتفاع حدود ۱.۵ تا ۲ متر از سطح زمین

۲. تراز دقیق سنسورها (۰.۱± درجه)

۳. ثبت همزمان دو داده:

 ↓G: تابش جهانی افقی (Global Horizontal Irradiance)

 ↑G: تابش بازتاب شده از سطح زمین

۴. محاسبه آلبدو به صورت:

↓α = G↑ ÷ G

۵. زمان برداشت:

حداقل ۳۰ دقیقه در آفتاب کامل (برای بررسی نقطه ای)

برداشت مداوم در بازه های ۷ تا ۳۰ روزه (برای بررسی تحلیلی)

۶. پاک سازی روزانه سنسورها و ثبت اتفاقات محیطی (باران، گردوغبار، سایه اندازی و ...)

نکات مهم هنگام سنجش آلبدو

• آلبدو یک عدد ثابت نیست. عواملی مانند بارندگی، پوشش گیاهی، تغییر فصل، گردوغبار یا حتی رنگ زمین می توانند به شدت بر آن اثر بگذارند.
• برای نیروگاه هایی با سطوح مختلف زمین (ماسه، چمن، بتن) لازم است ناحیه به چند زون تفکیک و برای هر زون به صورت جداگانه آلبدو ثبت شود.
• آلبدو باید حداقل سالانه یک بار یا پس از تغییرات ظاهری در سطح زمین به روزرسانی شود.

تحلیل نمونه واقعی:

فرض کنید در یک مزرعه خورشیدی مقدار آلبدو فرضی ۰/۲۰ بوده، اما پس از اندازه گیری مشخص شده که مقدار واقعی ۰/۱۵ است. مدل سازی با α=۰.۲۰ تولید پیش بینی شده را ۸۲٪ اعلام می کند، اما در واقعیت فقط ۷۹٪ تولید شده. اگر مدل را با α=۰.۱۵ باز شبیه سازی کنیم، تولید واقعی ۷۹.۳٪ خواهد بود؛ یعنی سیستم سالم است و تنها آلبدو نادرست باعث اختلاف شده.

خدمات پرتونگار دانش در سنجش آلبدو

پرتونگار با سابقه در طراحی و نصب ایستگاه های مانیتورینگ خورشیدی، خدمات زیر را در زمینه آلبدو ارائه می دهد:

• اجرا و برداشت میدانی آلبدو در پروژه های در حال ساخت یا عملیاتی
• تأمین و نصب دائم سنسورهای دو طرفه برای پایش بلند مدت در سایت های Bifacial
• ارائه گزارش تحلیلی آلبدو همراه با نمودار برای استفاده در نرم افزارهای تحلیل گر
• هماهنگی با طراحی های خاص نیروگاه در ایران (سطح خاک، بارش گردوغبار، فصول پر مه و خشک)

نتیجه گیری

سنجش دقیق آلبدو یک فرآیند ساده اما حیاتی در موفقیت یک پروژه خورشیدی است. چه در مرحله طراحی و پیش بینی، و چه در پایش بهره وری و مدل سازی واقعی، آلبدو نقش تعیین کننده ای در صحت داده ها دارد.

اگر شما نیز در حال طراحی یک نیروگاه خورشیدی هستید، یا قصد دارید دقت تحلیل های مانیتورینگ خود را افزایش دهید، تیم فنی پرتونگار آماده ارائه خدمات سنجش حرفه ای آلبدو مطابق با استانداردهای بین المللی و شرایط اقلیمی ایران است.