اندازه گیری دمای واقعی، تحلیل دقیق راندمان نیروگاه های فتوولتائیک
مقدمه
در سیستم های خورشیدی، دمای محیط، تنها یکی از عواملی است که بر عملکرد تأثیر می گذارد؛ اما آنچه واقعاً تعیین کننده راندمان تولید برق است، دمای سطح خود پنل خورشیدی است. افزایش دمای سطح پنل می تواند باعث کاهش راندمان، افزایش تلفات انرژی و حتی تسریع در فرسایش سلول های خورشیدی شود. به همین دلیل، استفاده از سنسور دمای سطح پنل در ایستگاه های خورشیدی به عنوان یکی از پارامترهای ضروری پایش در تمام نیروگاه های مدرن مطرح است.
در این مقاله از بلاگ پرتونگار دانش، بررسی می کنیم که چرا اندازه گیری دقیق دمای پنل اهمیت دارد، چگونه بر راندمان تأثیر می گذارد و نقش سیستم مانیتورینگ در تحلیل داده های حرارتی چیست؟
تأثیر دمای پنل بر راندمان
سلول های خورشیدی از نیمه هادی هایی تشکیل شده اند که در دمای مشخصی، بهترین عملکرد را دارند. وقتی دمای پنل افزایش پیدا می کند، ولتاژ خروجی سلول ها کاهش می یابد و در نتیجه توان کلی تولید شده کم می شود. به طور میانگین، برای هر افزایش ۱ درجه سانتی گراد در دمای پنل، راندمان حدود ۰.۴ تا ۰.۵ درصد کاهش می یابد.
در مناطق گرم و آفتابی ایران، دمای سطح پنل ها در میانه روز تابستان می تواند به بیش از ۶۵ تا ۷۵ درجه سانتی گراد برسد، در حالی که دمای محیط ممکن است فقط حدود ۴۰ درجه باشد. در چنین شرایطی، اگر دمای واقعی پنل اندازه گیری نشود، ارزیابی راندمان نیروگاه به درستی انجام نخواهد شد و نتایج تحلیل می تواند گمراه کننده باشد.
نقش سنسور دمای سطح پنل
سنسور دمای سطح پنل ابزاری کوچک اما حیاتی است که به صورت مستقیم روی سطح پشت ماژول خورشیدی نصب می شود. این سنسور معمولاً از نوع PT۱۰۰ یا PT۱۰۰۰ است و با دقت بالا تغییرات لحظه ای دمای ماژول را ثبت می کند. داده های جمع آوری شده از این سنسور در کنار اطلاعات تابش خورشیدی، جریان و ولتاژ، برای محاسبه شاخص های عملکرد مانند PR (Performance Ratio) و Efficiency Loss به کار می رود. در ایستگاه های خورشیدی شرکت پرتونگار دانش، سنسور دمای سطح پنل به صورت کالیبره شده نصب می شود تا داده ها دقیق، پایدار و قابل استناد باشند. این داده ها به صورت همزمان با سایر پارامترهای محیطی (مانند تابش، سرعت و جهت باد، دما و رطوبت هوا) از طریق دیتالاگر ثبت و به سامانه مانیتورینگ ارسال می شوند.
چرا اندازه گیری دمای سطح مهم تر از دمای محیط است؟
در بسیاری از نیروگاه ها اشتباه رایجی وجود دارد: به جای اندازه گیری دمای سطح پنل، تنها دمای محیط ثبت می شود. اما دمای محیط هیچ گاه تصویر دقیقی از شرایط واقعی سلول های فتوولتائیک را ارائه نمی دهد.
عواملی که باعث افزایش اختلاف بین دمای محیط و دمای پنل می شوند شامل:
شدت تابش مستقیم خورشید
رنگ و جنس سطح ماژول
سرعت باد و تهویه طبیعی
زاویه نصب پنل نسبت به افق
بنابراین تنها راه واقعی برای سنجش اثر گرما بر عملکرد سیستم، استفاده از سنسور دمای سطح پنل است. این داده ها همچنین برای مدل سازی رفتار حرارتی نیروگاه در نرم افزارهای شبیه سازی مانند PVsyst نیز ضروری هستند.
ارتباط داده های دمایی با سامانه مانیتورینگ مهردیس
داده های دمایی زمانی ارزش پیدا می کنند که در کنار سایر داده های عملکردی تحلیل شوند. در سامانه مانیتورینگ مهردیس، اطلاعات سنسور دمای پنل با داده های تابش خورشید، جریان خروجی و توان تولیدی ترکیب می شود تا راندمان لحظه ای نیروگاه محاسبه شود. این سامانه در صورت افزایش غیرعادی دما یا کاهش راندمان ناشی از گرمای بیش از حد، هشدار خودکار صادر می کند. به کمک این سیستم، مدیران نیروگاه می توانند به راحتی تشخیص دهند که کاهش توان خروجی ناشی از کاهش تابش بوده یا افزایش دمای ماژول ها. در نتیجه تصمیم گیری برای بهبود تهویه، بررسی تمیزی سطح پنل ها یا تنظیم زاویه نصب بر اساس داده های واقعی انجام می شود.
کاربرد سنسور دمای سطح پنل در تحلیل خرابی ها
افزایش بیش از حد دمای سطح می تواند نشانه ای از مشکلات مکانیکی یا الکتریکی در ماژول ها باشد، از جمله:
پدیده Hot Spot (نقاط داغ ناشی از عیب سلول یا سایه جزئی)
اتصال ناقص در جعبه تقسیم (Junction Box)
خرابی در اتصالات کابل ها یا کانکتورها
داده های سنسور دمای سطح پنل به مهندسان کمک می کند این ناهنجاری ها را قبل از بروز آسیب جدی شناسایی کنند. در واقع، پایش حرارتی مداوم نوعی ابزار پیشگیرانه برای نگهداری هوشمند نیروگاه به شمار می رود.
مزایای استفاده از سنسور دمای سطح پنل
۱. بهبود دقت تحلیل راندمان واقعی نیروگاه
۲. تشخیص سریع اختلالات حرارتی و الکتریکی
۳. افزایش عمر مفید پنل ها و تجهیزات جانبی
۴. بهینه سازی طراحی تهویه و چیدمان پنل ها
۵. پشتیبانی از مدل سازی دقیق در نرم افزارهای تحلیلی
جمع بندی
در یک نیروگاه خورشیدی، دمای سطح پنل یکی از مهم ترین شاخص ها برای ارزیابی عملکرد واقعی سیستم است. افزایش دما حتی به میزان چند درجه می تواند بازده انرژی را به طور محسوسی کاهش دهد. استفاده از سنسور دمای سطح پنل شرکت پرتونگار دانش در کنار سایر تجهیزات سنجش تابش و دما، ابزار قابل اعتمادی برای ثبت دقیق داده های محیطی و تحلیل راندمان است. با اتصال این داده ها به سامانه مانیتورینگ مهردیس، مدیران نیروگاه می توانند عملکرد سیستم را به صورت لحظه ای بررسی کرده و در صورت نیاز، اقدامات اصلاحی را به موقع انجام دهند. در نهایت، اندازه گیری دمای واقعی پنل نه تنها یک انتخاب فنی بلکه یک ضرورت مدیریتی برای بهره وری و پایداری بلند مدت نیروگاه های خورشیدی است.
