با توجه به گرایش جهانی به انرژی‌های تجدیدپذیر، سیستم‌های انرژی خورشیدی محبوبیت چشمگیری یافته‌اند. یکی از جنبه‌های حیاتی نصب یک سیستم خورشیدی کارآمد، پیکربندی صحیح ماژول‌های فتوولتائیک (PV) و اینورترهای متصل به شبکه است. در سیستم‌های فتوولتائیک متصل به شبکه، توان ماژول و اینورتر با هم مرتبط هستند و تطابق توان ماژول و اینورتر، نسبت ثابتی برابر با ۱:۱ نیست، بلکه باید با توجه به شرایط خاص پروژه در نظر گرفته شود. عوامل اصلی مؤثر شامل تابش، افت سیستم، راندمان اینورتر، عمر اینورتر، محدوده ولتاژ اینورتر، زاویه نصب ماژول و غیره هستند.
شناخت ماژول‌های خورشیدی فتوولتائیک و اینورترهای متصل به شبکه
مدول‌های فتوولتائیک خورشیدی، که معمولاً به پنل‌های خورشیدی معروف هستند، نور خورشید را به برق مستقیم (DC) تبدیل می‌کنند. این مدول‌ها از سلول‌های خورشیدی متعددی تشکیل شده‌اند که با هم کار می‌کنند تا برق تولید کنند. توان خروجی یک مدول فتوولتائیک بر حسب وات (W) اندازه‌گیری می‌شود و عواملی مانند راندمان سلول‌های خورشیدی، میزان نور خورشید دریافتی و اندازه مدول بر این خروجی تأثیر می‌گذارند.
اینورترهای متصل به شبکه اینورترهای متصل به شبکه برق مستقیم تولیدشده توسط پنل‌های خورشیدی را به برق متناوب (AC) که با شبکه سازگار است، تبدیل می‌کنند. این مبدل‌ها با فرکانس و ولتاژ شبکه هماهنگ می‌شوند و به سیستم انرژی خورشیدی اجازه می‌دهند برق اضافی را به شبکه برگردانند. ظرفیت مبدل نیز بر حسب وات (W) اندازه‌گیری می‌شود و تطبیق ظرفیت مبدل با خروجی آرایه خورشیدی برای تبدیل کارآمد انرژی ضروری است.
زاویه نصب و جهت‌گیری قطعه
هنگامی که صفحه جسم و نور کاملاً بر هم عمود باشند، بیشترین توان دریافت می‌شود. اگر جسم با زاویه قرار گیرد، صفحه جسم و نور زاویه دار خواهند بود و توان دریافتی کاهش می‌یابد؛ در این حالت برای سطح یکسان، توان دریافتی بسیار کمتر خواهد بود و زمانی که مؤلفه و زاویه خورشید بر هم عمود باشند، توان دریافتی به حداکثر می‌رسد.
شدت تابش در محل نصب
قدرت خروجی ماژول با تابش خورشیدی رابطه دارد. در مناطق دارای منابع انرژی خورشیدی خوب، به دلیل روزهای صاف و کم ابر، کیفیت هوای مناسب و شفافیت بالای جو، تابش خورشید به سطح ماژول بسیار بیشتر از میانگین مقدار در مناطق کم‌بازده است.
ارتفاع نصب
هر چه ارتفاع بیشتر باشد، هوا رقیق‌تر، جو ضعیف‌تر در برابر تابش خورشید، و در نتیجه تابش خورشید به سطح زمین قوی‌تر است. به عنوان مثال، فلات تبت-چینگهای دارای قوی‌ترین تابش خورشیدی در چین است. همچنین هر چه هوا رقیق‌تر باشد، دفع حرارت اینورتر ضعیف‌تر می‌شود و اگر ارتفاع از حد معینی بیشتر شود، باید توان اینورتر کاهش یابد.
بازده سیستم سمت DC
سیستم فتوولتائیک، انرژی خورشیدی را از طریق ماژول‌های فتوولتائیک، کابل DC، جعبه مبدل و توزیع DC به اینورتر می‌رساند که در هر مرحله مقداری تلفات وجود دارد. راه‌حل‌های طراحی مختلفی مانند استفاده از سیستم‌های متمرکز، رشته‌ای، غیرمتمرکز و دیگر روش‌ها، تلفات سمت DC را به طور قابل توجهی تحت تاثیر قرار می‌دهند.
شرایط خنک کاری مبدل توان
اینورتر باید در محلی با تهویه مناسب نصب شود تا از تابش مستقیم نور خورشید که مانع دفع حرارت است، جلوگیری شود. اگر به دلیل محدودیت‌های محل نصب، مبدل توان چون این دستگاه باید در مکانی بسته و فاقد تهویه مناسب نصب شود، باید افت توان اینورتر را در نظر گرفته و از تعداد قطعات کمتری استفاده کنیم.
عوامل تشکیل دهنده
- بردباری مثبت و قدرتمند برای اینکه افت توان ماژول‌های فتوولتائیک در طول ۲۵ سال، بیش از ۲۰ درصد نباشد، بسیاری از کارخانه‌ها برای قطعات تولیدی خود، تلرانس مثبت ۰ تا ۵ درصد در نظر می‌گیرند؛ مثلاً قطعات ۲۵۵ واتی که از کارخانه خارج می‌شوند، ممکن است توان واقعی ۲۷۰ وات داشته باشند.
- ضریب دمایی منفی سیستم دمای توان ماژول حدود -0.41% بر درجه سانتیگراد است و با کاهش دمای ماژول، توان آن افزایش می‌یابد. یک ماژول 250 وات، بدون در نظر گرفتن تلفات تجهیزات، در بهترین مناطق آفتابی چین مانند شمال نینگشیا، شمال گانسو، جنوب سین کیانگ و غیره، ممکن است حداکثر توان خروجی از 250 وات تجاوز کند.
- ماژول‌های دو طرفه قطعات دوطرفه می‌توانند نه تنها انرژی تابشی خورشید را از سمت رو دریافت کنند، بلکه انرژی تابشی بازتاب‌شده خورشید را از پشت نیز دریافت کنند. اجسام مختلف، در باندهای طیفی مختلف، بازتابندگی متفاوتی از نور خورشید دارند. برف، زمین‌های باتلاقی، گندم، بیابان؛ ویژگی‌های مختلف در یک باند، بازتابندگی متفاوتی دارند و یک ویژگی مشابه در باندهای مختلف، بازتابندگی متفاوتی خواهد داشت.
ضریب توان اینورتر
بازده مبدل توان بازده اینورتر ثابت نیست و تلفات سوئیچینگ توان و تلفات مغناطیسی دارد؛ در توان پایین، بازده نسبتا کم (۴۰ تا ۶۰ درصد) و در بیش از ۶۰ درصد توان، بازده به تدریج کاهش می‌یابد. بنابراین برای رسیدن به بهترین بازده، باید توان کل سیستم فتوولتائیک بین ۴۰ تا ۶۰ درصد توان اینورتر کنترل شود.
طول عمر اینورتر
مبدل‌های PV محصولات الکترونیکی هستند و قابلیت اطمینان آن‌ها رابطه مستقیمی با دمای کارکردشان دارد؛ به‌طوری که با افزایش دمای خازن‌ها، فن‌ها، رله‌ها و دیگر قطعات به میزان 10 درجه سانتیگراد، نرخ خرابی بیش از 50 درصد افزایش می‌یابد. همچنین دمای کارکرد با توان مصرفی مرتبط است و بر اساس آمار، عمر مفید مبدل‌هایی که به‌طور طولانی مدت با 80 تا 100 درصد توان خود کار می‌کنند، حدود 20 درصد کمتر از مبدل‌هایی است که با 40 تا 60 درصد توان خود کار می‌کنند.
تنظیم توان ماژول‌های فتوولتائیک خورشیدی و اینورترهای متصل به شبکه، نیازمند برنامه‌ریزی دقیق و در نظر گرفتن پارامترهای مختلف است. با درک ویژگی‌های ماژول‌های فتوولتائیک و اینورترها و نحوه‌ی تعامل آن‌ها، می‌توانید سیستمی طراحی کنید که حداکثر تولید انرژی و بازده را داشته باشد. تنظیم صحیح، نه تنها عملکرد را بهبود می‌بخشد، بلکه قابلیت اطمینان بلندمدت و توجیه اقتصادی سیستم فتوولتائیک خورشیدی را نیز تضمین می‌کند. با توجه به پیشرفت مستمر صنعت خورشیدی، به‌روز بودن در مورد آخرین فناوری‌ها و بهترین شیوه‌ها به شما کمک می‌کند تا بیشترین بهره را از سرمایه‌گذاری خود در انرژی‌های تجدیدپذیر ببرید.
