تأثیر دما بر راندمان پنل خورشیدی
تأثیر دما بر راندمان پنل خورشیدی
وقتی صحبت از پنل خورشیدی می‌شود، اغلب مردم تصور می‌کنند هرچه نور خورشید بیشتر باشد، تولید برق هم بالاتر است. اما حقیقت این است که دما نیز تأثیر مستقیمی بر راندمان پنل خورشیدی دارد. گرمای بیش‌ازحد می‌تواند عملکرد سلول‌های خورشیدی را کاهش دهد، درست مانند انسان که در گرمای زیاد کارایی‌اش کم می‌شود!
در ادامه، به زبان ساده بررسی می‌کنیم که دما چگونه بر عملکرد پنل‌های خورشیدی اثر می‌گذارد، چه عواملی در این رابطه نقش دارند و چگونه می‌توان با روش‌های ساده، بازدهی سیستم خورشیدی را در شرایط آب‌و‌هوایی مختلف حفظ کرد.
دمای بالا؛ دشمن خاموش راندمان پنل خورشیدی
هر پنل خورشیدی برای کار در یک محدوده‌ی دمایی خاص طراحی شده است. به‌طور معمول، راندمان سلول‌های فتوولتائیک در دمای ۲۵ درجه سانتی‌گراد (استاندارد آزمایشگاهی) اندازه‌گیری می‌شود.
اما در دنیای واقعی، به‌ویژه در مناطق گرم و خشک ایران مانند یزد، کرمان یا اهواز، دمای سطح پنل می‌تواند تا ۶۰ یا حتی ۷۰ درجه سانتی‌گراد نیز برسد. در چنین شرایطی، عملکرد پنل افت محسوسی پیدا می‌کند.
طبق تحقیقات فنی، به ازای هر درجه افزایش دما بالاتر از ۲۵°C، بازده پنل حدود ۰٫۴ تا ۰٫۵ درصد کاهش می‌یابد.
به عبارت دیگر، اگر دمای سطح پنل از ۲۵ به ۶۵ درجه برسد، ممکن است حدود ۱۵ تا ۲۰ درصد افت توان خروجی را تجربه کنید.
چرا دمای زیاد باعث کاهش بازده می‌شود؟
پنل خورشیدی از سلول‌های نیمه‌هادی (معمولاً سیلیکونی) ساخته شده است. افزایش دما باعث می‌شود:
- افزایش مقاومت داخلی سلول‌ها → جریان الکتریکی با افت روبه‌رو می‌شود.
- کاهش ولتاژ خروجی مدار باز (Voc) → توان خروجی نهایی پایین می‌آید.
- افزایش بازترکیب الکترون‌ها و حفره‌ها → راندمان تبدیل انرژی نور به برق کاهش می‌یابد.
- بنابراین برخلاف تصور عمومی، «تابش بیشتر خورشید» همیشه به معنی «برق بیشتر» نیست، مگر اینکه شرایط دمایی کنترل شود.
ضریب دمایی (Temperature Coefficient) چیست؟
هر پنل خورشیدی دارای مشخصه‌ای به نام ضریب دمایی توان (Pmax Temperature Coefficient) است که روی برچسب فنی آن درج می‌شود.
این عدد معمولاً بین -۰٫۳ تا -۰٫۵ درصد بر درجه سانتی‌گراد است. مثلاً اگر ضریب دمایی پنل شما -۰٫۴۵%/°C باشد، یعنی به ازای هر درجه افزایش دما، توان خروجی ۰٫۴۵ درصد کاهش می‌یابد. پنل‌های مونوکریستال معمولاً ضریب دمایی منفی‌تری دارند، در حالی‌که برخی مدل‌های پلی‌کریستال یا پنل‌های فیلم نازک در برابر گرما مقاوم‌تر هستند.
تأثیر دمای محیط و تهویه بر عملکرد پنل
نکته مهم این است که دمای سطح پنل معمولاً از دمای هوای اطراف ۲۰ تا ۴۰ درجه بیشتر است.
بنابراین طراحی محل نصب نقش بسیار مهمی دارد:
- نصب با فاصله از سطح سقف یا زمین → گردش هوا زیر پنل را افزایش می‌دهد و گرما را کاهش می‌دهد.
- استفاده از سازه‌های آلومینیومی → به انتقال حرارت کمک می‌کند.
- جهت و زاویه نصب مناسب → تابش مستقیم و بیش‌ازحد را کم می‌کند.
- شست‌وشوی دوره‌ای پنل‌ها → گردوغبار مانع تبادل حرارت می‌شود؛ تمیزی باعث خنک‌ماندن بهتر پنل است.
عملکرد پنل خورشیدی در مناطق مختلف ایران
ایران به دلیل وسعت جغرافیایی بالا، دارای تنوع آب‌و‌هوایی گسترده است. مثلاً:
- در شمال کشور (گیلان، مازندران): دمای معتدل ولی رطوبت بالا باعث افت جزئی راندمان به‌دلیل مه و بخار آب می‌شود.
- در مناطق مرکزی و جنوبی (یزد، کرمان، بوشهر): تابش بسیار زیاد ولی دمای بالا می‌تواند عملکرد را کاهش دهد.
- در ارتفاعات و مناطق کوهستانی (همدان، شهرکرد): دمای پایین و نور زیاد، شرایط ایده‌آلی برای بازده بالای پنل‌ها فراهم می‌کند.
بنابراین هنگام طراحی سیستم، باید نوع پنل و تجهیزات را متناسب با شرایط دمایی انتخاب کرد.
راهکارهای افزایش راندمان در دمای بالا
برای حفظ راندمان در مناطق گرم، می‌توان از روش‌های زیر استفاده کرد:
- انتخاب پنل با ضریب دمایی پایین‌تر
پنل‌هایی که ضریب -۰٫۳۵٪ دارند بهتر از مدل‌هایی با -۰٫۵٪ عمل می‌کنند. - تهویه طبیعی زیر پنل‌ها
حداقل ۱۵ تا ۲۰ سانتی‌متر فاصله بین پنل و سطح نصب توصیه می‌شود. - سیستم‌های خنک‌کننده غیرفعال (Passive Cooling)
استفاده از طراحی‌های خاص که به‌صورت طبیعی گرما را دفع می‌کنند. - شست‌وشوی منظم
لایه گردوغبار هم باعث جذب بیشتر گرما و هم کاهش تابش مؤثر می‌شود. - استفاده از پنل‌های فیلم نازک (Thin-Film)
در مناطق بسیار گرم، پنل‌های فیلم نازک ممکن است گزینه‌ای مناسب‌تر باشند چون حساسیت دمایی کمتری دارند.
آیا دمای پایین نیز تأثیر دارد؟
جالب است بدانید دمای پایین (مثلاً زیر ۱۰ درجه سانتی‌گراد) معمولاً باعث افزایش بازدهی پنل خورشیدی می‌شود.
در هوای سرد، مقاومت الکتریکی کمتر است و ولتاژ بالاتری تولید می‌شود.
به همین دلیل است که در روزهای آفتابی زمستان، پنل‌ها اغلب خروجی خوبی دارند.
دمای بالا یکی از مهم‌ترین عوامل کاهش راندمان پنل خورشیدی است.
در حالی که نور خورشید برای تولید انرژی ضروری است، گرمای زیاد می‌تواند بازده را ۱۰ تا ۲۰ درصد کاهش دهد.
انتخاب هوشمندانه‌ی نوع پنل، طراحی اصولی سازه و تهویه مناسب، راهکارهایی مؤثر برای جلوگیری از این افت هستند.
بنابراین هنگام خرید یا نصب سیستم خورشیدی، حتماً به مشخصه‌های دمایی پنل توجه کنید.
برای نوشتن دیدگاه باید وارد بشوید.