در نیروگاههای خورشیدی که در آنها رشته پنلها به صورت سری و پشت سر هم قرار میگیرند، تعیین حداقل فاصله مجاز بین رشتهها بسیار مهم میباشد. این اهمیت در راستای جلوگیری از ایجاد سایه رشته پنلهای جلویی بر سطح رشته پنلهای ردیفهای بعدی میباشد. عدم تعیین فاصله بهینه در صورتیکه منجر به کاهش فاصله شود باعث سایه افکنی بر روی پنل ها و در نتیجه افت راندمان تولید انرژی نیروگاه میشود.
اگر این فاصله به صورت بهینه تعیین نشود، مشکل سایه افکنی برطرف شده اما فاصله بیش از حد پنل ها باعث کاهش ظزفیت اسمی نیروگاه خواهد شد. ضمن اینکه فواصل طولانیتر پنلها طول سیمکشی را افزایش داده که همین امر باعث افزایش تلفات نیز خواهد شد. به همین دلیل بسیار ضروریست این فاصله به صورت بهنیه و بر مبنای موقعیت مکانی نیروگاه و زاویه نصب پنل ها تعیین شده تا هم حداکثر ظرفیت ممکن نیروگاه و هم حداکثر راندمان تولیدی به صورت توامان حاصل شود.
زاویه بهینه چگونه تعیین می شود؟
مطابق شکل 1، چیدمان پنل ها در نیروگاههای فتوولتائیک در دو حالت عمودی(portrait) و یا افقی(landscape) صورت میپذیرد. آرایش ترکیبی در هیچ شرایطی توصیه نمی شود مگر آنکه اتصال الکتریکال پنل های افقی مجزا از پنل های عمودی باشد و هر کدام مدار الکتریکی یک رشته پنل مجزا را تشکیل دهند.
برای تعیین فاصله بهینه بین پنلها (D)، سه پارامتر دیگر مورد نیاز است. H، عرض پنل می باشد، برای آرایش عمودی H برابر با طول ضلع بزرگتر پنل و در آرایش افقی برابر ضلع کوچکتر می باشد. دو پارامتر دیگر یکی عبارت است از زاویه نصب پنل نسبت به سطح افق (θ) و دیگری زاویه تابش خورشید (α) میباشد. تعیین α از طریق منحنیهای مسیر خورشید انجام میشود. در نهایت فاصله بین پنلها از رابطه ذیل تعیین میشود.
D=sin (α+θ) × H/ sin (α)
زاویه α چگونه تعیین میشود؟
α در واقع زاویه ارتفاع خورشید نسبت به زمین میباشد. این زاویه در عرضهای جغرافیایی مختلف و فصول مختلف سال متفاوت میباشد. برای محاسبه آن مطابق شکل 2 از منحنیهای دو بعدی مسیر حرکت خورشید استفاده میشود. چنانچه مشخص است کمترین زاویه خورشید در طول سال مربوط به اواخر ماه آذر و اوایل دی ماه و بیشترین آن مربوط به خرداد میباشد. محور افقی که از صفر تا 90 درجه می باشد همان α و محور افقی که دارای زاویه بین منفی 120 تا مثبت 120 درجه میباشد آزیموث است.
قاعدتا بیشترین مقدار α در مناطقی با عرضهای جغرافیایی پایین اتفاق میافتد. هر چه به سمت خط استوا پیش رویم، α میتواند به زاویه 90 درجه نزدیک شود. در عوض در مناطقی با عرضهای جغرافیایی بالا این زاویه به مراتب کمتر میشود. همچنین در طول روز نیز این زاویه با حرکت خورشید تغییر خواهد کرد و حداکثر مقدار آن در ساعات میانی روز اتفاق میافتد. در تعیین مقدار α، انتخاب دو پارامتر ساعت و روز مناسب حیاتی میباشد.
شکل 1 : دو آرایش متداول پنلهای خورشیدی در نیروگاههای فتوولتائیک
شکل 2: مسیر حرکت خورشید برای محاسبه زاویه تابش خورشید
انتخاب روز و ساعت مناسب برای محاسبه α
نهایتا برای محاسبه α، ابتدا روز مناسب سال و ساعت مناسب روز انتخاب میشود. برای حصول بهترین عملکرد نیروگاه، ما کم تابشترین روز سال را به عنوان روز مناسب انتخاب می کنیم. به همین منظور می توانیم یکی از روزهای پایانی آذر یا روزهای ابتدایی دی ماه را انتخاب کنیم. اما در خصوص ساعت مناسب روز کمی متفاوت عمل می کنیم. در اینجا ساعتی را برای محاسبه α ملاک قرار می دهیم که میانگین تابش روزانه خورشید در آن ساعت رخ میدهد. این زمان قطعا ساعاتی بین 10 الی 11 صبح خواهد بود.
با توجه به شکل 2، منحنی 7 به عنوان منحنی کم تابشترین روز سال انتخاب میشود. تلاقی خطوط زمانی 10 الی 11 صبح با محور عمودی به عنوان زاویه تابش α در نظر گرفته میشود. بدین ترتیب شما قادر خواهید بود با بروز رسانی منحنی تابش خورشید برای شهرهای دیگر، α را برای هر شهری که قصد دارید نیروگاه را در آن نصب کنید بدست آورید. این نمودارها به راحتی از نرم افزار PvSyst قابل حصول میباشند.
2 دیدگاه. دیدگاه تازه ای بنویسید
سلام.
سوال اول) ساعتی که متوسط تابش روزانه در اون ساعت اتفاق میفته رو از کجا میشه دقیق مشخص کرد؟
عددی که من با این فرمول برای ساعت 10 به دست میارم با مقداری که نرم افزار PVSyst در حالت preliminary design در بخش system> shed disposition محاسبه می کند فرق دارد. من عدد 4.8 بدست میارم ولی نرم افزار عدد 6.5 رو میده. وقتی عدد 4.8 رو میدم به نرم افزار، مقدار افت الکتریکی با توجه به استرینگ cell ها خیلی کم میشه. گفتم شاید من ساعت رو برای محل مورد نظرم درست انتخاب نکردم. چون برای حدود ساعت 9 ، خروجی فرمول با عدد 6.5 که نرم افزار محاسبه میکنه نزدیک میشه. بحث نحوه قرارگیری استرینگ ها در ماژول اصلا توی این فرمول نیست ولی نرم افزار آن را در نظر میگیرد.
سوال دوم) به نظر شما و با توجه به تجربیات خودتون، اعمال کردن کدامیک بهتر است: فاصله پیشنهادی pvsyst (که بیشتر است و فضای لازمه را بیشتر می کند) یا فاصله ای که فرمول محاسبه می کند؟
سلام اگر منظورتون از سوال اول ساعتیه که بیشترین تابش اتفاق میفته خوب این موضوع به عرض جغرافیایی محل نصب ارتباط داره که باید از منحنی تابش استخراج بشه. در خصوص سوال دوم فرمول ارائه شده برای مواقعیه که شما دسترسی به نرم افزار ندارید و چنانچه برای محاسبات از نرم افزار PvSyst استفاده میکنید نتایج نرم افزار ارجح تر هست.