✅ در نیروگاه های خورشیدی فتوولتائیک آرایه های بزرگ خورشیدی از اتصال سری موازی تعداد زیادی پنل خورشیدی تشکیل می شوند.

✅ ترکیب سری و موازی سلول ها یا پنل ها ممکن است باعث بروز مشکلاتی در آرایه شود. یکی از این مشکلات، بروز حالت مدار باز در یکی از رشته ها است.

✅ در این حالت، جریان حاصله از جمع رشته ها در آن بلاک از جریان سایر بلاک ها در آرایه کمتر می شود. این مسئله از نظر الکتریکی، مشابه وجود عدم تطابق درسلول های سری شده است.

✅ بنابراین حتی اگر مشخصات تمامی پنل ها یکسان بوده و هیچ گونه سایه ای روی قسمتی از پنل ها نیفتاده باشد، باز هم احتمال بروز عدم تطابق و پدیده Hotspot Heating در آرایه ها وجود دارد.

✳️ راه حل اثر Hot Spot Heating چیست؟

✅ جواب این مساله اضافه کردن دیود بایپاس (Bypass Diode) به صورت موازی و با پلاریته مخالف به سلول خورشیدی است.

✅ در حالت نرمال سلول بایاس مستقیم است در نتیجه دیود بایپاس بایاس معکوس است و جریانی از آن نمی گذرد.

✅ اگر سلول به خاطر وجود عدم تطابق در جریان اتصال کوتاه، بایاس معکوس شود، دیود بایپاس تحت بایاس مستقیم قرار می گیرد و جریان را هدایت می کند.

✅ در نتیجه افت ولتاژ دو سر سلول “بد” فقط به اندازه ولتاژ دیود بوده و بدین ترتیب مانع اتلاف زیاد انرژی و وقوع Hotspot Heating می شود.

✅ یک دیود بایپاس برای گروهی از سلول ها (معمولا بین 10 تا 15 سلول) کار گذاشته میشود.

✅ به عنوان مثال برای یک پانل با 36 سلول، 3 عدد و گاهی 2 عدد دیود بایپاس کار گذاشته میشود.

✅ الزاما تمامی سازندگان از دیود بایپاس استفاده نمی کنند. در این صورت، باید مراقب بود تا پانل به مدت طولانی تحت شرایط اتصال کوتاه قرار نگیرد و نیز از سایه افتادن ساختمانها، درختان و یا پانل های دیگر بر روی آن جلوگیری بعمل آورد.

همانطور که می دانید، صفحه‌های خورشیدی برای بهترین تولید خروجی باید در محل‌هایی‌ که امکان دریافت بالاترین تابش خورشیدی را دارند، نصب شوند.

اما آب و هوا همیشه ثابت نیست و تغییر شرایط جوی و وجود ابرها ممکن است تولید انرژی‌ را مختل کند. برای حل این مشکل، بالون هایی در ارتفاع بالا نصب می کنند، تا امکان دسترسی‌ مداوم به نور خورشید را فراهم کنند.
بر اساس گزارشی از پورتال جامع انرژی، دانشمندان در یک آزمایشگاه فرانسوی‌-ژاپنی مربوط به نسل بعدی سلول های فتوولتائیک در توکیو، به دنبال ارائه راه حلی‌ برای این مشکل به کمک نصب صفحه‌های خورشیدی در بالای ابرها هستند. بنابر نظر ژان فرانسوا گیلمولز، سرپرست آزمایشگاه نکست پی‌ وی، بیشترین دریافت نور در بالای ابرها امکان پذیر می شود. با پیشرفت تکنولوژی و امکان اجرایی کردن این طرح، هزینه‌های تولید برق به طور قابل توجهی کاهش پیدا می کند.
دانشمندان در حال تحقیق بر روش ساخت بالون هایی همراه با صفحه‌های خورشیدی و ژنراتور از جنس پلیمرهای سبک وزن هستند. این بالون‌ها به زمین متصل می شوند و انرژی الکتریکی تولید شده توسط آن ها از طریق کابل به زمین منتقل می شود. گیلمولز افزود: محققان تصمیم دارند بالون ها را در فاصله‌ بسیار نزدیکی به ابرها قرار دهند. یعنی در ارتفاعی حدود 6 کیلومتر و زیر مسیر رفت و آمد هواپیماها. اما در آینده امکان افزایش ارتفاع تا حدود ۲۰ کیلومتر هم وجود خواهد داشت.
نور دریافتی از خورشید بر فراز ابرها، از نوری که از خورشید به سطح زمین می‌رسد 5 برابر بیشتر می باشد. طبق نظر گیلمولز، با استفاده از این روش، تولید پایدارتر و سریع تر انرژی‌ خورشیدی در مقیاس وسیع تر امکان پذیر می شود. بر اساس گفته این محقق، این یک ایده تازه نیست. برای مثال، استفاده از انرژی‌ خورشیدی حاصل از ماهواره‌های در حال چرخش به دور زمین، در سال های ۱۹۷۰ تا ۱۹۸۰ میلادی پیشنهاد داده شده بود. اما تا امروز فقط مطالعات اولیه در این زمینه انجام گرفته است.
آزمایشگاه نکست پی‌ وی در حال اجرای این فرضیه است. گیلمولز افزود: تا جایی‌ که من اطلاع دارم، تا کنون هیچ مدل واقعی از این ایده ارائه نشده است و این همان چیزی است که ما در حال حاضر به آن‌ نیاز داریم. ما باید به فکر پیدا کردن روش‌های مناسب برای حل مسائل ضروری تری مثل توسعه پایدار همه قسمت ها، بی خطر بودن تولید انرژی‌ و گسترش تولید در مقیاس وسیع باشیم.

نقش رو به رشد انرژی خورشیدی در توسعه برق پاک ایران

انرژی خورشیدی یکی از مهم‌ترین و در دسترس‌ترین منابع انرژی تجدیدپذیر است که در سال‌های اخیر جایگاه ویژه‌ای در سیاست‌های وزارت نیرو پیدا کرده است. توسعه سامانه‌های فتوولتائیک خانگی و تجهیز ساختمان‌ها به پنل‌های خورشیدی، بخشی از برنامه گسترده کشور برای کاهش وابستگی به سوخت‌های فسیلی و تولید برق پاک است.

اقدامات وزارت نیرو برای تقویت انرژی خورشیدی

افزایش خرید تضمینی برق تجدیدپذیر

وزارت نیرو با افزایش قیمت خرید تضمینی برق خورشیدی، انگیزه سرمایه‌گذاری در حوزه پنل خورشیدی را برای خانوارها و بخش خصوصی تقویت کرده است.

اجرای قانون عوارض برق برای توسعه برق پاک

بر اساس این قانون، منابع مالی مطمئنی برای نصب پنل خورشیدی در اختیار وزارت نیرو قرار گرفته و این موضوع روند توسعه تجدیدپذیرها را سرعت داده است.

نصب ۷۵۰۰ کیلووات پنل خورشیدی در سراسر کشور

سال گذشته با حمایت مجلس و اجرای قانون عوارض برق، وزارت نیرو و شرکت توانیر توانستند حدود ۷۵۰۰ کیلووات پنل خورشیدی در مدارس، مساجد، ساختمان‌های شرکت برق منطقه‌ای و ادارات دولتی نصب کنند. این اقدام علاوه بر تولید برق پاک، نقش مهمی در فرهنگ‌سازی استفاده از انرژی خورشیدی داشته است.

مشارکت ۵۰ درصدی مشترکان در نصب پنل خورشیدی خانگی

طبق برنامه امسال وزارت نیرو، توسعه سامانه‌های خورشیدی پشت‌بامی با مدل مشارکت ۵۰ درصدی مشترکان انجام می‌شود که اولویت آن مشترکان خانگی هستند. این طرح باعث کاهش هزینه برق خانواده‌ها و افزایش خودکفایی انرژی می‌شود.

نصب پنل خورشیدی در هزار نقطه کشور

در سال گذشته، بیش از ۱۰۰۰ نقطه در کشور به سامانه خورشیدی مجهز شدند؛ از ۱.۵ کیلووات برای منازل نمونه تا ۱۰۰ کیلووات برای سازمان‌ها و اداره‌ها. این روند نشان می‌دهد توسعه نیروگاه‌های خورشیدی کوچک‌مقیاس به‌صورت جدی در دستور کار وزارت نیرو قرار دارد.

جمع‌بندی

پیشروی ایران به سمت انرژی خورشیدی، راهکاری پایدار و اقتصادی برای مدیریت مصرف برق، کاهش آلودگی هوا و توسعه زیرساخت‌های تجدیدپذیر است. با ادامه طرح‌های حمایتی وزارت نیرو، انتظار می‌رود سهم نیروگاه‌های خورشیدی در سبد انرژی کشور هر سال بیشتر شود.