انواع پنل، نحوه اتصال، محاسبات و فضای مورد نیاز
پنل خورشیدی مهمترین بخش هر نیروگاه خورشیدی محسوب میشود. کیفیت پنل، نحوه انتخاب ظرفیت، نوع اتصال، محل نصب و زاویه قرارگیری آن تأثیر مستقیمی بر میزان تولید انرژی و بازگشت سرمایه پروژه دارد.
بسیاری از کاربران هنگام خرید پنل خورشیدی تنها به توان نامی پنل توجه میکنند، در حالی که عواملی مانند نوع سلول، ولتاژ کاری، شرایط محیطی، نحوه اتصال پنلها و طراحی استراکچر نیز اهمیت بسیار زیادی دارند.
در این بخش به صورت کامل با انواع پنلهای خورشیدی، نحوه انتخاب و نصب پنل خورشیدی آشنا میشویم.
پنل خورشیدی چیست؟
پنل خورشیدی یا Solar Panel مجموعهای از سلولهای فتوولتائیک (PV) است که انرژی نور خورشید را به برق DC تبدیل میکنند.
هر پنل از بخشهای زیر تشکیل شده است:
– سلول خورشیدی
– شیشه سکوریت
– لایه EVA
– بکشیت
– فریم آلومینیومی
– جعبه اتصال (Junction Box)
– کانکتور MC4
توان تولیدی پنلها معمولاً از 10 وات تا بیش از 700 وات متغیر است.
انواع پنل خورشیدی
پنل مونوکریستال (Monocrystalline)
رایجترین نوع پنل در پروژههای جدید است.
مزایا:
– راندمان بالا- عملکرد بهتر در فضای محدود- ظاهر یکدست- عمر طولانی
معایب:
– قیمت بالاتر
راندمان معمول:20 تا 24 درصد
پنل پلیکریستال (Polycrystalline)
نسل قدیمیتر پنلهای خورشیدی محسوب میشود.
مزایا:
– قیمت کمتر
معایب:
– راندمان پایینتر- نیاز به فضای بیشتر
راندمان معمول:15 تا 18 درصد
امروزه استفاده از این نوع پنل به شدت کاهش یافته است.
پنل TOPCon
نسل جدید پنلهای خورشیدی است که در سالهای اخیر محبوبیت زیادی پیدا کردهاند.
مزایا:
– راندمان بالاتر- افت توان کمتر- عملکرد بهتر در دمای بالا- تولید بیشتر در ساعات کمنور
راندمان معمول:22 تا 25 درصد
پنل N-Type
پیشرفتهترین فناوری تجاری حال حاضر محسوب میشود.
مزایا:
– عمر طولانیتر- مقاومت بیشتر در برابر PID- افت توان کمتر در طول زمان- راندمان بسیار بالا
این پنلها بیشتر در پروژههای حرفهای و صنعتی استفاده میشوند.
مشخصات ولتاژ پنل خورشیدی
هر پنل دارای چند مشخصه مهم الکتریکی است: زمانی که هیچ مصرفکنندهای متصل نیست.
ولتاژ مدار باز پنل : Voc
مثال:
Voc = 50V
ولتاژ در نقطه حداکثر توان : Vmp
مهمترین عدد برای طراحی سیستم است.
مثال:
Vmp = 42V
جریان اتصال کوتاه : Isc
بیشترین جریان تولیدی پنل
جریان در نقطه حداکثر توان : Imp
مثال:
Imp = 13A
نحوه اتصال پنلهای خورشیدی
پنلها به دو روش اصلی متصل میشوند:
اتصال سری پنل های خورشیدی
در اتصال سری:
ولتاژ جمع میشود.
جریان ثابت میماند.
مثال:
4 پنل 50 ولتی
50 + 50 + 50 + 50
ولتاژ نهایی = 200 ولت
جریان = همان جریان یک پنل
اتصال موازی پنل خورشیدی
در اتصال موازی:
جریان جمع میشود.
ولتاژ ثابت میماند.
مثال:
4 پنل 13 آمپر
13 + 13 + 13 + 13
جریان نهایی = 52 آمپر
ولتاژ ثابت میماند.
اتصال سری-موازی
در نیروگاههای بزرگ معمولاً از ترکیب هر دو روش استفاده میشود.
این روش بهترین تعادل بین ولتاژ و جریان را ایجاد میکند.
نحوه اتصال پنل به سانورتر
در سیستمهای آفگرید پنلها مستقیماً به ورودی MPPT سانورتر متصل میشوند.
مهمترین نکته:
ولتاژ پنلها نباید از حداکثر ولتاژ MPPT دستگاه بیشتر شود.
مثال:
اگر سانورتر دارای MPPT با محدوده:
120V تا 450V
باشد، آرایه پنل باید در همین محدوده طراحی شود.
افزایش بیش از حد ولتاژ میتواند باعث آسیب دائمی به سانورتر شود.
نحوه اتصال پنل به اینورتر آنگرید
در سیستم آنگرید نیز پنلها به ورودی MPPT اینورتر متصل میشوند.
اما معمولاً ولتاژ رشتهها بسیار بیشتر است.
به عنوان مثال:
– 300 ولت- 600 ولت- 800 ولت- 1000 ولت
بنابراین تعداد پنلهای سری در این سیستمها بیشتر از سیستمهای آفگرید است.
نحوه محاسبه تعداد پنل مورد نیاز
فرمول تقریبی:
مصرف روزانه ÷ ساعات مفید تابش = توان مورد نیاز پنل
مثال:
مصرف روزانه:
10 کیلووات ساعت
تابش مفید:
5 ساعت
10 ÷ 5 = 2 کیلووات
با در نظر گرفتن تلفات:
حدود 2500 وات پنل نیاز خواهیم داشت.
اگر از پنل 625 وات استفاده شود:
2500 ÷ 625
تقریباً 4 پنل مورد نیاز است.
فضای مورد نیاز نصب پنل
یکی از سوالات رایج مشتریان میزان فضای مورد نیاز است.
به طور متوسط:
هر کیلووات پنل خورشیدی
بین 5 تا 7 متر مربع
فضا نیاز دارد.
مثال:
ظرفیت نیروگاه| فضای تقریبی1 کیلووات| 5 تا 7 متر مربع5 کیلووات| 25 تا 35 متر مربع10 کیلووات| 50 تا 70 متر مربع20 کیلووات| 100 تا 140 متر مربع
در پروژههای صنعتی باید فاصله ردیفها نیز محاسبه شود.
بهترین موقعیت نصب پنل خورشیدی
در نیمکره شمالی:پنلها باید رو به جنوب نصب شوند.
انحراف از جنوب باعث کاهش تولید انرژی میشود.
جهتهای مناسب به ترتیب:1- جنوب2- جنوب شرقی3- جنوب غربی4- شرق و غربجهت شمال معمولاً توصیه نمیشود.
بهترین زاویه نصب پنلزاویه نصب به موقعیت جغرافیایی بستگی دارد.
قاعده کلی:زاویه نصب تقریباً برابر عرض جغرافیایی محل نصب است.
برای اکثر شهرهای ایران:25 تا 40 درجهبهترین عملکرد سالانه را ایجاد میکند.زاویه مناسب برای تابستانحدود 10 تا 15 درجه کمتر از عرض جغرافیاییزاویه مناسب برای زمستانحدود 10 تا 15 درجه بیشتر از عرض جغرافیاییسایه و تأثیر آن بر تولید انرژییکی از مهمترین عوامل کاهش راندمان نیروگاه خورشیدی وجود سایه است.سایه میتواند ناشی از:درختدکلساختماندودکشدیوارباشد.حتی سایه روی بخشی از یک پنل ممکن است تولید کل رشته را به شدت کاهش دهد.به همین دلیل بررسی سایه پیش از نصب اهمیت بسیار زیادی دارد.
تجهیزات نصب پنل خورشیدی برای نصب استاندارد پنلها به تجهیزات زیر نیاز است:
استراکچرسازه نگهدارنده پنل معمولاً از:آلومینیوم فولاد گالوانیزه گرمساخته میشود.ریل نصببرای قرارگیری پنل روی سازهبست میانیاتصال پنلها به یکدیگربست انتهاییتثبیت پنل در ابتدا و انتهای ردیفپیچ و مهره استیلمقاوم در برابر خوردگیکانکتور MC4برای اتصال ایمن پنلهاکابل خورشیدیمقاوم در برابر UV و شرایط محیطیجمعبندیانتخاب صحیح پنل خورشیدی تنها به توان نامی آن محدود نمیشود.
نوع فناوری سلول، ولتاژ کاری، نحوه اتصال پنلها، فضای نصب، زاویه قرارگیری، شرایط سایهاندازی و کیفیت تجهیزات نصب همگی در عملکرد نهایی نیروگاه خورشیدی تأثیر مستقیم دارند.
یک طراحی اصولی میتواند تولید انرژی را تا دهها درصد افزایش دهد و بازگشت سرمایه پروژه را به شکل قابل توجهی بهبود بخشد. به همین دلیل پیش از خرید تجهیزات، محاسبه دقیق ظرفیت پنلها، بررسی محل نصب و انتخاب استراکچر مناسب اهمیت بسیار زیادی دارد.
سلام