نحوه جلوگیری از تشکیل نقطه داغ روی پنل خورشیدی

امروزه به منظور حفظ انرژی فسیلی از منابع تجدیدپذیر مانند نور خورشید برای تولید انرژی استفاده می شود. پنل خورشیدی نمونه ای از این موارد است که قادر به دریافت انرژی نورانی خورشید و تبدیل آن به الکتریسیته می باشد. در بسیاری از ساختمان های مسکونی، مجتمع های صنعتی و … از پنل های خورشیدی استفاده می کنند و تا میزان زیادی در مصرف انرژی صرفه جویی می نمایند.نقطه داغ یا هات اسپات ها به مناطقی با دمای بالا گفته می شود که قسمتی از پنل خورشیدی را تحت تاثیر قرار داده و کارایی آن قسمت را کاهش می دهند. ما در این مطلب به نحوه جلوگیری از تشکیل نقطه داغ روی پنل خورشیدی اشاره خواهیم کرد.

نقطه داغ چیست؟

نقاط داغ که به آن hot spot نیز گفته می شود، مناطقی با درجه حرارت بالا هستند که فقط بخشی از صفحه خورشیدی را تحت تأثیر قرار می دهند. این پدیده نتیجه کاهش موضعی کارایی می باشند که منجر به خروجی کم انرژی و تسریع تخریب مواد در منطقه آسیب دیده می گردند. پنل های خورشیدی انرژی قابل توجهی تولید می کنند و هنگامی که مقداری از آن در یک منطقه محلی اتلاف می شود، می تواند منجر به ایجاد نقاط داغ گردد. نقاط داغ به ندرت پایدار هستند و معمولاً تا زمان خرابی کامل عملکرد پنل از نظر تولید برق یا ایمنی شدت می گیرند.

نقاط داغ به چه دلایلی ایجاد می گردند؟

دلایل متعددی برای ایجاد نقاط داغ  وجود دارد که می تواند عملکردی یا عملیاتی باشد. دلایل عملکردی یا functional را می توان به دو قسمت تقسیم کرد:

عدم تطابق سلول زمانی اتفاق می افتد که سلولهای با جریان تولید متفاوت به طور سری وصل شوند. آسیب سلول می تواند در طی فرآیند تولید رخ دهد زیرا سلول سیلیکونی در هنگام لمینیت، جا به جایی و حمل و نقل تحت فشارهای زیادی قرار خواهد گرفت.

دلایل عملیاتی یا operational  نقاط گرم مربوط به طراحی و بهره برداری بوده و می تواند شامل موارد مختلفی باشد. در ادامه به تعدادی از دلایل عملیاتی یا خاجی ایجاد نقاط داغ در پنل های خورشیدی را بررسی می کنیم.

سایه زنی زمستانی یا winter shading

ممکن است یک شرکت  EPC یا مهندسی تمایل داشته باشد شرایط سایه زنی را برای افزایش تولید برق در تابستان انجام دهد. در طول زمستان هر روز صبح و عصر پنل ها از سایه منظم ردیف پایین سلول ها آسیب می بینند. نصب پنل ها در جهت افقی، دیودهای بای پس bypass را قادر می سازد تا بتوانند به تولید ادامه دهند و حتی در زمستان هم حدود 10٪ برق تولید نمایند.

شرایط نامناسب پشت بام یا Rooftop Conditions

پشت بام ها می توانند چالش هایی را برای ایجاد hot spotها داشته باشند. هنگامی که سلول های خورشیدی با استفاده از طراحی سیستم کاملاً سایه می شوند، ممکن است برای تحریک دیود بای پس کافی نباشد، در نتیجه دما افزایش یافته و باعث خراب شدن صفحه می گردد. سایه اندازی جزئی ناشی از درختان یا پوشش گیاهی بلند نیز باید کنترل شود.

کثیف شدن یا Soiling

پنل های خورشیدی در طول عمر خود می توانند به دلایلی مانند گرد و غبار و سایر آلودگی ها کثیف شوند. شرکت های O&M یا بهره برداری و تعمیرات مپنا باید مکان ها و موقعیت هایی را که نیاز به نظافت دارند، به صورت بازدید منظم از محدوده مشخص نمایند. دفعات نظافت هم به شرایط آب و هوایی و زمین اطراف محوطه بستگی خواهد داشت.

تسریع تخریب ورق های پشتی با دمای بالا

نقاط داغ ممکن است در نتیجه عملیات پارک به ویژه هنگام کار در مناطق گرم و خشک مستعد شن و غبارگیری به وجود بیایند. عملکرد کم سلول ها باعث نقاط داغ می گردد. سلول، جریان تولید شده توسط رشته را از بین خواهد برد و مانند یک مقاومت رفتار می کند و جریان را به گرما تبدیل می کند. دمای بالاتر حاصل از سلول (گرما) باعث تسریع مکانیسم پیری مواد همسایه، به ویژه ورق پشتی می گردد. سایه انداختن جزئی سلول توسط شن و ماسه باعث ایجاد شرایط داغی می شود و به 100 درجه سانتی گراد می رسد (50 درجه سانتیگراد بالاتر از درجه حرارت طبیعی).

تأثیر نقاط داغ بر محافظ الكتریكی صفحه

نقاط داغ می تواند عواقب خطرناکی از آتش سوزی چشمگیر تا فرسودگی سریع مواد متغیر به دنبال داشته باشد و در بیشتر موارد، افزایش پراکنده دما را خواهیم دید که منجر به پوسیدگی سریع ورق پشتی و مجموعه مواد کپسول شده می گردد. نقطه داغی که در اثر اتصال کوتاه بین قسمت جلو و عقب سلول ایجاد شده است، منجر به گرمایش با شدت زیاد به صورت موضعی می گردد. این نوع کانون گرم می تواند منجر به ذوب شدن ورق پشتی شده و  در نهایت منجر به آتش سوزی گردد.

Bypass کردن دیودها برای کاهش نقاط داغ

دیودهای Bypass برای برش یک رشته سلول با عملکرد کم طراحی شده اند تا تولید برق را از بقیه پنل تضمین نمایند. یک Bypass عملیاتی از یک رشته حاوی یک سلول با عملکرد کم نیز از گرم شدن بیش از حد سلول به عنوان مقاومت جلوگیری می کند. تجربه ما از نقاط داغ در این زمینه نمونه های بی شماری را نشان می دهد که در آن دیودهای بای پس در واقع مانند مزرعه کار نمی کنند.

به طور کلی می توان گفت نقاط داغ به دلایل مختلفی ایجاد می گردند که از آن جمله می توان به اتصال نادرست سلول ها به یکدیگر، آسیب دیدن یا بی کیفیت بودن سلول ها، سایه های فصلی بر روی پنل ها، شرایط نامناسب سقف، افتادن سایه بر قسمتی از سیستم به دلیل وجود درخت یا پوشش گیاهی و گرد و خاک و شن اشاره کرد. اما با وجود خطراتی که نقاط داغ برای سیستم و ساختمان ایجاد می کند باید از وقوع این پدیده جلوگیری کرد. نحوه جلوگیری از تشکیل نقطه داغ روی پنل خورشیدی در ادامه مطلب بیان شده است.

نحوه جلوگیری از تشکیل نقطه داغ روی پنل خورشیدی

یکی از بهترین و ساده ترین روش هایی که می توان از طریق آن از به وجود آمدن نقاط داغ در پنل های خورشیدی جلوگیری کرد اضافه کردن یک دیود بای پس به شکل موازی و با پلاریته ای در خلاف جهت سلول های خورشیدی می باشد. دلیل این امر این است که زمانی که سلول خورشیدی دارای تطابق بوده و در حالت طبیعی قرار داشته باشد، سلول بایاس مستقیم می باشد و دیود بای پاس بایاس معکوس خواهد بود؛ اما در مواقعی که در جریان اتصال کوتاه عدم تطابق وجود داشته باشد، بایاس معکوس شده و دیود بای پاس به صورت بایاس مستقیم خواهد بود و قادر به هدایت کردن جریان الکتریکی می باشد. در این حالت افت ولتاژ دو سر معیوب سلول مانع اتلاف انرژی زیاد شده و در نتیجه داغ شدن موضعی یا نقطه داغ تشکیل می گردد. برای ده تا پانزده سلول خورشیدی از یک دیود بای پس استفاده می شود.

با وجودی که استفاده از دیودهای بای پس می تواند از بروز نقطه داغ در پنل خورشیدی جلوگیری نماید اما تولیدکنندگان این تجهیزات همیشه از این روش استفاده نکرده و در نتیجه احتمال این که پنل خورشیدی خریداری شده در معرض داغ شدن موضعی قرار گیرند بسیار زیاد می باشد که برای جلوگیری از این پدیده نیاز است تا نکات مربوط به نصب و نگهداری پنل را رعایت نمود. از جمله این نکات می توان به جلوگیری از سایه افتادن ساختمان ها، درختان بلند، عدم قرارگیری پنل تحت شرایط اتصال کوتاه برای طولانی مدت و … اشاره کرد.

جمع بندی

شرایط نقطه داغ برای پنل های خورشیدی نامطلوب بوده و می تواند منجر به آسیب دیدگی پنل و یا بروز خطراتی مانند آتش سوزی گردد. در حالی که برخی نقاط داغ قابل جبران بوده، اما برخی دیگر نشان دهنده آسیب جدی به صفحه بوده و می توانند عملکرد پنل خورشیدی را مختل نمایند. نحوه جلوگیری از تشکیل نقطه داغ روی پنل خورشیدی به این صورت است که در ابتدا باید موقعیت نقاط داغ را بر روی پنل شناسایی کرده و در صورتی که سایه ای بر روی آنها ایجاد شده نیاز است تا سایه ایجاد شده برطرف گردد. علاوه بر آن با تمیز کردن پنل یر می توان از بروز این مشکل جلوگیری کرد. در ساخت پنل های خورشیدی باید موادی را انتخاب نمود که دارای بالاترین پایداری حرارتی بوده تا شرایط گرمای زیاد و یا ایجاد سایه منجر به آسیب جدی به دستگاه نگردد.

همچنین نصب اصولی و صحیح پنل های خورشیدی باعث می شود تا استانداردهای مورد نظر رعایت شده و احتمال کمتری برای ایجاد نقطه داغ وجود داشته باشد.

مجتمع آموزشی برق برگزار کننده دوره های آموزشی از جمله آموزش فیبر نوری می باشد . برای اطلاع از نحوه برگزاری دوره ها با کارشناسان ما تماس بگیرید .