پنل‌های خورشیدی در زمستان چگونه کار می‌کنند؟ (اختصاصی)
پاسخ به یک پرسش مهم و حذف تصورات غلط!
همیشه پیرامون مبحث انرژی، به خصوص انرژی‌های تجدیدپذیر مباحث و سوالات زیادی مطرح میشود و انرژی خورشیدی جزو چالشی‌ترین موضوعات است. اکنون در زمینه عملکرد پنل‌های خورشیدی یک علامت سوال بزرگ در ذهن بیشتر مردم وجود دارد، آیا پنل‌های خورشیدی در زمستان کارایی دارند؟ برای اغلب افراد این پرسش پیش آمده که در فصل زمستان، که دمای هوا زیر نقطه انجماد است و روزها کوتاهتر هستند، بازدهی و کارکرد پنل‌های خورشیدی چگونه است!؟ ممکن است تصور شود که پنل‌های خورشیدی بیشترین انرژی را در آب و هوای گرم و آفتابی تولید می‌کنند. اما نگاهی دقیق‌تر به نحوه عملکرد پنل‌های خورشیدی به سرعت این تصور غلط را از بین می‌برد! این سوء تفاهم رایج مطرح میشود که پنل‌های خورشیدی در فصل زمستان به خوبی کار نمی‌کنند. البته درست است که پنل‌ها در معرض نور مستقیم خورشید بیشترین میزان انرژی را تولید می کنند اما کاهش دمای نزدیک به انجماد هم تأثیر قابل توجهی بر عملکرد آنها ندارد. ببینیم چرا!؟
راندمان پنل خورشیدی در زمستان، دمای سرد و عملکرد پنل
پنل های خورشیدی معمولاً به عنوان پنل‌های فتوولتائیک (PV) نیز شناخته می‌شوند. یک پنل خورشیدی معمولاً حاوی 60 یا 72 سلول است که انرژی نور خورشید را به انرژی الکتریکی تبدیل میکند و ما می‌توانیم از آن بهره ببریم. سلول‌های خورشیدی از یک ماده نیمه رسانا مانند سیلیکون کریستالی ساخته شده‌اند که حاوی یک لایه مثبت و یک لایه منفی برای ایجاد میدان الکتریکی هستند. هنگامی که نور خورشید به سلول ها برخورد میکند، باعث جریان الکترون از یک لایه با بار منفی به یک لایه دیگر با بار مثبت میشود. این حرکت الکترون یک جریان الکتریکی تولید میکند که می تواند برای تامین انرژی استفاده شود. این نور خورشید است که سلول خورشیدی از آن استفاده میکند نه گرما! در واقع گرم کردن ماده ای که بار الکتریکی از آن عبور می کند مقاومت را افزایش می‌دهد و جریان الکترون ها را کند می کند. اگر هادی ها به دو طرف مثبت و منفی یک سلول خورشیدی متصل شوند، یک مدار الکتریکی تشکیل می دهند. الکترون ها از این مدار عبور می کنند و الکتریسیته ایجاد می‌کنند. هرچه الکترون ها سریعتر جریان داشته باشند، ولتاژ خروجی بالاتر است. شاید تعجب کنید، اما هوای سرد حتی میتواند به تولید انرژی بیشتر پنل‌های خورشیدی کمک کند! پنل خورشیدی مثل سایر دستگاه‌های الکترونیکی، رایانه و لوازم خانگی است و در هوای سردتر کارآمدتر از هوای گرم کار میکند.
پنل‌های خورشیدی در زمستان چقدر خوب کار می‌کنند؟
زمانی که گرمای بیش از حد منجر به کاهش راندمان تبدیل انرژی میشود، پنل در دمای سردتر میتواند وظیفه تولید انرژی را به خوبی انجام دهد، اما چطور!؟ وقتی پنل‌های خورشیدی بیش از حد گرم می‌شوند، ولتاژ خروجی آنها کاهش می‌یابد که باعث کاهش توان کلی پنل در روزهای گرم میشود. زیرا دمای بالاتر مقاومت مدار الکتریکی را افزایش می‌دهد که باعث اتلاف انرژی می شود. مقدار انرژی از دست رفته در اثر گرمای بیش از حد بسته به طراحی پنل خورشیدی و شرایط خاص متفاوت است. و برعکس، مقاومت مدار با کاهش دما کاهش می یابد. در واقع پنل های خورشیدی اغلب در هوای سردتر در مقایسه با هوای گرم‌تر کارآمدتر عمل می کنند، زیرا گرمای بیش از حد می تواند منجر به کاهش کارایی پنل‌ها شود.
مقدار نور خورشیدی که پنل ها در طول ماه های زمستان دریافت می کنند اغلب برای تولید میزان مناسبی انرژی و رفع نیازها کافی است. این موضوع که در زمستان روزها کوتاهتر هستند و به طور کلی نور کمتری وجود دارد کاملا درست است اما اشعه‌های خورشید ممکن است در ساعات اوج مصرف به دلیل زاویه تابش در آسمان، مستقیم‌تر به صفحات خورشیدی برخورد کنند که منجر به تولید انرژی بالاتر از این چند ساعت میشود. علاوه بر این، پنل‌های خورشیدی حتی در شرایط ابری و بارانی همچنان کار می کنند. اگرچه دمای سرد به خودی خود تاثیر منفی بر عملکرد پنل خورشیدی ندارد اما عوامل دیگری مانند بارش برف میتواند بر تولید انرژی تأثیر بگذارد. در ادامه تاثیر برف بر پنل های خورشیدی و میزان تولید انرژی در زمستان را باهم بررسی میکنیم.
بارش برف چه تاثیری بر پنل خورشیدی دارد؟
بارش برف روی پنل‌های خورشیدی معمولا مسئله مهمی نیست، مهم اینست که بدانیم چگونه بر سیستم خورشیدی شما تاثیر می‌گذارد؟ تجمع برف و یخ روی پنل ها مانع از رسیدن نور خورشید به سلول‌های خورشیدی می شود. برق و یخ مانعی را ایجاد میکند که از نفوذ نور خورشید به سطح پنل جلوگیری میکند و این موضوع باعث کاهش انرژی تولید شده می شود. اما این مشکل، راه حل بسیار آسانی دارد! از آنجا که پنل خورشیدی به محض برخورد نور خورشید شروع به گرم شدن می کند، حتی حذف مقدار کمی برف از روی یک پنل می تواند فرآیند گرمایشب را آغاز کرده و آب شدن برف را از سطح بقیه پانل تسریع کند. در واقع برای از بین بردن مانع برفی بین پنل و نور خورشید و بازگشت سیستم به فرایند تولید انرژی عادی فقط کافیست که برف جمع شده روی یکی از پنل ها را بروبید! صفحات خورشیدی دارای سطوح صاف هستند. وقتی خیس می شوند لغزنده می شوند. صفحات معمولاً رو به جنوب یا جنوب غربی نصب می‌شوند، بنابراین وقتی خورشید طلوع میکند، برف باید به سرعت ذوب شود و خود به خود از بین برود.
تعجب می‌کتید اگر بدانید بارش برف برای پنل های خورشیدی نه تنها اثر منفی ندارد بلکه باعث تولید بیشتر انرژی هم میشود! بله درست خواندید. جنبه مثبت برف روی زمین این است که انعکاس نور خورشید روی برف به معنای نور در دسترس بیشتر برای پنل خورشیدی و تولید بیشتر برق است. بنابراین، اگرچه به طور شهودی و پیشفرض ممکن است فکر کنیم که پنل‌های خورشیدی در آب و هوای گرم بهتر کار می‌کنند، واقعیت این است که آنها می‌توانند در یک روز آفتابی زمستانی در شهر نیوجرسی آمریکا نسبت به یک روز گرم تابستانی در شهر آریزونا انرژی بیشتری تولید کنند!
به یاد داشته باشید: بارش برف روی زمین میتواند نور بازتاب شده‌ی در دسترس ایجاد کند. و این نور خورشید است که به برق تبدیل می شود نه گرما.
مشکلات ناشی از برف روی پنل‌های خورشیدی معمولاً چیزی نیست که نگران‌کننده باشد. تمام پنل های خورشیدی به گونه‌ای ساخته شده اند که وزن خاصی را تحمل کنند و برف آنقدر سنگین نیست که مشکلی ایجاد کند. تولیدکنندگان پنل خورشیدی برای اطمینان از دوام و کیفیت پنل‌ها، آزمایش‌های فشار را روی پنل‌های خورشیدی انجام می‌دهند. اگر در منطقه‌ای زندگی می‌کنید که زمستان سختی دارد، پنل‌های خورشیدی با درجه‌بندی فشار بالاتر بهتر هستند.
آیا پنل های خورشیدی در زمستان انرژی کمتری تولید می کنند؟
پنل های خورشیدی به طور متوسط در زمستان نسبت به فصول دیگر، برق کمتری تولید می‌کنند زیرا روزها کوتاه تر و آفتاب کمتر است. با این حال پنل های خورشیدی مدرن روز به روز کارآمدتر می شوند، کاهش تولید انرژی آنچنان که بسیاری معتقدند قابل توجه نیست. یک سیستم خورشیدی طراحی شده برای خانه شما باید مقدار کافی انرژی در طول فصل تولید کند تا با شرایط نامناسب برای چند هفته تلفات را جبران کند. در هر حال همانطور که گفته میزان تولید انرژی در زمستان کم اما کافی است و میتواند نیازهای شما را برآورده کند
خروجی پنل خورشیدی، زمستان در مقابل تابستان!
خروجی پنل خورشیدی به طور طبیعی بین زمستان و تابستان به دلیل عواملی مانند طول روز، زاویه تابش خورشید و بارش برف متفاوت است. به طور کلی تولید انرژی خورشیدی در ماه‌های زمستان کمتر است. میانگین خروجی پنل های خورشیدی بر اساس هر موقعیت مکانی متفاوت خواهد بود. بسته به جایی که زندگی می‌کنید، ممکن است زمستان های خشک و آفتابی داشته باشید و پنل های خورشیدی شما ممکن است بیشتر از تابستان های بارانی با گرمای شدید انرژی تولید کنند. سایر نقاطی که برف زیاد یا روزهای ابری مه آلود می‌بارند ممکن است کاهش بیشتری در تولید انرژی داشته باشند.
یک تفاوت عمده بین زمستان و تابستان، طول روز است. در زمستان روزها کوتاهتر هستند. ساعات تابش نور خورشید برای تولید برق در ماه های مشخصی محدود است. زاویه تابش خورشید نیز عامل مهمی است که باید در نظر گرفته شود. در زمستان خورشید در پایین ترین حد خود قرار دارد که می تواند جذب نور را برای پنل های خورشیدی دشوارتر کند. مهم است که اطمینان حاصل کنید که پانل های خورشیدی شما به درستی زاویه طلایی را دارند تا جذب نور خورشید در طول ماه های زمستان به حداکثر برسد. هنگامی که تصمیم به نصب یک سیستم خورشیدی را می گیرید توجه کنید که اگر در منطقه ای با زمستان های نامساعد زندگی می کنید، ممکن است بهتر باشد پنل هایی با درجه کارایی بالاتر انتخاب کنید. اطمینان حاصل کنید که با یک نصاب واجد شرایط کار می کنید که می تواند اطمینان حاصل کند که سیستم شما برای به حداکثر رساندن عملکرد در طول سال طراحی و نصب شده است.
جمع‌بندی
پنل‌های خورشیدی قطعاتی محکم و مقاوم با طراحی و عملکرد ساده هستند. آنها برای مقاومت در برابر شرایط آب و هوایی سخت از جمله طوفان های زمستانی و شرایط نامساعد و همچنین مقاومت در برابر باد، برف، یخ و تگرگ ساخته شده اند و برای اطمینان از دوام آنها آزمایش غربالگری می شوند. اعتماد به این نوع انرژی تجدیدپذیر قطعا در دراز مدت نتیجه خواهد داد. امیدواریم با مطالعه این مقاله، پاسخ سوالات و ابهامات خود را پیرامون موضوع عملکرد پنل خورشیدی در زمستان پیدا کرده باشید.