چگونه توان خروجی پنل‌های خورشیدی را محاسبه کنیم؟ | راهنمای کامل

اگر روی پشت‌بام خانه‌تان پنل خورشیدی نصب شده، احتمالاً شنیده‌اید که هر پنل توان مشخصی دارد؛ مثلاً ۳۰۰ وات. اما آیا واقعاً این پنل در طول روز همان ۳۰۰ وات برق تولید می‌کند؟ در این مطلب از کلین پست، به زبان ساده توضیح می‌دهیم که توان خروجی واقعی یک پنل خورشیدی چگونه محاسبه می‌شود و چه عواملی روی آن تأثیر دارند.

توان خروجی پنل خورشیدی چیست؟

توان خروجی پنل خورشیدی، به مقدار انرژی الکتریکی گفته می‌شود که پنل در اثر دریافت نور خورشید تولید می‌کند. این توان معمولاً برحسب وات (W) یا کیلووات (kW) بیان می‌شود و نشان‌دهنده قدرت پنل در تبدیل انرژی تابشی خورشید به برق است.

حداکثر توان خروجی پنل خورشیدی به حداکثر خروجی D.C معروف است.

چگونه توان خروجی پنل خورشیدی را محاسبه کنیم؟

برای محاسبه توان تولیدی یک پنل خورشیدی باید توان نامی پنل (برحسب وات) و میزان نور دریافتی آن را بدانید. توان خروجی عملی پنل خورشیدی از رابطه زیر محاسبه می‌شود:

میزان برق تولیدشده در یک روز (برحسب کیلووات ساعت)= توان نامی (برحسب وات)*بازده پنل*متوسط زمان تابش (برحسب ساعت)* PR

در رابطه بالا داریم:

PR = نسبت عملکرد، ضریب ضرر (محدوده بین ۰.۵ تا ۰.۹، مقدار پیش فرض = 0.۷۵)

پارامترPR  برای ارزیابی کیفیت یک سیستم فتوولتائیک بسیار مهم است. زیرا بدون در نظر گرفتن جهت‌گیری یا شیب پانل، عملکرد را محاسبه می‌کند و شامل تمام ضررها می‌شود:

• تلفات اینورتر (۴ درصد تا ۱۰ درصد)
• کاهش دما (۵ درصد تا ۲۰ درصد)
• تلفات کابل DC (1 تا ۳ درصد)
• تلفات کابل AC (1 تا ۳ درصد)
• سایه‌زنی ۰ درصد تا ۸۰ درصد (مخصوص هر سایت)
• تلفات در تابش ضعیف ۳ تا ۷ درصد
• تلفات ناشی از گرد و غبار، برف (۲ درصد)

به مثال زیر توجه کنید:

فرض کنید ۱۰ پنل ۳۰۰ واتی دارید که به‌طور متوسط ۵ ساعت در روز نور مستقیم خورشید دریافت می‌کنند. برای محاسبه تولید روزانه از فرمول استفاده می‌کنیم: (با فرض بازدهی ۲۰ درصد و ضریب ضرر ۰.۷۵)

۳۰۰ وات ×۱۰×۰.۷۵× ۵ ساعت × ۰.۲= 2.۲۵ KW.h

این بدان معناست که سیستم خورشیدی شما به‌طور متوسط ۲.۲۵ کیلووات ساعت انرژی در روز تولید می‌کند. البته این عدد یک برآورد تقریبی است و بسته به عواملی مانند مصرف انرژی، موقعیت جغرافیایی و بازدهی سیستم می‌تواند به‌طور قابل‌توجهی تغییر کند.

اگر تولید روزانه ۲.۲۵ kWh را در ۳۰ روز ضرب کنیم، تولید ماهانه به ۶۷.۵ kWh می‌رسد.

محاسبه بازده پنل خورشیدی برحسب درصد

بازه پنل‌های خورشیدی از رابطه زیر به‌دست می‌آید:

بازده پنل (درصد) = (حداکثر توان خروجی (W) / مساحت کل پنل × ۱۰۰۰ وات بر متر مربع) ×۱۰۰

توجه شود که در این رابطه مقدار ۱۰۰۰ وات بر متر مربع در واقع شدت تابش خورشید است که به‌طور معمول و در شرایط استاندارد برابر این مقدار در نظر گرفته می‌شود.

مثال: فرض کنید پنل خورشیدی ۳۵۰ واتی دارید که مساحتش ۱.۷ متر مربع است. بازده پنل برابر است با:

بازده=(۱.۷×۱۰۰۰۳۵۰​)×۱۰۰=۲۰.۶%

این یعنی فقط حدود ۲۰ درصد انرژی خورشیدی که به این پنل می‌رسد، به برق تبدیل شده و باقی انرژی به گرما یا سایر تلفات تبدیل می‌شود.

چه عواملی بر توان خروجی پنل خورشیدی تأثیرگذارند؟

توان خروجی پنل‌های خورشیدی صرفاً به کیفیت و عملکرد خود پنل محدود نمی‌شود، بلکه مجموعه‌ای از عوامل محیطی و فیزیکی نیز در این میان نقش تعیین‌کننده‌ای دارند. ازجمله این عوامل می‌توان به شدت تابش خورشید، زاویه و جهت‌گیری پنل‌ها، جنس و ساختار پشت‌بام، و ویژگی‌های ژئوفیزیکی محل نصب اشاره کرد که همگی می‌توانند به‌طور مستقیم بر میزان تولید برق تأثیر بگذارند.

 راندمان پنل

بازده پنل‌های خورشیدی معمولاً بین ۱۵ تا ۲۰ درصد است که نشان‌دهنده میزان تبدیل انرژی خورشیدی به برق قابل استفاده می‌باشد.

نوع پنل

سرمایه گذاری در پنل‌های خورشیدی با کیفیت بسیار مهم است، زیرا آنها به طور قابل توجهی بر خروجی سیستم‌های پنل خورشیدی شما تأثیر بگذارند. نوع سلول‌های خورشیدی استفاده شده در پنل‌ها و درجه کارایی آنها نیز نقش حیاتی در تولید انرژی دارد. برای مثال، پنل‌های مونوکریستالین با راندمان بالاتر (۱۸-۲۲ درصد) گزینه‌ای ایده‌آل برای فضاهای محدود هستند، در حالی که پنل‌های پلی‌کریستالین (۱۵-۱۷ درصد) مقرون‌به‌صرفه‌ترند.

توان نامی (وات)

توان یک پنل خورشیدی که برحسب وات (W) اندازه گیری می‌شود، یک عامل کلیدی در تعیین پتانسیل تولید انرژی آن است. پنل‌های خورشیدی با رتبه‌بندی توان بالاتر می‌توانند الکتریسیته بیشتری تولید کنند. پنل‌های با توان بالاتر (مثلاً ۴۰۰ وات به بالا) برای پروژه‌های بزرگتر مناسب‌ترند.

تعداد پنل‌ها

برای محاسبه تولید انرژی، تعیین تعداد پنل برای نیازهای انرژی خاص خود ضروری است. این به عوامل مختلفی ازجمله موقعیت مکانی شما و میزان نور خورشید در منطقه (ساعات اوج تابش)، فضای موجود در سقف، زاویه نصب (معمولاً برابر با عرض جغرافیایی منطقه) و مصرف برق روزانه بستگی دارد.

جهت‌گیری پنل‌های خورشیدی

هنگام محاسبه تعداد پنل‌های خورشیدی مورد نیاز خود، جهت قرار گرفتن آنها را نیز در نظر بگیرید. پنل‌های خورشیدی باید همیشه رو به جنوب باشند تا بیشترین نور خورشید را دریافت کنند. اگر خانه یا محل کار شما سقفی رو به جنوب ندارد، ممکن است نیاز به نصب یک ردیاب پنل خورشیدی داشته باشید تا مطمئن شوید که پنل‌ها همیشه رو به خورشید هستند.

دمای محیط

دما یکی از عوامل کلیدی و تأثیرگذار بر عملکرد پنل‌های خورشیدی است. در شرایط دمایی بسیار بالا، بسیاری از پنل‌ها با افت راندمان مواجه می‌شوند و توان خروجی آن‌ها کاهش می‌یابد. اما خبر خوب این است که برخی پنل‌ها به‌طور خاص برای عملکرد مؤثر در دماهای بالا طراحی شده‌اند و در اقلیم‌های گرم و ناپایدار، بدون کاهش کارایی به تولید برق ادامه می‌دهند. به همین دلیل، انتخاب پنل خورشیدی مناسب باید براساس شرایط اقلیمی محل نصب صورت گیرد. اگر سیستم خورشیدی با شرایط آب‌وهوایی منطقه همخوانی داشته باشد، می‌توان حداکثر بازده را از آن دریافت کرد و سرمایه‌گذاری بهینه‌تری داشت.

نگهداری

تعمیر و نگهداری منظم و تمیزی اغلب نادیده گرفته می‌شود، اما عوامل حیاتی در حصول اطمینان از اینکه پنل‌های خورشیدی شما با حداکثر کارایی کار می‌کنند. پانل‌های کثیف یا سایه دار می‌توانند تولید انرژی را کاهش دهند، بنابراین تمیز نگه داشتن آنها و عاری از موانع مهم است. بازرسی و تمیز کردن سالانه توسط یک متخصص می‌تواند به بهینه سازی عملکرد پنل خورشیدی شما کمک کند. تمیزکاری منظم (حداقل سالی دو بار) و بررسی سایه‌اندازی می‌تواند تا ۲۵ درصد در بازدهی سیستم تأثیر بگذارد.

چه تفاوتی بین توان خروجی واقعی و توان خروجی نامی پنل‌های خورشیدی وجود دارد؟

توان خروجی یک پنل خورشیدی، به دو صورت تعریف می‌شود: توان خروجی واقعی و توان خروجی نامی. توان خروجی نامی (Rated Power) معیاری است که توسط سازنده و تحت شرایط استاندارد آزمایشگاهی (STC) تعیین می‌شود؛ این شرایط شامل تابش خورشید با شدت ۱۰۰۰ وات بر متر مربع، دمای سلول ۲۵ درجه سانتی‌گراد و زاویه تابش عمودی نور به پنل است.

اما توان خروجی واقعی، به میزان انرژی‌ای اطلاق می‌شود که پنل در شرایط محیطی واقعی تولید می‌کند و این مقدار به‌طور مستقیم تحت تأثیر عواملی چون شدت و زاویه تابش خورشید، دمای محیط، میزان گردوغبار، سایه‌اندازی، نوع نصب، راندمان سیستم‌های جانبی و ویژگی‌های اقلیمی قرار دارد.

بنابراین، ممکن است توان خروجی در طول روز یا در فصل‌های مختلف تغییر کند. برای اندازه‌گیری دقیق توان واقعی تولیدشده، می‌توان مستقیماً ولتاژ و جریان خروجی پنل را اندازه‌گیری کرد.

محاسبه آنلاین تولید انرژی سیستم‌های فتوولتائیک

ابزارهای آنلاین زیادی برای محاسبه مقدار توان خروجی پیکربندی‌های مختلف سیستم خورشیدی وجود دارند. در این مطلب که به‌صورت دوره‌ای به‌روزرسانی می‌شود، ما ابزارهای مختلفی را برای این محاسبات معرفی می‌کنیم.

محاسبه آنلاین با کمک PV*SOL

با استفاده از PV*SOL می‌توانید با توجه به موقعیت مکانی، تعداد و نوع صفحات فتولتائیک، جهت و شیب پنل‌ها، مقدار تولید برق از پنل‌های خورشیدی را محاسبه کنید.

• برای استفاده مثل قبل، کافی است لوکیشن خود را از روی نقشه انتخاب کنید.
• در قسمت Consumption، در قسمت پروفایل، نوع پنل (خانگی، تعداد افراد، صنعتی و…) را انتخاب کنید.
• مقدار مصرف سالانه (Annual Consumption) موردنیاز خود را وارد کنید.
• توان نامی و نوع پنل را انتخاب کنید.
• تعداد پنل‌ها را وارد کنید.
• زاویه شیب حدودی (Inclination) و جهت‌گیری (Orientation) پنل‌ها را وارد کنید.
• نوع نصب پنل (موازی و…) را انتخاب کنید.

درنهایت روی دکمه Get best configuration کلیک کند تا نتیجه نمایش داده شود.

محاسبه آنلاین با ابزار PVWatts

PVWatts یک برنامه تحت وب است که توسط آزمایشگاه ملی انرژی‌های تجدیدپذیر آمریکا (NREL) توسعه یافته و امکان برآورد میزان تولید برق سیستم‌های فتوولتائیک متصل به شبکه (نصب‌شده روی پشت‌بام یا زمین) را براساس چند ورودی ساده فراهم می‌کند. کاربران با وارد کردن اطلاعاتی مانند موقعیت مکانی سیستم و پارامترهای اولیه طراحی، می‌توانند تخمینی از تولید انرژی سالانه و ماهانه سیستم خود را دریافت کنند.

این ابزار صرفاً برای بررسی‌های اولیه سیستم‌های فتوولتائیک با پنل‌های سیلیکون کریستالی یا فیلم نازک مناسب است. تخمین‌های PVWatts بسیاری از عوامل مؤثر در طراحی سیستم را در نظر نمی‌گیرد. بنابراین در صورت استفاده از این ابزار برای طراحی، همکاری با متخصصان مجرب و استفاده از نرم‌افزارهای مهندسی دقیق‌تر ضروری است.

استفاده از PVWatts®

در ابتدا باید آدرس یا مختصات جغرافیایی (طول و عرض) محل نصب سیستم را وارد کنید. می‌توانید از روی نقشه، لوکیشن خود را انتخاب کنید. این ماشین‌حساب تولید برق ماهانه و سالانه یک سیستم فتوولتائیک را با استفاده از شبیه‌سازی ساعت به ساعت در یک دوره یک‌ساله تخمین می‌زند. برای نمایش مشخصات فیزیکی سیستم، PVWatts به شش ورودی نیاز دارد:

• حداکثر توان خروجی یا DC (توان خروجی نامی)
• نوع پنل
• نوع آرایه
• تلفات سیستم
• زاویه شیب آرایه
• زاویه سمت (Azimuth) آرایه: زاویه‌ای است که آرایه خورشیدی نسبت به شمال جغرافیایی دارد (مثلاً جنوب = ۱۸۰ درجه)

پارامترهای اختیاری (برای طراحی پیشرفته):

• نسبت ظرفیت DC به AC
• راندمان اینورتر
• نسبت پوشش زمین

جمع‌بندی؛ نحوه محاسبه توان خروجی پنل خورشیدی

درک توان خروجی پنل‌های خورشیدی برای طراحی بهینه یک سیستم خورشیدی ضروری است. با شناخت پارامترهایی مانند توان نامی، بازده پنل، ضریب عملکرد، و شرایط اقلیمی، می‌توان سیستمی مقرون‌به‌صرفه و کارآمد طراحی کرد. ابزارهایی مانند PVWatts می‌توانند در این مسیر کمک‌کننده باشند، اما استفاده از مشاوره متخصصان نیز برای نتایج دقیق‌تر توصیه می‌شود.

سؤالات متداول

About The Author