توسط : ترومسو، شهری در شمال نروژ و واقع در فراسوی دایره قطب شمال، در نگاه نخست شاید مکان مناسبی برای استفاده از انرژی خورشیدی بهنظر نرسد. بااینحال، بام مرکز سردخانه Tromsøterminalen در بندر این شهر، اکنون میزبان بزرگترین مجموعه پنلهای خورشیدی دوطرفه عمودی در جهان است.
به گزارش کلین تکنیکا، این پروژه توسط شرکت Over Easy Solar مستقر در اسلو اجرا شده است. این شرکت در وبلاگ رسمی خود و همزمان با اعلام تکمیل پروژه نوشت: «پنلهای خورشیدی سنتی معمولاً با زاویه نصب میشوند، اما پنلهای عمودی افقهای جدیدی را بهویژه در عرضهای شمالی باز میکنند. نصب عمودی پنلها بر بامها این امکان را فراهم میسازد که انرژی بیشتری از نور خورشید با زاویه پایین ــ که در مناطق شمالی رایج است ــ جذب شود.»
به گفته شرکت Over Easy Solar، نصب عمودی پنلها علاوه بر جذب نور خورشید در زوایای پایین، مزایای دیگری نیز دارد:
- تولید برق بیشتر در ساعات صبح و عصر، زمانی که تقاضا بالاتر و قیمت برق معمولاً گرانتر است.
- جلوگیری از تجمع برف و در نتیجه بهبود کارایی در تمام طول سال.
- سهولت در دسترسی و نگهداری، با فضای کافی برای تردد میان ردیفهای پنلها.
بااینحال، پرسشی که بسیاری از علاقهمندان به انرژی پاک مطرح میکنند این است که چگونه انرژی خورشیدی میتواند در عرضهای جغرافیایی بالا کارآمد باشد؟ Over Easy Solar در پاسخ میگوید:
«اقلیمهای شمالی مجموعهای از چالشهای ویژه را برای نصب پنل خورشیدی روی بامهای تخت ایجاد میکنند. این ریسکها بهخوبی شناختهشده نیستند، زیرا این بازارها نسبتاً نوپا هستند و بسیاری از تأمینکنندگان نیز تجربه کافی در این مناطق ندارند. اغلب پنلها و سیستمهای نصب با شرایط اقلیمی کاملاً متفاوتی طراحی شدهاند، درحالیکه در این عرضهای جغرافیایی پروژهها با مواردی مانند شدت بالای وزش باد، تجمع زیاد برف و زاویه کم تابش خورشید مواجهاند.»
Over Easy Solar تأکید میکند که «تمام این عوامل میتوانند عملکرد سامانههای خورشیدی را کاهش داده و خطر آسیبدیدگی تجهیزات یا حتی خود ساختمان را افزایش دهند. سیستمهای متداول پنل خورشیدی روی بامهای تخت ــ که معمولاً شامل پنلهای مایل با سازههای وزنهای هستند ــ برای اقلیمهای جنوبی توسعه یافتهاند و متناسب با چنین شرایطی طراحی نشدهاند.»
«فناوری فوتوولتاییک عمودی (VPV) آینده انرژی خورشیدی روی بامهای تخت در مناطق دارای شرایط آبوهوایی سخت است. واحد VPV در نروژ و با در نظر گرفتن چالشهای اقلیم اروپای شمالی توسعه یافته و در محیطهای پر باد و برفی که راهکارهای متداول ناکارآمد عمل میکنند، عملکردی استثنایی دارد.»
وزش باد بهویژه در مناطقی که طوفانهای زمستانی پدیدهای رایج هستند، نگرانی جدی محسوب میشود. به گفته این شرکت: «نصب سامانه خورشیدی روی بام تخت بهطور خاص در برابر نیروی بالابر باد ــ نیروی عمودی که میتواند پنلهای خورشیدی متداول را از بام جدا کند ــ آسیبپذیر است. سیستمهای سنتی برای ایمنی در مناطق بادخیز متکی بر وزنههای سنگین یا اتصالات مکانیکی پیچیدهاند که این موضوع بار اضافی وارد کرده و خطر آسیب به سقف مانند فشردگی عایق را افزایش میدهد.»
طراحی آیرودینامیک برای مقابله با باد
شرکت Over Easy Solar میگوید: «سیستم VPV رویکردی کاملاً متفاوت دارد. از آنجا که پنلهای عمودی نیروی بالابر ایجاد نمیکنند، معمولاً نیازی به وزنه یا سوراخکاری در سقف ندارند؛ همین امر نصب را سادهتر کرده و یکپارچگی سقف را حفظ میکند. راز موفقیت این سیستم در طراحی آیرودینامیک آن نهفته است:
- پنلهای کمارتفاع (حدود ۲۵ سانتیمتر) برای کاهش سطح تماس با باد
- آرایش ماژولها بهگونهای که فشار باد را در کل سیستم توزیع میکند
- فاصلهگذاری نزدیک پنلها که هر ماژول را در برابر وزش باد محافظت میکند
این ویژگیها، واحد VPV را به راهکاری مطمئن و بدون نیاز به وزنه برای اکثر بامهای تخت ــ حتی در مناطق ساحلی یا زمینهای باز ــ تبدیل میکند.»
پنل خورشیدی عمودی (VPV) برای آبوهوای برفی
سیستمهای متداول خورشیدی روی بامهای تخت بهراحتی زیر لایهای از برف پنهان میشوند. حتی چند سانتیمتر برف میتواند تولید برق را بهطور کامل متوقف کند. در مناطق با آبوهوای برفی، وزن انباشتهشده نیز میتواند به پنلها یا حتی غشای بام و سازه زیرین آسیب وارد کند.
Over Easy Solar توضیح میدهد که پنلهای خورشیدی دوطرفه عمودی عملکردی متفاوت دارند، زیرا بهطور کامل یا جزئی بالای سطح برف باقی میمانند. در واقع، نور خورشید بازتابشده از سطح برف موجب تقویت عملکرد دوطرفه پنلها میشود. همچنین پنلهای عمودی با ایجاد فرایند ذوب غیرفعال، مانع از انباشت برف میگردند. بهاینترتیب، آرایش عمودی نه بار برفی اضافهای به بام ساختمان تحمیل میکند و نه فشاری متمرکز بر غشای بام یا لایههای عایق ایجاد خواهد کرد.
براساس مطالعهای از دانشگاه ترومسو روی دو سیستم خورشیدی در عرض جغرافیایی ۶۹ درجه شمالی، سیستم دوطرفه HJT با نصب عمودی از شرکت Over Easy Solar بازده ویژه بهمراتب بالاتری نسبت به سیستم یکطرفه متداول با زاویه ۱۰ درجه بهدست آورد. سیستم عمودی عاری از برف باقی ماند و از نور بازتابی برف بهره برد، درحالیکه سیستم متداول برای مدت طولانی پوشیده از برف و غیرفعال بود.
پنل خورشیدی یکطرفه و دوطرفه | مقایسه ویژگیها و تفاوتها
شرکت Over Easy در واکنش به انتقادهایی که معمولاً به پنلهای خورشیدی دوطرفه عمودی وارد میشود، توضیح میدهد: «از آنجا که زاویه نصب عمودی برای پنلهای خورشیدی زاویهای بهینه نیست، بسیاری تصور میکنند که این پنلها همیشه عملکرد ضعیفتری دارند. اما پنلهای دوطرفه که توان تولید از هر دو سمت را دارند، بازده بسیار خوبی ارائه میدهند. در واقع، در عرضهای جغرافیایی شمالی دیدهایم که پنلهای عمودی دوطرفه میتوانند بهطور چشمگیری از سامانههای متداول پیشی بگیرند.»
به گفته این شرکت، در نیروگاه خورشیدی نصبشده در شهر ترومسو نروژ، میزان تولید ویژه انرژی (kWh/kWp) برای پنلهای عمودی ۴۰ تا ۵۰ درصد بیشتر از سامانه مرجع با زاویه شیب ۱۰ درجه در چینش شرق-غرب روی بام مسطح بوده است. این پروژه نشان داده که آرایش عمودی چند مزیت کلیدی دارد:
- زاویه مناسبتری نسبت به تابش خورشید با ارتفاع پایین، که منجر به افزایش راندمان میشود.
- جهتگیری عمودی شرق-غرب، امکان جذب انرژی از تقریباً تمامی زوایا را در مناطق شمالی فراهم میکند.
- تولید انرژی در ساعات صبح و عصر و نیز اوایل بهار ارزش بالاتری دارد و همراستا با الگوی تقاضا در این مناطق است.
شرکت Over Easy Solar در جمعبندی یافتههای خود تأکید میکند: «اگر قصد دارید روی یک بام مسطح در مناطق شمالی یا کوهستانی نیروگاه خورشیدی نصب کنید، راهکارهای متداول همیشه بهترین گزینه نیستند. پنلهای عمودی با حداقل نیاز سازهای، بینیازی از بالاست در اکثر موارد و پشتوانه آزمونهای واقعی در نروژ و دیگر نقاط اروپا، بهعنوان راهکاری آیندهنگر برای ساختمانهایی که با شرایط سخت آبوهوایی، باد، برف و موقعیتهای شمالی مواجهاند، مطرح هستند.»
بزرگترین مجموعه پنلهای خورشیدی دوطرفه عمودی در جهان
این نیروگاه شامل ۱۶۰۰ واحد فتوولتائیک عمودی با ظرفیت کل ۳۲۰ کیلووات پیک (kWp) است. «تریگو مونگستاد»، مدیرعامل Over Easy Solar اعلام کرد: «دیدن چنین نیروگاه بزرگی در ترومسو فوقالعاده است؛ تا جایی که اطلاع دارم، این بزرگترین سامانه خورشیدی عمودی روی بام در جهان است.»
این پروژه با همکاری شرکت مهندسی ENØK Total اجرا شده است. Over Easy Solar با تأکید بر اینکه پنلهای عمودی تنها یک تغییر فنی کوچک نیستند، آنها را یک راهکار مقیاسپذیر برای تبدیل بامهای بلااستفاده به منابع تولید برق مطمئن و کمنیاز به نگهداری معرفی میکند.
در ادامه گزارش، شرکت Over Easy Solar تأکید کرد که سیستمهای فتوولتائیک عمودی (VPV) یک راهکار عملی برای نصب سامانههای خورشیدی روی بامها بهویژه در مناطق شهری هستند؛ جایی که تقاضا برای انرژی پاک رو به افزایش است اما فضای نصب محدودیت دارد. این پروژه میتواند مسیر را برای گسترش جهانی این فناوری هموار کند، بهخصوص در اقلیمی که پیشتر «نامناسب» برای انرژی خورشیدی تلقی میشد.
«آرنه کریستین بردسن»، مدیر فنی پروژه در شرکت ENØK Total، نیز در بیانیهای خبری گفت: «کوتاه بودن زمان نصب هم یک عامل کلیدی بود. ما از این سامانه کاملاً رضایت داریم و مطمئن هستیم که بهترین انتخاب برای این ساختمان بوده است.»
بیشتر بخوانید: دستاورد محققان کرهای: ساخت سلول دوطرفه CIS با بازده بالا
