در ماه‌های سرد سال، بسیاری از کاربران سیستم‌های خورشیدی متوجه افت تولید برق می‌شوند و این پرسش پیش می‌آید که چرا با وجود آفتاب زمستانی، انرژی تولیدی کاهش می‌یابد. پاسخ در شرایط جوی و موقعیت خورشید نهفته است. بازدهی پنل خورشیدی در زمستان تحت تأثیر عواملی مانند زاویه تابش کمتر، کوتاه‌تر بودن طول روز، تجمع برف یا گرد و غبار و کاهش شدت نور قرار دارد. در این مقاله بررسی می‌کنیم که چه عواملی باعث افت راندمان در زمستان می‌شوند و چه اقداماتی می‌توان برای حفظ عملکرد بهتر سیستم انجام داد.
آیا پنل خورشیدی در زمستان کار می‌کند؟
بله. پنل‌های خورشیدی در تمام طول سال، حتی در زمستان، برق تولید می‌کنند. نکته مهم این است که شدت تابش خورشید در ماه‌های سرد کاهش می‌یابد و همین عامل باعث افت توان خروجی می‌شود. بنابراین سیستم غیرفعال نمی‌شود، بلکه با راندمان پایین‌تر کار می‌کند.
دلایل اصلی کاهش بازدهی پنل خورشیدی در زمستان
۱. کاهش زاویه تابش خورشید
در زمستان، خورشید در زاویه پایین‌تری از افق می‌تابد. به همین دلیل نور کمتری به‌صورت مستقیم به سطح پنل می‌رسد. این عامل باعث می‌شود انرژی دریافتی در مقایسه با تابستان کمتر باشد.
برای مثال، در مناطق مرکزی ایران میزان تابش خورشید در دی‌ماه حدود ۴۰ درصد کمتر از تیرماه است.
۲. کوتاه‌تر بودن طول روز
یکی دیگر از دلایل مهم کاهش تولید برق، کم شدن ساعات تابش روزانه است. در برخی مناطق، طول روز در زمستان حدود ۹ تا ۱۰ ساعت است، در حالی که در تابستان به ۱۴ ساعت می‌رسد. کاهش زمان تابش به معنای کاهش مدت تولید انرژی است.
۳. آلودگی هوا و مه
در فصل زمستان به‌ویژه در شهرهای بزرگ مانند تهران و اصفهان، ذرات معلق و مه غلیظ باعث پراکندگی نور خورشید می‌شوند. این پدیده شدت نور مستقیم را کاهش داده و در نتیجه بازدهی سیستم افت می‌کند.
۴. تجمع برف یا یخ روی پنل‌ها
در مناطق سردسیر، پوشش برف می‌تواند مانع جذب نور توسط سلول‌های خورشیدی شود. حتی یک لایه نازک از برف یا یخ ممکن است تولید برق را به صفر برساند. بنابراین تمیز نگه‌داشتن سطح پنل‌ها در زمستان اهمیت زیادی دارد.
۵. افزایش زاویه تابش غیرمستقیم
در زمستان نور خورشید بیشتر به‌صورت پراکنده به زمین می‌رسد. اگر زاویه نصب پنل‌ها برای تابستان تنظیم شده باشد، ممکن است در زمستان مقدار زیادی از این نور را از دست بدهند.
نکات مثبت عملکرد پنل‌ها در سرما
جالب است بدانید که هوای سرد به‌خودی‌خود برای پنل‌های خورشیدی مضر نیست؛ برعکس، در دماهای پایین بازده الکتریکی پنل‌ها افزایش می‌یابد. علت این است که گرمای زیاد ولتاژ خروجی سلول‌ها را کاهش می‌دهد. بنابراین اگر نور خورشید به‌اندازه کافی وجود داشته باشد، پنل‌ها در هوای سرد عملکرد بسیار خوبی دارند.
میزان بازدهی تقریبی در زمستان
به‌طور میانگین، بازدهی سیستم خورشیدی در زمستان حدود ۶۰ تا ۸۰ درصد بازده تابستان است. این مقدار بسته به موقعیت جغرافیایی و وضعیت جوی منطقه متغیر است.
برای مثال:
-
مناطق جنوبی ایران (مانند بندرعباس و بوشهر): افت راندمان حدود ۱۰ تا ۱۵ درصد
-
مناطق مرکزی (یزد، اصفهان، کرمان): افت راندمان حدود ۲۰ تا ۳۰ درصد
-
مناطق شمالی و کوهستانی: افت راندمان بین ۳۰ تا ۴۰ درصد
راهکارهای افزایش بازدهی پنل خورشیدی در زمستان
۱. تنظیم زاویه نصب برای فصول سرد
در زمستان، زاویه تابش پایین‌تر است، بنابراین بهتر است زاویه پنل‌ها حدود ۱۰ تا ۱۵ درجه بیشتر از حالت تابستانی تنظیم شود تا نور بیشتری جذب شود.
۲. تمیز کردن سطح پنل‌ها از برف و آلودگی
تجمع برف یا خاک می‌تواند تا ۱۰۰ درصد تولید برق را متوقف کند. بهتر است پس از هر بارش، با برس نرم یا آب ولرم سطح پنل‌ها تمیز شود.
۳. انتخاب پنل با ضریب حرارتی پایین
پنل‌هایی با ضریب حرارتی کمتر از ۰.۳٪- در هر درجه سانتی‌گراد، در دمای سرد بازده بالاتری دارند و در برابر تغییرات دما مقاوم‌ترند.
۴. استفاده از پنل‌های نیم‌برش (Half Cut) یا دوطرفه (Bifacial)
این فناوری‌ها در نور پراکنده و زاویه‌های کم، عملکرد بهتری دارند و افت توان در زمستان را جبران می‌کنند.
۵. استفاده از سیستم مانیتورینگ
با نظارت مداوم بر عملکرد سیستم از طریق نرم‌افزارهای مانیتورینگ، می‌توان کاهش تولید را سریع‌تر تشخیص داد و اقدامات اصلاحی لازم را انجام داد.
۶. بررسی و بهینه‌سازی اتصالات
در دماهای پایین، انقباض فلزات ممکن است باعث شل شدن اتصالات شود. بازبینی کابل‌ها و کانکتورها از بروز افت ولتاژ جلوگیری می‌کند.
تأثیر باران و برف بر عملکرد سیستم
برف سنگین ممکن است به سازه یا پنل آسیب بزند اگر زاویه نصب کم باشد. بهتر است زاویه نصب در مناطق سردسیر بیشتر از ۴۵ درجه در نظر گرفته شود تا برف سریع‌تر از سطح پنل‌ها سر بخورد.
بارش باران پس از دوره‌های خشک، معمولاً مفید است زیرا گرد و غبار را شسته و باعث افزایش بازده سیستم می‌شود.
آیا نیاز به باتری در زمستان بیشتر است؟
بله. در روزهایی که تابش کمتر و مصرف برق بیشتر است (به‌ویژه برای گرمایش و روشنایی)، استفاده از سیستم‌های هیبریدی با باتری توصیه می‌شود. این باتری‌ها انرژی تولیدی روزهای آفتابی را ذخیره کرده و در شب یا روزهای ابری قابل استفاده می‌سازند.
نگهداری سیستم در فصول سرد
-
بازرسی سالیانه پنل‌ها و ساختار نگهدارنده
-
کنترل ولتاژ خروجی در روزهای مختلف
-
اطمینان از عملکرد صحیح اینورتر و کنترلر شارژ
-
تمیزکاری منظم سطح شیشه پنل‌ها برای جلوگیری از کاهش جذب نور
جمع بندی
کاهش بازدهی پنل خورشیدی در زمستان پدیده‌ای طبیعی است که به دلیل زاویه پایین تابش، کوتاه‌تر بودن روز و شرایط جوی رخ می‌دهد. با این حال، پنل‌ها در هوای سرد راندمان ذاتی بهتری دارند و می‌توان با تنظیم زاویه نصب، تمیز نگه‌داشتن پنل‌ها و استفاده از فناوری‌های جدید، عملکرد سیستم را تا حد زیادی بهبود داد. انرژی خورشیدی منبعی پایدار است که با نگهداری صحیح، حتی در فصل زمستان نیز می‌تواند به‌صورت قابل اعتماد برق تولید کند.
