هر پنل خورشیدی چقدر فضا اشغال می کند؟

یکی از مهم ترین چالش های پیش رو برای احداث نیروگاه خورشیدی خانگی یا صنعتی، برآرود فضای مورد نیاز جهت نصب پنل خورشیدی است. هر پنل خورشیدی متناسب با توان و تکنولوژی دارای ابعاد مشخص است که باید از کاتالوگ پنل خورشیدی آن را مشاهده نمود. برای مثال یک پنل خورشیدی 620 وات دارای ابعاد 2278 میلی متر در 1133 میلی متر است و مساحت آن 2.58 متر مربع است اما در مقابل پنل 720 وات دارای ابعادی برابر با 2384 در 1302 میلی متر است و مساحتی برابر با 3.1 متر مربع را اشغال می کند. هر دو پنل تقریبا نسبت به توان خروجی که دارند مساحت یکسانی را اشغال می کنند به طوری که در یک نیروگاه با پنل 620 وات تقریبا هر متر مربع 240 وات و در نیروگاه با پنل 720 وات هر متر مربع 232 وات توان در اختیار ما قرار می دهد. این مقدار توان کاملا وابسته به راندمان پنل خورشیدی است و هر چه راندمان پنل خورشیدی بیشتر باشد، ابعاد آن کوچکتر و در مساحت کمتر توان بیشتری در اختیار نیروگاه قرار می دهد. برای آشنایی بیشتر می توانید به نوشته راندمان پنل خورشیدی مراجعه نمایید.

استاندارد ابعاد پنل خورشیدی

هر چه تکنولوژی ساخت سلول خورشیدی پیشرفته تر می شود، راندمان پنل خورشیدی افزایش می یابد و در مقابل ابعاد آن به نسبت توان خروجی کوچکتر می شود. در گذشته نه چندان دور هر پنل خورشیدی در ابعاد یک متر مربع تنها قادر به تولید حدود 100 وات انرژی الکتریکی بود که در حال حاضر با پیشرفت تکنولوژی و ساخت سلول های خورشیدی با تکنولوژی های جدید تر راندمان حوالی 24 درصد است و سلول هایی با توان 200 تا 250 وات در هر متر مربع به تولید انبوه رسیده است.

در حال حاضر دو استاندارد سلول 182 میلی متری و 210 میلی متری نسبت به بقیه سلول های خورشیدی بیشتر مورد استفاده قرار می گیرد که استاندارد 182 میلی متری مناسب ساخت پنل خورشیدی 580 تا 625 وات است که ابعاد این پنل خورشیدی 2278 در 1133 میلی متر است و سلول 210 میلی متری مناسب پنل خورشیدی 660 تا 730 وات است که ابعاد این پنل خورشیدی نیز 2384 در 1302 میلی متر است که به طور معمول در مصارف خانگی به دلیل ابعاد بهینه از پنل های 600 تا 620 وات استفاده می شود و برای مصارف صنعتی و مزرعه های خورشیدی از پنل 700 تا 720 وات استفاده می شود.

سازه نگهدارند پنل خورشیدی (استراکچر پنل خورشیدی)

جهت نصب هر پنل خورشیدی بر روی بام یا شیروانی یا زمین باید از استراکچر پنل خورشیدی استفاده نمود. این سازه ها از جنس فولاد با پوشش آبکاری گالوانیزه گرم هستند و پنل خورشیدی را فیکس در یک جهت و زاویه مشخص ثابت نگه می دارد. ابعاد نهایی پنل خورشیدی باید متناسب با سازه در نظر گرفته شود. سازه خورشیدی به طور معمول به صورت یک ردیفه و دو ردیفه تولید می شوند و سایز پنل خورشیدی مجاز آن توسط سازنده مشخص می شود. برای مثال یک سازه 5 پنل یک ردیف مناسب پنل خورشیدی 620 وات دارای طول 5.9 متر و عرض حدودی 2 متر است. این ابعاد متناسب با سازه استاندارد پس از نصب پنل است و علت اینکه عرض آن کمتر از طول پنل خورشیدی در نظر گرفته شده است این است که پنل با زاویه 30 درجه روی آن نصب شده که سایه پنل روی سطح زمین برابر با 2 متر محاسبه می شود. منظور از سایه در اینجا، فضای اشغال شده توسط محور افق است و نه سایه واقعی ناشی از تابش نور خورشید.

سایه اندازی سازه پنل خورشیدی

اصلی ترین و مهم ترین پارامتر در جهت برآورد ابعاد هر نیروگاه خورشیدی، محاسبه سایه اندازی ردیف جلویی پنل خورشیدی بر روی ردیف عقبی است. به طوری که باید متناسب با عرض جغرافیایی و زاویه نصب پنل خورشیدی، حداکثر سایه اندازی از طلوع آفتاب تا غروب آفتاب را محاسبه نماییم اما این مقدار در ساعات اولیه روز و پایانی تابش، زیاد بوده و توان خروجی پنل خورشیدی نیز در این ساعات اندک است. به همین دلیل بهترین رنج تولید توان را می توان در ساعات 8 صبح تا 4 بعد از ظهر یا سختگیرانه تر از ساعت 10 صبح تا 2 بعد از ظهر برآورد نمود.

طبق محاسبات صورت گرفته برای ایران به طور معمول حداکثر سایه در ساعات بهینه روز برابر است با دو برابر ارتفاع سازه جلویی که اگر سازه عقبی را با این فاصله از سازه جلویی قرار دهیم می توانیم توان بهینه ای را از پنل خورشیدی دریافت نماییم و در این صورت فضا نیز به صورت بهینه مورد استفاده قرار گرفته است.

برآورد حدودی فضای یک نیروگاه خورشیدی

به عنوان مثال فرض کنیم که قصد احداث یک نیروگاه خورشیدی با پنل های 620 وات را داریم و عرض بام قابل احداث 10 متر است. همچنین این بام دارای جان پناه 1 متری از هر طرف است. با توجه به اینکه این جانپناه می تواند طبق صحبت قبلی تا 2 برابر سایه اندازی کند بنابر این عرض مفید ما 6 متر خواهد بود. هر پنل 620 وات دارای عرضی در حدود 1133 میلی متر است که 20 میلی متر نیز بادخور کلمپ آلمینیومی برای اتصال پنل به سازه در نظر گرفته می شود. در فضای 6 متر ما تنها می توانیم 5 عدد پنل خورشیدی 620 وات را کنار یکدیگر قرار دهیم که در این صورت طول سازه برابر با 5770 میلی متر می شود که کوچکتر از عرض مفید بام ساختمان می شود.

از طرفی فضای اشغال شده پنل خورشیدی بر روی سطح زمین با توجه به اینکه طول پنل 2278 میلی متر است و زاویه نسبت به سطح زمین 30 درجه در نظر گرفته شده است برابر است با حدود 2 متر که در این صورت یک سازه 5 پنل خورشیدی یک ردیف دارای طول 5.8 متر و عرض 2 متر است که مساحت آن برابر با 11.6 متر مربع محاسبه می شود. در این مساحت 5 پنل خورشیدی 620 وات معادل 3.1 کیلووات نصب شده که هر کیلووات 3.7 متر مربع فضا اشغال نموده است.

اما این محاسبه زمانی به خطا می خورد که نیروگاه بیش از یک ردیف باشد. به عنوان مثال اگر یک ردیف دیگر نیز از این سازه پشت سازه جلویی قرار بگیرد، دیگر فضای اشغال شده دو برابر نخواهد شد بلکه باید اثر سایه نیز در چیدمان نیروگاه خورشیدی در نظر گرفته شود.

با توجه به اینکه طول پنل خورشیدی برابر با 2278 میلی متر است و زاویه نسبته به سطح زمین 30 درجه در نظر گرفته شده است، در صورتی که فرض کنیم لب پنل دقیقا روی سطح زمین قرار گرفته است، ارتفاع پنل برابر با 1.13 متر از سطح زمین بالا می آید بنابر این سازه پشتی باید دقیقا دو برابر یعنی معادل 2.26 متر از سازه جلویی فاصله داشته باشد که این فضای اشغال شده برابر با 13.1 متر مربع است.

بنابر این هر سازه 11.6 متر مربع فضا اشغال می کند و فضای امن سایه اندازی 13.1 متر مربع و برای یک نیروگاه با دو ردیف سازه فضای اشغال شده 36.3 متر مربع است که در آن 10 عدد پنل خورشیدی 620 وات معادل 6.2 کیلووات نصب شده است و در این حالت می توان گفت هر کیلووات 5.85 متر فضا اشغال نموده است.

در این حالت هر ردیف پنل خورشیدی به نیروگاه اضافه شود فضای اشغال شده بیشتر می شود و این عدد تا 8 متر مربع به ازای هر کیلووات افزایش می یابد.

به منظور تخمین حدود برای اجرای نیروگاه خورشیدی به طور معمول در شرایط سایه اندازی متفاوت و به منظور یک تخمین حدودی توصیه می شود هر کیلووات از نیروگاه خورشیدی را برابر 10 متر مربع در نظر بگیرید تا سایر شرایط سایه اندازی نیز در آن دیده شود. این تخمین مربوط به نیروگاه های بزرگ بوده و برای نیروگاه خورشیدی کوچک توصیه می شود به صورت دستی سایه اندازی و ظرفیت محاسبه شود.

امیدوارم که این نوشته براتون مفید بوده باشه و برای مطالعه مطالب آموزشی مرتبط می توانید به وبلاگ تجهیزسولار مراجعه نمایید.