بررسی عملکرد پنل های خورشیدی در حالت های مختلف نصب به منظور جذب بهینه انرژی (مطالعه موردی: دشت مشهد)
چکیده
یکی از روشهای جذب بیشتر تابش توسط پنلهای فتوولتاییک، قرار دادن آنها در یک موقعیت بهینه از لحاظ شیب و جهت میباشد، به طوریکه پرتوهای خورشید تا حد امکان در اکثر مواقع بر سطح آنها عمود باشند. در تحقیق حاضر شیب بهینه ی نصب پنلهای فتوولتاییک برای شهر مشهد با عرض جغرافیایی 36/16 درجه شمالی به کمک مدل ریاضی لیو و جردن برای پیشگویی تابش در سطوح شیبدار محاسبه شد. دادههای تابش در سطح افق، برای سه سال متوالی از اداره هواشناسی مشهد اخذ شد و برای هر ماه یک میانگین روزانه تابش بهدست آمد. به کمک مدل ریاضی مذکور و محاسبه ی پارامترهای مورد نیاز، مقادیر شیب بهینه در هر ماه محاسبه شد. بر پایه ی محاسبات تئوری صورت گرفته، آزمایشات میدانی برای مقایسه بین میزان تابش دریافتی توسط پنل، دمای پنل و توان خروجی آن در سه حالت نصب به¬صورت شیب بهینه ی ماهیانه، فصلی و سالیانه صورت گرفت. چهار ماه از سال که هر کدام در یکی از فصول سال واقع شدهاند برای انجام داده برداریها انتخاب شد. موقعیت بهینه ی سالیانه برای نصب پنلهای فتوولتاییک در شهر مشهد، شیب 30 درجه رو به جنوب بهدست آمد. نتایج نشان داد که توان خروجی پنلهای فتوولتاییک با افزایش تابش ورودی به آن و کاهش دمای پنل، افزایش می یابد. محاسبات نشان داد، برای دریافت بیشترین تابش خورشیدی در شهر مشهد، با در نظر گرفتن جنبه اقتصادی، بهتر است شیب پنلهای فتوولتاییک دو بار در سال تغییر کند. بدین صورت که در فصل بهار و تابستان از شیب 10 درجه و در فصل پاییز و زمستان از شیب 50 درجه استفاده شود. در این صورت کل انرژی دریافتی سالیانه توسط پنل به میزان 6/3 درصد نسبت به حالت بهینه ی سالیانه(30 درجه) افزایش مییابد. همچنین در این تحقیق یک مکانیزم مکانیکی نیمه خودکار برای تغییر شیب بین این دو حالت برای مناطق کشاورزی دور افتاده طراحی و ساخته شد تا با سهولت بیشتری تغییر وضعیت پنل امکان پذیر باشد.