تولید برق با پنل خورشیدی در هوای ابری و بارانی
انرژی خورشیدی یکی از مهمترین منابع انرژی پاک و تجدیدپذیر در دنیا است که با کمک پنل خورشیدی به برق خورشیدی تبدیل میشود و میتواند بخش زیادی از مصرف برق خانه و کسبوکار را تأمین کند. یکی از سوالهای رایج کاربران این است که آیا پنلهای خورشیدی در روزهای ابری و بارانی هم برق تولید میکنند یا فقط در روزهای آفتابی کارایی دارند؟
بازده پنل خورشیدی در هوای ابری و بارانی
برخلاف تصور اشتباه رایج، پنل خورشیدی فقط به وجود نور خورشید نیاز دارد، نه لزوماً تابش مستقیم و شدید آن؛ بنابراین حتی در هوای ابری، بارانی و برفی هم میزان مشخصی برق تولید میشود، هرچند بازده آن نسبت به روزهای آفتابی کمتر است. در این مقاله بررسی میکنیم میزان تولید برق پنل خورشیدی در روزهای ابری، بارانی، برفی و حتی شب چقدر است، چه عواملی روی بازده آن تأثیر میگذارند و با چه راهکارهایی میتوان بازده سیستم خورشیدی را در هوای ابری افزایش داد تا حداکثر استفاده از انرژی خورشید در تمام روزهای سال ممکن شود.
نحوه عملکرد پنلهای خورشیدی در روزهای ابری
پنل خورشیدی یک دستگاه تولید برق خورشیدی است که با استفاده از نور خورشید انرژی الکتریکی تولید میکند. هر پنل از لایههای متعدد سلول فتوولتائیک (PV) تشکیل شده که معمولاً از سیلیکون ساخته میشوند. وقتی نور خورشید به این سلولها برخورد میکند، الکترونها به حرکت درمیآیند و در نهایت یک جریان الکتریکی ⚡️ تولید میشود.
در واقع هر نوع نوری که به سطح پنل برسد، میتواند باعث تولید برق شود. پنلهای خورشیدی از دو نوع تابش خورشیدی استفاده میکنند:
☀️ تابش مستقیم خورشید
در روزهای صاف و آفتابی، نور خورشید بدون مانع به پنل میرسد و بیشترین انرژی خورشیدی را تأمین میکند. در این حالت، بیشترین راندمان پنل خورشیدی به دست میآید.
☁️ تابش پراکنده در هوای ابری
زمانی که نور خورشید از میان ابرها، گرد و غبار و جو پراکنده میشود، به صورت غیرمستقیم به پنل میرسد. در روزهای کاملاً ابری، تقریباً تمام نوری که پنل دریافت میکند از همین تابش پراکنده است. پنلهای خورشیدی مدرن طوری طراحی شدهاند که بتوانند این نور پراکنده را هم به شکل مؤثر جذب کرده و برق تولید کنند، هرچند قدرت آن کمتر از نور مستقیم است.
بنابراین برای کار کردن سیستم خورشیدی، فقط به نور شدید و مستقیم خورشید نیاز نیست؛ نور غیرمستقیم در روزهای ابری نیز باعث تولید انرژی میشود. به همین دلیل، پنل خورشیدی با راندمان بالا گزینهای عالی برای شهرها و مناطقی است که بخش زیادی از سال هوای ابری دارند.
در نتیجه، پنلهای خورشیدی در هوای ابری هم کار میکنند اما میزان برق تولیدی آنها به شدت به تراکم و ضخامت ابرها بستگی دارد؛ هرچه آسمان ابریتر باشد، توان خروجی کمتر خواهد شد، اما تولید برق کاملاً متوقف نمیشود. 🌦️⚡️
🌥️ میزان تولید انرژی پنلهای خورشیدی در هوای ابری
پنل خورشیدی در روزهای آفتابی و هنگام تابش مستقیم خورشید بالاترین راندمان را دارد، اما در هوای ابری هم کاملاً از کار نمیافتد و همچنان برق تولید میکند؛ فقط میزان خروجی آن بسته به وضعیت آسمان تغییر میکند.
🌤️ ابرهای نازک و پراکنده
وقتی فقط چند تکه ابر نازک در آسمان باشد، میزان تولید برق پنل خورشیدی میتواند حدود ۷۰ تا ۹۰٪ ظرفیت بهینه باقی بماند.
☁️ آسمان کاملاً ابری بدون باران شدید
اگر آسمان پوشیده از ابر باشد اما ابرها خیلی ضخیم یا بارانی نباشند، بازده سیستم خورشیدی معمولاً به حدود ۴۰ تا ۷۰٪ ظرفیت اسمی کاهش مییابد.
⛈️ ابرهای تیره، بارانی و هوای طوفانی
در بدترین شرایط، یعنی آسمان پر از ابرهای سیاه بارانی و طوفان، تولید برق میتواند به حدود ۱۰ تا ۳۰٪ ظرفیت اسمی برسد. مثلاً در یک آزمایش واقعی، یک سیستم خورشیدی ۵.۴ کیلوواتی در روز کاملاً ابری و بارانی، در بعضی ساعات فقط چند صد وات برق تولید کرده است.
🌡️ تأثیر دما بر راندمان پنل خورشیدی
نکته مهم این است که روز آفتابی و خیلی گرم لزوماً به معنی بیشترین تولید برق نیست. وقتی دمای سطح پنل خورشیدی از حدود ۲۵ درجه سانتیگراد بالاتر میرود، خروجی و راندمان پنل بهتدریج کاهش پیدا میکند. یعنی در هوای بسیار گرم، با وجود آفتاب شدید، ممکن است برق کمتری نسبت به دمای معتدل تولید شود.
✅ جمعبندی: آیا پنل خورشیدی در شهرهای ابری هم ارزش نصب دارد؟
🌦️ با توجه به اینکه پنلهای خورشیدی میتوانند در طیف وسیعی از شرایط آبوهوایی از جمله هوای ابری، بارانی و حتی سرد کار کنند و در عین حال در گرمای زیاد کمی افت راندمان داشته باشند، میتوان گفت:
حتی در مناطق ابری هم نصب سیستم خورشیدی توجیهپذیر و مقرونبهصرفه است، بهشرط طراحی اصولی و انتخاب پنل خورشیدی با راندمان بالا
🌍 بررسی بازدهی پنلهای خورشیدی در ابریترین نقاط دنیا
وقتی صحبت از هوای ابری و بارانی میشود، معمولاً همه یاد انگلستان و بریتانیا میافتند؛ جایی که بخش زیادی از سال آسمان پوشیده از ابر است. به همین دلیل، این کشور یکی از بهترین نمونهها برای بررسی میزان تولید برق پنلهای خورشیدی در هوای ابری محسوب میشود.
طبق آمار و گزارشهای رسمی، در بریتانیا انرژی تولید شده توسط پنلهای خورشیدی با میانگین پوشش ابری ماهانه مقایسه شده است. در این نمودار:
🔵 خط آبی نشاندهندهی میانگین میزان ابر در هر ماه است.
📊 نمودار میلهای مقدار انرژی خورشیدی تولید شده در هر ماه را نشان میدهد.
نکته جالب اینجاست که با وجود اینکه مثلاً در ماه مارس تعداد ساعات ابری بسیار زیاد است، اما میزان انرژی خورشیدی تولید شده در این ماه در کمترین مقدار خود قرار ندارد و حتی نسبت به ماههای زمستانی وضعیت بهتری دارد.
✅ راندمان پنلهای خورشیدی در ماههای ابری آنقدرها هم پایین نیست و حتی در کشورهایی با آبوهوای غالباً ابری مانند بریتانیا، همچنان میتوان تولید قابل توجهی برق خورشیدی داشت. این موضوع نشان میدهد که نصب پنل خورشیدی در مناطق ابری هم توجیهپذیر و کاربردی است.
علت تفاوت راندمان پنلهای خورشیدی در شرایط آبوهوایی مختلف
راندمان و عملکرد پنل خورشیدی در روزهای آفتابی، ابری، بارانی و حتی مهآلود یکسان نیست و چند عامل اصلی بهطور مستقیم روی تولید برق خورشیدی تأثیر میگذارند:
☀️ ۱. تأثیر فناوری پنل بر میزان جذب نور خورشید
نوع پنل خورشیدی نقش مهمی در بازده سیستم خورشیدی در هوای ابری دارد:
پنل خورشیدی مونوکریستال
این نوع پنلها راندمان بالاتری دارند و نسبت به پنلهای پلیکریستال حدود ۱۵ تا ۲۰ درصد انرژی بیشتری از نور پراکنده و غیرمستقیم جذب میکنند.
-
ساختار آنها از یک کریستال سیلیکونی واحد تشکیل شده است.
-
این ساختار منظم باعث میشود الکترونها آزادانهتر حرکت کنند و در نتیجه برق بیشتری تولید شود.
به همین دلیل، برای مناطقی با هوای ابری و نیمهابری، استفاده از پنل مونوکریستال با راندمان بالا انتخاب هوشمندانهتری است.
🌥️ ۲. تغییر کیفیت نور خورشید در اثر ابرها و موانع
وقتی آسمان ابری میشود، فقط شدت نور کم نمیشود؛ بلکه کیفیت و طیف نور خورشید هم تغییر میکند:
-
ابرها بخشی از طول موجهای نور خورشید را فیلتر میکنند.
-
در عین حال به برخی طول موجها اجازه عبور میدهند.
این تغییر طیف باعث میشود که توان ورودی به پنل خورشیدی تغییر کند و در نتیجه راندمان تولید برق در هوای ابری متفاوت از روزهای کاملاً آفتابی باشد.
⚡ ۳. کاهش کارایی اینورتر در نور کم خورشید
اینورتر خورشیدی وظیفه تبدیل برق تولیدی پنلها از جریان مستقیم (DC) به جریان متناوب (AC) قابل استفاده در خانه و شبکه را بر عهده دارد. اما:
-
وقتی بهخاطر ابرها، خروجی پنل خورشیدی خیلی کاهش پیدا میکند،
-
توان تولیدی پنلها به زیر یک آستانه مشخص میرسد،
-
در این شرایط، اینورتر با راندمان پایینتر کار میکند.
در نتیجه، هم خروجی مفید سیستم خورشیدی کم میشود و هم کاهش نور خورشید و هم راندمان اینورتر با هم باعث افت بیشتر عملکرد کل سیستم میشوند.
🌦️ تفاوت راندمان پنل خورشیدی در هوای آفتابی و ابری فقط به میزان نور خورشید مربوط نیست؛ بلکه نوع پنل (مونو یا پلی)، تغییر طیف نور توسط ابرها و کارایی اینورتر خورشیدی در نور کم همگی با هم تعیین میکنند که سیستم در هر شرایط آبوهوایی چقدر برق تولید کند.
اثر لبه ابر (Cloud Edge Effect) و تأثیر آن بر بازده پنلهای خورشیدی
بسیاری فکر میکنند که در هوای نیمهابری همیشه بازده پنل خورشیدی کمتر از یک روز کاملاً آفتابی است، اما واقعیت این است که در بعضی شرایط، آسمان نیمهابری حتی میتواند تولید برق خورشیدی را برای چند لحظه از یک روز آفتابی هم بیشتر کند. این پدیده که با نام اثر لبه ابر یا Cloud Edge Effect شناخته میشود، یکی از جذابترین اتفاقات در دنیای انرژی خورشیدی است.
🌤️ اثر لبه ابر چگونه باعث افزایش تولید برق خورشیدی میشود؟
هنگامی که خورشید از پشت لبه یک ابر در حال حرکت ظاهر میشود، قطرات ریز آب و بلورهای یخ موجود در لبه ابر مانند یک عدسی بزرگ عمل میکنند. این ساختار طبیعی باعث متمرکز شدن و تقویت نور خورشید روی سطح پنلهای خورشیدی میشود. در این لحظه، شدت تابش خورشیدی که به پنل میرسد، برای مدت کوتاهی بیشتر از حالت عادی در یک آسمان صاف است و نتیجه آن، افزایش ناگهانی خروجی برق پنلهای خورشیدی است.
⚡ میزان افزایش بازده پنل خورشیدی در اثر لبه ابر چقدر است؟
بر اساس نتایج برخی تحقیقات و اندازهگیریها:
-
هنگام عبور خورشید از لبه یک ابر، خروجی پنل خورشیدی میتواند تا حدود ۴۷٪ بیشتر از حالت عادی شود.
-
در شرایطی که خورشید از بین دو ابر عبور میکند، این افزایش توان حتی میتواند به حدود ۶۳٪ نیز برسد.
البته این افزایش تولید برق، موقتی و وابسته به موقعیت خورشید و ابر است و فقط چند دقیقه یا حتی چند ثانیه طول میکشد.
🌈 چرا اثر لبه ابر برای سیستمهای خورشیدی مهم است؟
هرچند اثر لبه ابر دائمی نیست، اما نشان میدهد که تولید انرژی خورشیدی در هوای متغیر و نیمهابری همیشه به معنای کاهش بازده نیست. در برخی لحظات، آسمان نیمهابری میتواند باعث:
✅ افزایش لحظهای بازده پنل خورشیدی
✅ بهبود میانگین تولید روزانه برق خورشیدی
✅ نمایش نقش شگفتانگیز شرایط جوی در عملکرد سیستمهای خورشیدی
🌤️ این پدیده ثابت میکند که روزهای نیمهابری لزوماً بدترین حالت برای سیستم خورشیدی نیستند و حتی میتوانند در برخی لحظات، بیشترین توان تولیدی پنل خورشیدی را رقم بزنند.
☁️⚡ چگونه در روزهای ابری راندمان پنل خورشیدی را به حداکثر برسانیم؟
حالا که میدانیم پنلهای خورشیدی در هوای ابری هم برق تولید میکنند، نوبت این است که ببینیم چطور میتوان در چنین روزهایی بیشترین بازده را از سیستم خورشیدی گرفت. میزان استفادهی بهینه از پنلها در روزهای ابری به چند عامل کلیدی بستگی دارد؛ از جمله نوع پنل خورشیدی (مثل پنل مونوکریستال راندمان بالا)، استفاده از باتری خورشیدی برای ذخیره برق مازاد در روزهای آفتابی، تمیز نگه داشتن سطح پنلها و موقعیت و زاویه نصب پنل خورشیدی نسبت به خورشید.
برای حداکثر کردن راندمان در هوای ابری، معمولاً این نکات توصیه میشود:
🔧 استفاده از پنلهای مونوکریستال با راندمان بالا در نور کم و پراکنده
🔋 بهکارگیری باتری خورشیدی جهت ذخیرهسازی انرژی روزهای آفتابی برای مصرف در روزهای ابری
🧽 تمیز کردن منظم پنل خورشیدی برای جلوگیری از کاهش جذب نور بهخاطر گردوغبار و آلودگی
📐 تنظیم زاویه و جهت مناسب پنلها متناسب با موقعیت جغرافیایی و حداکثر تابش سالانه
📊 استفاده از سیستم مانیتورینگ و کنترل هوشمند برای مدیریت بهتر مصرف و تولید انرژی
در نظر گرفتن این نکات و استفاده از استراتژیهای هوشمندانه و فناوریهای پیشرفته انرژی خورشیدی، کمک میکند حتی در شرایط آبوهوایی متغیر و روزهای ابری هم تولید انرژی پایدار داشته باشید، بازده سیستم خورشیدی را بهطور قابل توجهی افزایش دهید و یک سیستم خورشیدی قابل اعتماد برای هوای ابری در اختیار داشته باشید.
