بررسی عملکرد پنل های خورشیدی در حالت های مختلف نصب به منظور جذب بهینه انرژی (مطالعه موردی: دشت مشهد)

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.