وقتی به نقشه تابش خورشیدی ایران نگاه میکنیم، کشورمان را پهنهای زرخیز از منظر انرژی فتوولتائیک مییابیم که به طور متوسط بین ۴.۵ تا ۵.۵ کیلوواتساعت بر مترمربع در روز تابش دارد. این پتانسیل بالا، بسیاری از سرمایهگذاران را ترغیب میکند تا پس از عبور از بوروکراسی اداری و ثبتنام در سامانه مهر ساتبا (که جزئیات آن در مقاله [راهنمای تصویری ثبتنام در سامانه مهر ساتبا] تشریح شد)، به دنبال خرید زمین و احداث نیروگاه بروند.
اما انتخاب لوکیشن پروژه، حیاتیترین تصمیم مهندسی شماست. برخلاف تصور عموم، بیابانهای فوقالعاده داغ جنوب یا دشتهای سوزان خوزستان، بهشت نیروگاههای خورشیدی نیستند. کلید معما در یک پارامتر فیزیکی به نام راندمان پنل در گرما نهفته است. در این مقاله علمی، بهترین استانهای ایران برای نیروگاه خورشیدی را کالبدشکافی میکنیم.
۱. راز فیزیکی ضریب دما (Temperature Coefficient): چرا گرما راندمان را میکشد؟
بسیاری از مردم «نور آفتاب» را با «گرمای آفتاب» اشتباه میگیرند. پنلهای خورشیدی با فوتونهای نور برق تولید میکنند، نه با حرارت محیط. در واقع، حرارت یک عامل کاهنده و فرساینده برای سلولهای سیلیکونی است.
تمام پنلهای خورشیدی در شرایط استاندارد آزمایشگاهی (STC) یعنی در دمای محیطی ۲۵ درجه سانتیگراد تست میشوند و توان نامی آنها (مثلاً ۶۲۰ وات) ثبت میگردد. در برگه مشخصات فنی هر پنل، گزینهای به نام ضریب دمای توان قید شده است که معمولاً عددی بین ۰.۳۵- تا ۰.۴- درصد بر درجه سانتیگراد است.
- معنی این عدد چیست؟ به ازای هر یک درجه سانتیگراد افزایش دمای سلول از مرز ۲۵ درجه، توان خروجی پنل حدود ۰.۴ درصد افت میکند.
- تحلیل فاجعه در اهواز: در یک روز داغ تابستانی در اهواز یا کویر لوت، دمای هوا به ۵۰ درجه میرسد. در این حالت، دمای خود سلولهای سیلیکونی زیر آفتاب به راحتی از ۷۵ درجه سانتیگراد عبور میکند. این یعنی ۵۰ درجه بالاتر از حد استاندارد آزمایشگاه!
- در این شرایط، نیروگاه شما ناگهان ۲۰ درصد از کل توان نامی خود را فقط به خاطر حرارت محیط از دست میدهد! این افت شدید، پایداری اتصالات تابلو برق (مشروح در مقاله [چکلیست تجهیزات تابلو برق حفاظتی]) را نیز به چالش میکشد.
۱. استان کرمان (بهشت سولار ایران)
کرمان، به ویژه مناطقی مانند رفسنجان و سیرجان، بالاترین چگالی تابش را در ایران دارند و به دلیل ارتفاع بالا از سطح دریا، آب و هوای آنها در بخشهای زیادی از سال خنک است. افت توان ناشی از ضریب دما در کرمان بسیار ناچیز است.
۲. استان اصفهان و یزد
مناطق مرکزی ایران علاوه بر تعداد روزهای آفتابی بسیار بالا در سال (بیش از ۳۰۰ روز)، بستر جغرافیایی همواری دارند. اصفهان به دلیل اراضی مسطح و دسترسی به خطوط انتقال، پتانسیل فوقالعادهای برای نیروگاههای مگاواتی دارد.
۳. استان آذربایجان شرقی (تبریز) و مناطق کوهستانی
شاید تعجب کنید، اما مناطقی مانند تبریز به دلیل زمستانهای سرد و تابستانهای معتدل، راندمان لحظهای بسیار بالایی در فصول بهار و تابستان ثبت میکنند. درست است که تعداد روزهای آفتابی تبریز کمتر از یزد است، اما در روزهای آفتابی، کمترین میزان افت ناشی از ضریب دما به پنلها تحمیل میشود. سلولها خنک میمانند و ولتاژ استرینگ در بالاترین سطح کارکرد اینورتر قرار میگیرد (بررسی اینورترها در مقاله [معرفی ۳ نرمافزار برتر مانیتورینگ آنلاین]).
۳. تحلیل بهترین استانهای ایران برای نیروگاه خورشیدی
1.مناطق مرتفع مرکزی و جنوب شرقی (کرمان، یزد، اصفهان، فارس):اقلیم اول.
وضعیت پتانسیل: فوقالعاده عالی (رتبه ۱ ایران).
مشخصه فنی: تابش دائم، رطوبت نزدیک به صفر، ارتفاع بالا از سطح دریا و عملکرد بهینه ضریب دمایی پنلها.
2.نوار کوهستانی و سردسیر (آذربایجان، همدان، زنجان، کردستان):اقلیم دوم.
وضعیت پتانسیل: بسیار خوب و بهینه.
مشخصه فنی: راندمان ولتاژ خیرهکننده به دلیل خنک بودن سلولها. تنها چالش، زاویه شیب استراکچرها برای زمستان و برفروبی دورهای است.
3.مناطق فوقالعاده داغ و بیابانی (خوزستان، بوشهر، هرمزگان، سیستان پایین):اقلیم سوم.
وضعیت پتانسیل: متوسط همراه با ریسکهای فنی بالا.
مشخصه فنی: تابش بسیار بالا است اما ضریب دما راندمان را سرکوب میکند. همچنین رطوبت و شرجی بالا در خط ساحلی، پدیده خورگی اتصالات را تشدید کرده و به غبارزدایی مداوم نیاز دارد (مطابق اصول مشروح در مقاله [چطور پنلهای خورشیدی را تمیز کنیم؟]).
4.حاشیه دریای خزر (گیلان و مازندران):اقلیم چهارم.
وضعیت پتانسیل: ضعیف (غیراقتصادی برای نیروگاههای بزرگ).
مشخصه فنی: تعداد روزهای ابری بسیار زیاد و رطوبت اشباع بالا، پتانسیل تولید فتوولتائیک را به حداقل میرساند. در این مناطق، پکیجهای مستقل از شبکه کوچک صرفاً برای رفع نیازهای پایه ویلاها پیشنهاد میشود (مشروح در مقاله [راهنمای احداث نیروگاه خورشیدی ۵ کیلوواتی برای باغ و ویلا]).
جدول خلاصه مقایسه پارامترهای اقلیمی استانهای نمونه در تولید سولار
| نام استان / منطقه نمونه | میانگین روزهای آفتابی | وضعیت اثرگذاری ضریب دما | چالش اصلی محیطی | نمره پتانسیل فیزیکی |
| کرمان | بیش از ۳۲۰ روز | بسیار ناچیز (به دلیل ارتفاع) | طوفان شن و غبار محلی | ۲۰ از ۲۰ |
| آذربایجان شرقی | حدود ۲۶۰ روز | ایده آل (کمترین افت حرارتی) | بارش برف و زاویه تابش زمستان | ۱۷ از ۲۰ |
| خوزستان (اهواز) | بیش از ۳۰۰ روز | بسیار شدید (تا ۲۲٪ افت توان) | گرمای مفرط، شرجی و ریزگردها | ۱۲ از ۲۰ |
| مازندران | کمتر از ۱۸۰ روز | ناچیز | ابرناکی مداوم و رطوبت بالا | ۸ از ۲۰ |
۴. مهندسی معکوس اقلیم؛ چطور اثر گرما را خنثی کنیم؟
اگر شما در یک اقلیم داغ (مانند هرمزگان یا خوزستان) مالک زمین هستید و قصد احداث نیروگاه را دارید، نباید ناامید شوید. مهندسان فتوولتائیک با استفاده از ۳ ترفند طراحی، اثر راندمان پنل در گرما را به حداقل میرسانند:
- انتخاب پنلهای با فناوری N-Type (مانند TOPCon): پنلهای نسل جدید N-Type ضریب دمای بسیار بهتری (حدود ۰.۳- درصد) نسبت به پنلهای قدیمی P-Type دارند و در مناطق داغ برق بیشتری تولید میکنند.
- افزایش ارتفاع استراکچر از کف سقف: در زمان طراحی سازه پایهها (که متریال گالوانیزه آن در مقاله [انواع استراکچر نیروگاه خورشیدی] وزنکشی شد)، فاصله پنل تا کف پشتبام را افزایش میدهند تا جریان هوا (تهویه طبیعی) پشت پنلها برقرار شده و دمای سلولها کاهش یابد.
- انتخاب اینورترهای با قابلیت دِریتینگ (Derating) بالا: اینورتر باید در فضایی سایه و دارای تهویه نصب شود تا حرارت محیطی، سبب افت کارکرد قطعات الکترونیکی آن و بروز خطاهای مکرر (که فرآیند رفع آنها در مقاله [راهنمای عیبیابی نیروگاه خورشیدی] تشریح شد) نگردد.
جمعبندی؛ بهترین استانهای ایران برای نیروگاه خورشیدی: پیوند جغرافیا و اقتصاد در صنعت سولار
درک درست از اثر ضریب دما و تحلیل نقشه تابش خورشیدی ایران، تضمینکننده پایداری لایه محاسبات مالی و فرمول تعدیل درآمد شما در موافقتنامههای ۲۰ ساله ساتبا است (همانطور که در مقاله تحلیلی [راهنمای جامع فرمول تعدیل ساتبا] پلتفرم مالی سیستم را بررسی کردیم). انتخاب بهترین استانهای ایران برای نیروگاه خورشیدی، یعنی تولید کیلوواتساعتهای بیشتر با تجهیزات یکسان و این یعنی بازگشت سرمایه سریعتر و سودآوری خالص بالاتر.
برای مرور جامع مبانی طراحی مهندسی، زوایای بهینه استقرار پنلها در اقلیمهای مختلف ایران و استانداردهای کلان بهرهبرداری، مطالعه مقاله پیلار مرجع یعنی [راهنمای جامع نیروگاه خورشیدی: از طراحی تا بهرهبرداری] را به عنوان گام نهایی پیشنهاد میکنیم.
