انتخاب محل مناسب احداث نیروگاه خورشیدی، اولین و شاید سرنوشت‌سازترین مرحله در کل چرخه عمر یک پروژه فتوولتائیک است. تصمیماتی که در این بخش گرفته می‌شود، پایه طراحی الکتریکی، سازه‌ای و حتی اقتصادی پروژه را تعیین می‌کند. محل نامناسب می‌تواند باعث کاهش تابش دریافتی، افزایش تلفات، دشواری در اجرای فونداسیون یا هزینه بالای اتصال به شبکه شود. از این‌رو انتخاب زمین باید بر اساس تحلیل علمی از شرایط اقلیمی، تابشی و فیزیکی انجام گیرد تا بیشترین توان تولیدی با کمترین هزینه ممکن حاصل شود. در طراحی‌های حرفه‌ای، انتخاب زمین نه به‌صورت حدسی بلکه بر پایه داده‌های دقیق و شبیه‌سازی‌های نرم‌افزاری انجام می‌شود تا راندمان سالانه نیروگاه بهینه گردد.
تحلیل تابش خورشیدی و جهت‌گیری زمین
میزان انرژی تابشی خورشید که به سطح زمین می‌رسد، اصلی‌ترین عامل تعیین‌کننده تولید نیروگاه است. بنابراین نخستین گام در انتخاب محل مناسب احداث نیروگاه خورشیدی، ارزیابی تابش سالانه و نحوه توزیع آن در طول سال است. داده‌های تابشی معمولاً از منابعی مانند PVGIS یا Meteonorm استخراج می‌شوند و به کمک آن‌ها می‌توان میانگین تابش افقی (GHI) و تابش روی سطح شیب‌دار (POA) را محاسبه کرد. جهت‌گیری یا همان زاویه آزیموت (Azimuth) نقش تعیین‌کننده‌ای در دریافت بیشینه انرژی دارد. در نیم‌کره شمالی از جمله ایران، بهترین جهت برای نصب پنل‌ها معمولاً رو به جنوب جغرافیایی (آزیموت صفر درجه نسبت به جنوب) است، زیرا تابش خورشید در بیشتر ساعات روز از این سمت دریافت می‌شود. هر انحرافی از این جهت می‌تواند موجب کاهش ۳ تا ۸ درصدی انرژی سالانه شود. زاویه شیب یا Tilt نیز عامل دیگری است که باید بر اساس عرض جغرافیایی محل تعیین گردد. به‌طور معمول زاویه شیب به‌اندازه عرض جغرافیایی منطقه انتخاب می‌شود تا در کل سال بیشترین میانگین تابش دریافت شود. در مناطق مرکزی ایران با عرض جغرافیایی حدود ۳۲ درجه، زاویه بهینه نصب بین ۲۵ تا ۳۰ درجه است. اگر هدف تمرکز بر تولید تابستانی باشد (برای مثال در مناطق صنعتی با مصرف بالا در گرما)، زاویه کمتر انتخاب می‌شود، در حالی که برای تولید زمستانی، زاویه بزرگ‌تر مفیدتر است. تحلیل دقیق این پارامترها با نرم‌افزارهای شبیه‌سازی امکان پیش‌بینی تغییرات تولید انرژی را فراهم می‌کند.
ویژگی‌های فیزیکی زمین و شرایط توپوگرافی
پس از تعیین جهت و پتانسیل تابشی، بررسی فیزیکی و ژئوتکنیکی زمین اهمیت پیدا می‌کند. زمین‌های مسطح با شیب کمتر از پنج درصد برای نیروگاه‌های بزرگ مناسب‌ترند زیرا هزینه‌های تسطیح و اجرای سازه را به حداقل می‌رسانند. با این حال، در مناطقی که توپوگرافی متغیر است می‌توان از طراحی‌های پلکانی استفاده کرد تا زاویه پنل‌ها در هر ردیف متناسب با سطح زمین تنظیم شود. نوع خاک از منظر مقاومت مکانیکی و زهکشی نیز باید مورد بررسی قرار گیرد، زیرا پایه‌های سازه در عمق خاک کوبیده می‌شوند یا در فونداسیون بتنی جای می‌گیرند. خاک‌های بسیار نرم یا ماسه‌ای نیاز به تقویت دارند در حالی که خاک‌های سخت و سنگی ممکن است عملیات حفاری را پرهزینه کنند. از سوی دیگر، مقاومت زمین در برابر خوردگی، به‌ویژه در مناطق نمکی یا رطوبتی، عامل مهمی در انتخاب جنس سازه‌های گالوانیزه یا آلومینیومی است. دسترسی مناسب به جاده، فاصله منطقی تا خطوط انتقال برق و وجود فضای کافی برای نصب پست و تجهیزات نیز از عوامل تعیین‌کننده اقتصادی پروژه هستند. در بسیاری از پروژه‌های اجراشده در نواحی مرکزی و جنوبی ایران، انتخاب زمین با دسترسی مناسب و خاک متراکم موجب کاهش قابل‌توجه زمان اجرا و هزینه‌های سازه‌ای شده است.
اثر اقلیم، دما و موانع محیطی بر بازده نیروگاه
اقلیم و شرایط محیطی منطقه نه‌تنها بر انتخاب محل بلکه بر عملکرد سالانه نیروگاه تأثیر می‌گذارد. دمای بالا باعث افزایش مقاومت الکتریکی سلول‌های خورشیدی و کاهش راندمان لحظه‌ای می‌شود، بنابراین در مناطق گرم باید فاصله بین پنل‌ها برای تهویه طبیعی مناسب‌تر در نظر گرفته شود. ارتفاع از سطح دریا نیز عامل مؤثر دیگری است؛ در مناطق مرتفع، تابش خورشید قوی‌تر ولی دمای محیط پایین‌تر است که معمولاً به بهبود راندمان منجر می‌شود. رطوبت بالا و گردوغبار از دیگر عواملی هستند که در طراحی باید لحاظ شوند زیرا می‌توانند بازتاب سطح پنل را تغییر دهند و تلفات نوری ایجاد کنند. وجود موانع طبیعی یا مصنوعی مانند درختان، تپه‌ها یا ساختمان‌های مجاور نیز باید در نرم‌افزارهای شبیه‌سازی مدل شود تا اثر سایه در طول سال بررسی گردد. گاهی تغییر چند متری محل نصب یا چرخش اندک زاویه آزیموت می‌تواند از سایه‌زنی کامل در بخشی از سال جلوگیری کند. انتخاب محل مناسب با درنظرگرفتن این پارامترها تضمین می‌کند که نیروگاه در شرایط واقعی، نه فقط روی کاغذ، راندمان بالایی داشته باشد.
انتخاب زمین مناسب برای احداث نیروگاه خورشیدی، فرآیندی چندوجهی است که از تحلیل تابش و جهت‌گیری آغاز می‌شود و تا ارزیابی خاک، اقلیم و موانع محیطی ادامه دارد. توجه به جزئیاتی مانند زاویه شیب و جهت آزیموت، بررسی ویژگی‌های فیزیکی زمین و تحلیل داده‌های اقلیمی، منجر به طراحی بهینه‌ای می‌شود که بیشترین انرژی ممکن را در طول سال تولید می‌کند. تجربه پروژه‌های متعدد نشان داده است که دقت در انتخاب محل، می‌تواند تا ده درصد بر افزایش تولید سالانه تأثیر بگذارد. در نهایت، ترکیب دانش فنی، داده‌های شبیه‌سازی و ارزیابی میدانی بهترین راه برای دستیابی به طراحی مطمئن و اقتصادی نیروگاه‌های خورشیدی در شرایط اقلیمی متنوع ایران است.
منابع مورد استفاده برای نگارش این مقاله شامل داده‌های فنی PVGIS و Meteonorm، استاندارد IEC 62548، مستندات IRENA در زمینه طراحی نیروگاه‌های خورشیدی و منابع تخصصی Elsevier در مهندسی انرژی خورشیدی هستند.
بدون نظر