Bərpa olunan enerjinin populyarlaşması ilə günəş batareyaları tədricən ən vacib yaşıl enerji mənbələrindən birinə çevrilib. Bununla belə, bir çox insan günəş batareyalarının enerji istehsalının səmərəliliyinə və enerji istehsalına müxtəlif amillərin təsir etdiyini, bunlardan ən əsasının işıq şəraiti olduğunu bilmir. Bəs işıq şəraiti günəş batareyalarının istehsal etdiyi enerjiyə necə təsir edir? Bu gün bu mövzunu populyarlaşdıracağıq.
1. işıq intensivliyi və enerji istehsalı
Sadə dillə desək, işıq intensivliyi vahid sahəyə düşən günəş işığının şüalanma gücüdür. Günəş batareyaları üçün işıq intensivliyi nə qədər yüksəkdirsə, günəş batareyası tərəfindən alınan enerji bir o qədər çoxdur və onun çıxış gücü də bir o qədər yüksəkdir. Buna görə də, güclü günəş işığı olan günəşli günlərdə günəş batareyaları tərəfindən istehsal olunan enerji adətən daha yüksək olur.
Fotovoltaik elementin enerji istehsal gücü adətən standart sınaq şəraitində 1000 Vt/m² işıq intensivliyində ölçülür ki, bu da laboratoriyalarda günəşli gün işığını simulyasiya etmək üçün istifadə olunan standart dəyərdir. İşıq intensivliyi artdıqda, günəş elementindəki fotovoltaik cərəyan artır və bu da öz növbəsində çıxış gücünü artırır; əksinə, işıq intensivliyi azalarsa, məsələn, buludlu günlərdə və ya gün batımı saatlarında, element tərəfindən istehsal olunan enerji əhəmiyyətli dərəcədə azalır.
İşıq intensivliyi gün ərzində dəyişir. Səhər tezdən başlayaraq günəş tədricən yüksəlir, işıq intensivliyi də tədricən artır; günorta saatlarında işıq intensivliyi ən yüksək dəyərinə çatır; günortadan sonra günəş qərbdə tədricən batdıqca, işıq intensivliyi tədricən zəifləyərək gün batımı tamamilə yox olur. Günəş işığının intensivliyindəki bu dəyişiklik bir gün ərzində günəş batareyasının enerji istehsalına birbaşa təsir göstərir.
2. İşıq bucağı və enerji istehsalı səmərəliliyi
İşıq bucağı da günəş batareyalarının enerji istehsalına böyük təsir göstərəcək. Günəş işığı günəş batareyasının səthinə şaquli şəkildə düşdükdə, fotovoltaik batareya ən çox işıq enerjisini və beləliklə, ən yüksək enerji istehsalını uda bilər; günəş işığı əyri olduqda, işığın bir hissəsi əks olunacaq, batareya tərəfindən udulan işıq enerjisi azalacaq və enerji istehsalı da müvafiq olaraq azalacaq.
Elementlərin enerji istehsalı səmərəliliyini maksimum dərəcədə artırmaq üçün bir çox günəş sistemləri optimal düşmə bucağını qorumaq üçün günəşin mövqeyinə uyğun olaraq fotovoltaik elementlərin bucağını avtomatik olaraq tənzimləyən günəş izləmə cihazları ilə təchiz olunmuşdur. Bu texnologiya fotovoltaik elementlərin ümumi enerji istehsalını artırmaqda təsirli olmuşdur.
3. İşığın müddətinin enerji istehsalına təsiri
Günəş batareyalarının enerji istehsalına təsir edən mühüm amil də işıq müddətidir. Bir gündə işıq saatları nə qədər uzun olarsa, günəş batareyası bir o qədər çox elektrik enerjisi istehsal edə bilər. Buna görə də yüksək enliklərdə günəş batareyaları qış işıq saatlarının qısa olması səbəbindən nisbətən daha az elektrik enerjisi istehsal edir, uzun işıq saatları olan ərazilərdə isə il ərzində istehsal olunan elektrik enerjisinin miqdarı daha yüksəkdir.
Bununla yanaşı, mövsümi dəyişikliklər işıq saatlarına da təsir göstərir. Məsələn, yayda, gündüzlər daha uzun olduqda, günəş batareyaları daha uzun müddət elektrik enerjisi istehsal edə bilir; qışda isə gündüzlər qısa olduqda, istehsal olunan elektrik enerjisinin vaxtı və ümumi miqdarı təbii olaraq azalacaq.
4. İqlim şəraiti və fotovoltaik performans
İqlim şəraiti də günəş batareyaları tərəfindən istehsal olunan enerjiyə əhəmiyyətli dərəcədə təsir göstərə bilər. Buludlu və dumanlı şəraitdə günəş şüaları buludlar və ya asılı hissəciklər tərəfindən bloklanır və bu da fotovoltaik batareyanın qəbul etdiyi işıq enerjisinin miqdarının azalmasına səbəb olur və istehsal olunan enerji əhəmiyyətli dərəcədə azalacaq. Bundan əlavə, yağış və qar fotovoltaik panellər tərəfindən işığın udulmasına təsir göstərə bilər və batareyaların enerji istehsal performansını azaldır.
Maraqlıdır ki, fotovoltaik elementlərin performansı yalnız günəş işığının gücündən asılı deyil, bəzən çox güclü günəş işığı yaxşı bir şey olmaya bilər. Məsələn, günəş elementlərinin enerji istehsalı səmərəliliyi yüksək temperatur şəraitində azalmağa meyllidir, çünki artan temperatur elementin içərisindəki müqaviməti artırır və bu da enerji istehsalının azalmasına səbəb olur. Buna görə də bəzi ərazilərdə insanlar enerji istehsalı səmərəliliyini artırmaq üçün soyutma sistemlərindən istifadə edərək fotovoltaik modullarını daha soyuq saxlayırlar.
5. Spektral tərkibin təsiri
Günəş işığı spektr adlanan müxtəlif dalğa uzunluqlarına malik fotonlardan ibarətdir. Günəş batareyaları müxtəlif dalğa uzunluqlarında işığı fərqli şəkildə udur və spektral tərkibdəki dəyişikliklər də günəş batareyaları tərəfindən yaradılan enerjiyə təsir göstərə bilər. Ümumiyyətlə, fotovoltaik batareyalar görünən işıq üçün ən yüksək udma səmərəliliyinə, ultrabənövşəyi və infraqırmızı işıq üçün isə nisbətən aşağı udma səmərəliliyinə malikdir. Buna görə də, fotovoltaik batareyaların enerji istehsalı performansı spektrdə daha çox görünən işıq komponenti olduqda daha yaxşıdır.
Səma buludlu olduqda və ya səhər və axşam günəş işığının spektri dəyişir, görünən komponent azalır və infraqırmızı komponent artır və bu halda PV hüceyrəsinin enerji istehsalı səmərəliliyi də azalır. Fotovoltaik hüceyrələrin spektral reaksiyasını yaxşılaşdırmaq üçün bəzi tədqiqatlar günəş spektrinin daha geniş diapazonunu udmaq qabiliyyətinə malik materialların, məsələn, laboratoriya şəraitində daha yaxşı işığı udma xüsusiyyətləri göstərən xalkogenidlərin hazırlanmasına həsr olunmuşdur.
6. AM 1.5 G Test Standartı
Fotovoltaik elementlərin sınaqdan keçirilməsində standart spektral şərt kimi AM 1.5 G-dən istifadə etmək geniş yayılmışdır. AM Hava Kütləsi deməkdir və AM 1.5 günəş şüalarının atmosferdən keçən yolunun günəşin atmosferdən keçən birbaşa şaquli yolundan bir yarım dəfə uzun olması deməkdir. AM 1.5 G dünya miqyasında geniş istifadə olunan bir standartdır və aydın bir gündə atmosferdən və Yer səthindən keçən günəş şüalarının spektral vəziyyətini təmsil edir ki, bu da təxminən 1000 Vt/m² işıq intensivliyinə uyğundur. AM 1.5 G, aydın bir gündə atmosferdən və Yer səthinə keçən işığın yaratdığı spektral şərtləri təmsil edən və təxminən 1000 Vt/m² işıq intensivliyinə və təxminən 100.000 Lüks işıq intensivliyinə uyğun gələn qlobal istifadə olunan bir standartdır.
AM 1.5 G-nin istifadəsi, günəş batareyalarının gündəlik mühitlərdə işini dəqiq qiymətləndirmək üçün laboratoriyadakı sınaq şərtlərinin faktiki şərtlərə mümkün qədər yaxın olmasını təmin edir.
7. Daxili işıq standartları və intensivliyi
Daxili işıq intensivliyi üçün milli standartlar da mövcuddur. Məsələn, Çinin müvafiq milli standartlarına (məsələn, Bina İşıqlandırma Dizayn Standartı GB 50033-2013) görə, müxtəlif məqsədlər üçün nəzərdə tutulmuş daxili məkanların işıq tələbləri fərqlidir. Ümumiyyətlə, adi ofis mühiti üçün işıqlandırma səviyyəsi təxminən 300-500 Lüks, məktəb sinif otağı üçün isə işıqlandırma standartı daha yüksək, adətən 500 Lüksdən yuxarı olmalıdır.
Daxili işıq intensivliyi kvadrat metrə düşən işıq intensivliyi üçün gücə çevrildikdə, işıq mənbəyinin növündən və işıq səmərəliliyindən asılı olaraq adətən 5-15 Vt/m² arasında olur. Bu işıq intensivliyi açıq hava günəş işığı üçün standartdan çox aşağıdır, lakin gündəlik fəaliyyətlər və daxili işıqlandırma üçün kifayətdir.
8. İşıq şəraitinə təsir edən ətraf mühit amilləri
Yuxarıda qeyd olunan amillərə əlavə olaraq, toz, quş peyin, yarpaq və s. kimi çirkləndiricilərin kölgələnməsi də PV hüceyrələrinin işıq şəraitinə təsir göstərə bilər və beləliklə, yaranan enerjini azaldır. Bu maneələr günəş işığının bir hissəsinin fotovoltaik hüceyrənin səthinə çatmasına mane olacaq, sözdə "isti nöqtə effekti"nin əmələ gəlməsinə, yəni tıxanmış hüceyrənin temperaturunun artmasına səbəb olacaq, bu, yalnız səmərəliliyi azaltmaqla yanaşı, həm də hüceyrəyə zərər verə bilər.
Bunun qarşısını almaq üçün səthin təmiz qalmasını təmin etmək və işığın udulmasını maksimum dərəcədə artırmaq üçün PV hüceyrələri müntəzəm olaraq təmizlənməlidir. Çoxlu qum və toz olan və ya quşların tez-tez fəaliyyət göstərdiyi bəzi ərazilər üçün özünü təmizləyən örtük quraşdırmaq və ya təmizləmə sistemi qurmaq daha təsirli həllərdir.
9. Xülasə
Günəş batareyaları tərəfindən istehsal olunan enerjini müəyyən edən əsas amillərdən biri işıq şəraitidir. İşığın intensivliyi, düşmə bucağı, işığın müddəti, iqlim şəraiti və spektral tərkibi fotovoltaik batareyaların enerji istehsalı performansına əhəmiyyətli dərəcədə təsir göstərir. Günəş batareyaları tərəfindən istehsal olunan enerji miqdarını maksimum dərəcədə artırmaq üçün bu işıqlandırma şəraitini nəzərə almalı və fotovoltaik sistemini müvafiq şəkildə dizayn etməli və saxlamalıyıq, məsələn, günəş izləyicisi quraşdırmaq, panelləri müntəzəm təmizləmək və lazımi işləmə temperaturunu saxlamaq.
Fotovoltaik hüceyrələrin dizaynını və tətbiqini davamlı olaraq optimallaşdırmaqla, günəş enerjisindən daha səmərəli istifadə edə və təmiz enerjiyə universal çıxışın təmin edilməsinə və karbon emissiyalarının azaldılmasına müsbət töhfə verə bilərik.
