مقدمه بر تشعشع خورشیدی و تأثیر آن بر تولید برق فوتوولتائیک

انواع تشعشع خورشیدی

تشعشع خورشیدی که به سطح زمین می‌رسد، تشعشع خورشیدی جهانی نامیده می‌شود و شامل سه بخش است:

• 1. تشعشع مستقیم – انرژی خورشیدی که بدون پراکندگی به سطح زمین می‌رسد.
• 2. تشعشع پراکنده – نوری که توسط جو زمین بازتاب یا پراکنده شده و به سطح زمین می‌رسد.
• 3. تشعشع بازتابی – انرژی‌ای که از سطح زمین یا موانع اطراف بازتاب شده است.

در شرایط آسمان صاف، تشعشع خورشیدی به حداکثر مقدار خود می‌رسد که برای مدل‌سازی تولید انرژی خورشیدی بسیار مهم است.

برآورد تشعشع خورشیدی: اندازه‌گیری زمینی در مقابل داده‌های ماهواره‌ای

اندازه‌گیری زمینی: دقیق اما محدود

روش دقیق‌تر برای اندازه‌گیری تشعشع خورشیدی استفاده از حسگرهای با دقت بالا است، اما این روش نیازمند شرایط زیر است:

• تنظیم و کالیبراسیون منظم حسگرها
• اندازه‌گیری‌های مداوم حداقل هر ساعت
• جمع‌آوری داده‌های حداقل برای ۲۰ سال

از آنجایی که ایستگاه‌های زمینی محدود هستند و پراکندگی جغرافیایی دارند، داده‌های ماهواره‌ای به عنوان جایگزینی قابل اعتماد مطرح شده‌اند.

داده‌های ماهواره‌ای: پوشش جهانی و تجزیه و تحلیل بلندمدت

ماهواره‌های هواشناسی مانند METEOSAT تصاویر وضوح بالا را ارائه می‌دهند که اروپا، آفریقا و آسیا را با داده‌های تاریخی بیش از ۳۰ سال پوشش می‌دهد.

مزایای داده‌های ماهواره‌ای

• پوشش وسیع، حتی در مناطقی که ایستگاه‌های زمینی وجود ندارند
• به‌روزرسانی داده‌ها هر ۱۵ تا ۳۰ دقیقه
• برآورد دقیق با استفاده از تحلیل ابرها، آئروسل‌ها و بخار آب

محدودیت‌های داده‌های ماهواره‌ای

• • برف ممکن است با ابرها اشتباه گرفته شود
  • طوفان‌های گرد و غبار ممکن است به درستی شناسایی نشوند
  • مناطق قطبی تحت پوشش ماهواره‌های ثابت جغرافیایی قرار ندارند

برای جبران این محدودیت‌ها، PVGIS.COM از داده‌های بازتحلیل آب‌وهوایی برای مناطقی که ماهواره پوشش نمی‌دهد، استفاده می‌کند.

روش‌های محاسبه تشعشع خورشیدی در PVGIS.COM

PVGIS.COM از الگوریتم‌های پیشرفته‌ای برای تخمین تشعشع خورشیدی استفاده می‌کند که مبتنی بر داده‌های زیر است:

• PVGIS-CMSAF و PVGIS-SARAH – داده‌های مربوط به اروپا، آفریقا و آسیا
• NSRDB – پایگاه داده تشعشع خورشیدی برای آمریکای شمالی و مرکزی
• ECMWF ERA-5 – داده‌های مدل‌های اقلیمی جهانی

مراحل محاسبه

• 1. تحلیل تصاویر ماهواره‌ای برای تعیین پوشش ابری
• 2. مدل‌سازی شرایط آسمان صاف با در نظر گرفتن اثرات آئروسل‌ها، بخار آب و ازن
• 3. محاسبه تشعشع جهانی بر اساس آلبیدوی ابر و مدل‌های جوی

عوامل احتمالی خطا

برف ممکن است به‌اشتباه به عنوان ابر تشخیص داده شود

تغییرات ناگهانی آئروسل‌ها (مانند طوفان‌های گرد و غبار یا فوران‌های آتشفشانی) ممکن است به درستی شناسایی نشوند

منابع داده و دسترسی به اطلاعات از طریق PVGIS.COM

ماهواره METEOSAT – پوشش مناطقی که اروپا، آفریقا و آسیا را شامل می‌شود با داده‌های ساعتی.

ECMWF ERA-5 – بازتحلیل داده‌های اقلیمی جهانی.

NSRDB – پایگاه داده تشعشع خورشیدی برای آمریکای شمالی و مرکزی.

این داده‌ها به PVGIS.COM امکان می‌دهند تا برآوردهای جهانی تشعشع خورشیدی را ارائه دهد و شبیه‌سازی‌های فوتوولتائیک را بهینه‌سازی کند.

نتیجه‌گیری

با پیشرفت‌های فناوری سنجش از دور ماهواره‌ای و مدل‌سازی اقلیمی، PVGIS.COM برآوردهای دقیق‌تری از تشعشع خورشیدی ارائه می‌دهد که به مهندسان و متخصصان انرژی خورشیدی کمک می‌کند تا عملکرد سیستم‌های خود را بهینه‌سازی کنند.

ویژگی‌های کلیدی PVGIS.COM

داده‌های قابل اعتماد مبتنی بر ماهواره‌ها و مدل‌های اقلیمی

شبیه‌سازی سفارشی برای هر منطقه به منظور برآورد تولید انرژی خورشیدی

ابزار پیشرفته برای پژوهشگران و مهندسان جهت بهینه‌سازی تولید انرژی خورشیدی