اثر لبه ابر پدیدهای جوی است که طی آن شدت تابش خورشید در زمان عبور یک ابر از مقابل خورشید بهطور موقت افزایش مییابد. این افزایش ناگهانی تابش میتواند توان خروجی پنلهای خورشیدی را بهطور قابل توجهی بیشتر از مقدار معمول کند. مقاله حاضر به معرفی سازوکار علمی این پدیده، اثر آن بر طراحی و بهرهبرداری نیروگاههای خورشیدی، و راهکارهای مدیریت آن میپردازد.
توليد پنلهای خورشیدی بهطور مستقیم به شدت تابش خورشید وابسته است. اگرچه معمولاً انتظار میرود ابرها باعث کاهش تولید انرژی شوند، اما در برخی شرایط خاص، وجود ابر اثر معکوس داشته و حتی موجب افزایش تابش میشود. این پدیده که به اثر لبه ابر معروف است، یکی از عوامل طبیعی مؤثر بر عملکرد کوتاهمدت سیستمهای فتوولتائیک محسوب میشود.
اثر لبه ابر چیست؟
اثر لبه ابر به وضعیتی گفته میشود که ابرهای در حال عبور نور خورشید را به گونهای متمرکز یا پراکنده میکنند که شدت تابش بر سطح زمین بیش از مقدار معمول (تابش مستقیم خورشید در هوای صاف) میشود.
این افزایش معمولاً به دلیل دو عامل رخ میدهد:
الف) شکست و انحراف نور خورشید در لبه ابر
لبه ابر مانند یک لنز عمل میکند. قطرات آب یا بلورهای یخ نور را خم کرده و باعث تمرکز نسبی آن میشوند.
ب) بازتاب نور خورشید از سطح ابر
سطوح روشن و سفید ابرها نور خورشید را منعکس میکنند و تابش پراکنده بیشتری به سمت سطح پنلها میفرستند. نتیجه این دو فرآیند آن است که تابش لحظهای میتواند ۱۰٪ تا حتی ۵۰٪ بیشتر از تابش معمولی شود.
اثر لبه ابر منجر به افزایش شدید تابش رسيده به سطح پنل شده و در جریان تولیدی آنها افزايش مييابد و همين موضوع منجر به افزايش چشمگير برق توليدي ميگردد. اين افزايش معمولاً چند ثانیه تا چند دقیقه طول میکشد.
اینورترها دارای محدودیتهای توان هستند. افزایش ناگهانی تابش ممکن است باعث نزدیک شدن خروجی به محدودیت حداکثری، فعال شدن سیستمهای حفاظتی و کاهش عمر مفید اینورتر شود. در نیروگاههای بزرگ خورشیدی، تغییرات ناگهانی تابش به دلیل عبور ابرها میتواند باعث نوسان ولتاژ شود.
اثر لبه از يك سو و در بازههاي كوتاه ميتوان منجر به افزايش برق توليدي نيروگاه گردد وليكن اين افزايش توليدي از سوي ديگر ميتواند منجر به تاثيرات منفي در نيروگاه گردد كه در بالا بدانها اشاره شد. براي كاهش اثرات ناشي از اين پديده ميتوان از اینورترهای با ظرفیت بالاتر (Oversizing inverter) يا اینورترهایی که توان پیک بیشتری تحمل کنند، استفاده نمود. پرواضح است كه بهينهسازي نسبت DC/AC نيز داراي اهميت بسزايي است.