مرحله دوم احداث نیروگاه خورشیدی: اندازه گیری منبع تابش و مانیتورینگ اقلیمی

در دنیای انرژی‌های تجدیدپذیر، اندازه گیری منبع تابش خورشیدی و مانیتورینگ اقلیمی (Solar Resource Assessment & Meteorological Monitoring) نقش کلیدی در موفقیت پروژه‌های نیروگاه خورشیدی ایفا می‌کنند. این فرآیندها با استفاده از تجهیزات پیشرفته مانند پیرانومتر و پیرهلیومتر، داده‌های دقیق برای برآورد تولید سالانه انرژی (Annual Energy Yield) فراهم می‌آورند و عدم‌قطعیت در مطالعات امکان‌سنجی بانکی (Bankable Feasibility Study) را کاهش می‌دهند.

🎯 هدف اصلی اندازه‌ گیری منبع تابش و مانیتورینگ اقلیمی، ثبت دقیق و بلندمدت پارامترهای اقلیمی مؤثر بر عملکرد نیروگاه خورشیدی است. این کار برای برآورد دقیق تولید سالانه انرژی (Annual Energy Yield) و کاهش عدم‌قطعیت در مطالعات فنی–اقتصادی و بانکی پروژه (Bankable Feasibility Study) ضروری است. با ادغام داده‌های میدانی و ماهواره‌ای، می‌توان مدل‌های دقیق‌تری برای مدل‌سازی تولید انرژی ایجاد کرد.

ایستگاه مانیتورینگ خورشیدی برای ثبت داده‌های واقعی تابش خورشید و شرایط محیطی در محل پروژه نصب می‌شود. این ایستگاه برای اعتبارسنجی داده‌های ماهواره‌ای و بهبود دقت مدل تولید انرژی حیاتی است.

۱. پیرانومتر (Pyranometer): با مشخصات فنی Class A یا Secondary Standard و استانداردهای ISO 9060 / IEC 61724. این سنسور برای اندازه‌گیری تابش کلی افقی (GHI) روی سطح افقی نصب می‌شود و دارای قابلیت تهویه و گرم‌کن ضد شبنم است.

۲. پیرهلیومتر (Pyrheliometer): (اختیاری) برای اندازه‌گیری تابش مستقیم عمودی (DNI) با استاندارد ISO 9060. نیاز به ردیاب خورشیدی (Sun Tracker) دارد.

۳. حسگر دمای هوا (Ambient Temperature Sensor): محدوده -40 تا +80°C با استاندارد IEC 60751. در محفظه دارای تهویه طبیعی و سایه‌بان نصب می‌شود.

۴. حسگر دمای پنل (Module Temperature Sensor): PT100 یا ترمیستور با استاندارد IEC 61724، نصب در پشت پنل خورشیدی مرجع.

۵. حسگر رطوبت نسبی (Relative Humidity Sensor): ۰–۱۰۰% RH با استاندارد IEC 61326، در همان محفظه دما نصب می‌شود.

۶. آنمومتر (Wind Speed Sensor): سرعت تا ۵۰ m/s با استاندارد IEC 61400-12، نصب در ارتفاع ۱۰ متر.

۷. ویند وِین (Wind Vane): جهت باد (۰–۳۶۰°) با استاندارد IEC 61400-12، نصب هم‌راستا با شمال جغرافیایی.

۸. دیتالاگر (Data Logger): ذخیره داده با فواصل ۱ تا ۱۰ دقیقه با استاندارد IEC 61724، دارای باتری پشتیبان و ارتباط GSM/4G.

۹. منبع تغذیه: پنل خورشیدی + باتری کوچک (۱۲V/۵۰Ah) برای عملکرد مستقل ایستگاه.

۱۰. سیستم حفاظت: SPD، ارتینگ، فیوز با استاندارد IEC 61643 برای حفاظت از نوسانات و صاعقه.

ایستگاه مانیتورینگ خورشیدی باید در نزدیکی مرکز زمین پروژه نصب شود تا شرایط تابش خورشید و باد آن با کل سایت قابل تعمیم باشد. اطراف ایستگاه باید بدون سایه‌اندازی در زاویه ۳۶۰ درجه افق باشد. پایه سنسورها (مانند پیرانومتر و بادسنج) روی فونداسیون بتنی با ارتینگ مستقل نصب می‌شود. در پروژه‌های بالای ۱۰ مگاوات، یک ایستگاه اصلی و یک ایستگاه کمکی (Secondary Station) برای کنترل صحت داده‌ها توصیه می‌شود.

۱. مطالعه مقدماتی (Pre-feasibility): استفاده از داده‌های ماهواره‌ای ۱۰ تا ۱۵ ساله برای تحلیل اولیه پتانسیل تابش خورشیدی.

۲. مطالعه بانکی (Bankable Feasibility): اندازه‌ گیری میدانی حداقل ۱۲ ماه پیوسته برای اعتبارسنجی داده‌ها و کاهش عدم‌قطعیت تولید انرژی.

۳. پایش بهره‌برداری (O&M): به‌صورت دائم در حین بهره‌برداری نیروگاه خورشیدی برای کنترل عملکرد واقعی نسبت به پیش‌بینی.

در پروژه‌های سرمایه‌گذاری، ترکیب داده‌های ماهواره‌ای بلندمدت (Typical Meteorological Year – TMY) با داده‌های میدانی ۱۲ ماهه برای نرمال‌سازی سالانه استفاده می‌شود.

دوره نمونه‌برداری: معمولاً هر ۱ دقیقه تا ۱۰ دقیقه.

فرمت داده: CSV یا JSON با پارامترهای GHI، DNI، DHI، دمای هوا (°C)، دمای پنل (°C)، سرعت باد (m/s)، رطوبت نسبی (%).

• حذف داده‌های غیرواقعی (Outliers).
• بررسی پیوستگی زمانی.
• بررسی انحراف با داده‌های مرجع ماهواره‌ای (Validation).

داده‌های میدانی در نرم‌افزارهایی مانند PVsyst، SAM (NREL) یا HOMER وارد می‌شوند تا مدل تولید انرژی سالانه محاسبه شود.

• Specific Yield (kWh/kWp/year): میزان انرژی تولیدی به ازای هر کیلووات نصب‌شده.
• Performance Ratio (PR): نسبت انرژی واقعی به انرژی تئوریک (معمولاً ۰.۷۵–۰.۸۵).
• Annual Energy Output (MWh/year): تولید سالانه نیروگاه خورشیدی.
• Uncertainty Analysis: میزان عدم‌قطعیت برآورد (±۵ تا ±۱۰%).
• Degradation Rate: افت سالانه پنل‌ها (۰.۵% معمولاً).

این خروجی‌ها مبنای تهیه گزارش امکان‌سنجی بانکی و تحلیل مالی (IRR, NPV, Payback) است.

• دوره تمیزکاری سنسور تابش خورشید: حداقل هفته‌ای ۱ بار.
• کالیبراسیون دوره‌ای: هر ۱۲ ماه طبق گواهی ISO 9847.
• بازرسی فیزیکی: ماهانه برای چک کردن اتصال، ارتینگ و عملکرد پنل تغذیه.
• گزارش عملکرد: داده‌ها به‌صورت خودکار در پایگاه ابری (Cloud Server) یا مرکز کنترل شرکت مجری (شرکت آرا نیرو) ذخیره و مانیتور شوند.

• فایل داده اقلیمی خام: شامل داده‌های ثبت‌شده از ایستگاه برای آرشیو پروژه و صحت‌سنجی.
• داده‌های نرمال‌سازی‌شده TMY: ترکیب داده میدانی و ماهواره‌ای برای ورودی مدل‌سازی با PVsyst.
• گزارش ماهانه تابش خورشید و شرایط محیطی: میانگین GHI، دما، باد، رطوبت برای مانیتورینگ عملکرد ایستگاه.
• گزارش نهایی منبع تابش (Solar Resource Report): خلاصه داده‌ها و تحلیل تولید سالانه انرژی که ضمیمه مطالعات بانکی پروژه می‌شود.

همه موارد از جمله اندازه‌ گیری منبع تابش و مانیتورینگ اقلیمی توسط کارشناسان فنی و مالی شرکت آرا نیرو تهیه می‌شود.

همچین برای مطالعه بیشتر می‌توانید بخوانید در مورد:

مراحل احداث نیروگاه خورشیدی

مرحله اول احداث نیروگاه خورشیدی: انتخاب زمین نیروگاه خورشیدی و مطالعات اولیه میدانی

مرحله دوم احداث نیروگاه خورشیدی: اندازه‌گیری منبع تابش و مانیتورینگ اقلیمی

تشریح گام به گام ساخت نیروگاه‌های خورشیدی از برنامه‌ریزی و طراحی تا ساخت و بهره‌برداری