ارزیابی عملکرد آرایه های خورشیدی دووجهی (Bifacial) در محیط های شهری با تحلیل مدل های رفلکتانس زمین

آرایه های خورشیدی دووجهی به دلیل قابلیت جذب تابش مستقیم و بازتابی از سطح زمین و محیط پیرامونی در سال های اخیر به عنوان گزینه جذاب برای افزایش تولید انرژی مطرح شده اند. در محیط های شهری هندسه پیچیده، تنوع مصالح سطح زمین شامل آسفالت، بتن، سنگفرش، چمن، سایه اندازی سازه ها و تغییرات زمانی زاویه خورشید باعث می شود ارزیابی عملکرد آرایه های دووجهی نیازمند مدل سازی دقیق رفلکتانس زمین و میدان تابشی باشد. این مقاله یک چارچوب تحلیلی-تجربی برای ارزیابی عملکرد آرایه های دووجهی در بافت شهری ارائه می کند. ابتدا مدل های رفلکتانس زمین شامل لامبرتین، BRDF تجربی و مدل دو پارامتری آلبدو موثر + ضریب ناهمسانگردی تدوین می شود، سپس با استفاده از داده های تابشی، هندسه نصب و اندازه گیری های میدانی سهم تابش بازتابی (rear-side irradiance) برای چند سناریوی شهری برآورد و در تولید انرژی سالانه وارد می شود. نتایج نشان می دهد که در آرایه های نصب شده در محوطه های شهری با آلبدو ۰.۱۵ تا ۰.۳۵ و فاصله ارتفاعی مناسب از سطح زمین افزایش انرژی سالانه بین ۶ تا ۱۴ درصد نسبت به پنل های یک وجهی قابل دستیابی است؛ هر چند وجود سایه های متغیر و رفلکتانس جهت دار مصالح می تواند این مقدار را تا ۳-۵ درصد کاهش دهد. تحلیل حساسیت نشان می دهد که سه عامل اصلی بیشترین اثر را دارند: ارتفاع نصب از زمین، آلبدو موثر فصلی و نسبت فاصله ردیف ها به ارتفاع (pitch-to-height). مقاله با ارائه دستورالعمل های طراحی، معیارهای اندازه گیری و کالیبراسیون و مقایسه اقتصادی در مقیاس شهری چارچوبی عملی برای بهره گیری از فناوری دووجهی در شهرها ارائه می دهد.

کلیدواژه ها:

پنل ، دووجهی ، آلبدو ، رفلکتانس ، زمین ، BRDF ، تابش بازتابی ، محیط شهری ، انرژی سالانه ، سایه اندازی ، MPPT ، طراحی آرایه