Nazivna snaga i standardni ispitni uvjeti (STC)
Performanse fotonaponskog modula se općenito mjere pod standardnim ispitnim uvjetima (STC), definiranim standardom IEC 60904-1:
- Ozračenje od 1000 W/m² (optimalna sunčeva svjetlost)
- Temperatura modula na 25°C
- Standardizirani svjetlosni spektar (IEC 60904-3)
Bifacijalni moduli, koji hvataju svjetlost s obje strane, mogu poboljšati proizvodnju kroz refleksiju tla (albedo). PVGIS još ne modelira ove module, ali jedan pristup je korištenje BNPI (Bifacial Nameplate Irradiance), definiranog kao: P_BNPI = P_STC * (1 + φ * 0,135), gdje je φ faktor bifacijalnosti.
Ograničenja bifacijalnih modula: Neprikladno za instalacije integrirane u zgradu gdje je stražnji dio modula blokiran. Promjenjive performanse ovisno o orijentaciji (npr. osa sjever-jug sa istok-zapad).
Procjena stvarne snage fotonaponskih modula
Stvarni radni uslovi PV panela se razlikuju od standardnih (STC) uslova, što utiče na izlaznu snagu. PVGIS.COM primjenjuje nekoliko korekcija kako bi uključio ove varijable.
1. Refleksija i ugao upada svjetlosti
Kada svjetlost udari u fotonaponski modul, dio se reflektira bez pretvaranja u električnu energiju. Što je upadni ugao akutniji, to je veći gubitak.
- Uticaj na proizvodnju: U prosjeku, ovaj efekat uzrokuje gubitak od 2 do 4%, smanjen za solarne sisteme za praćenje.
2. Utjecaj solarnog spektra na fotonaponsku efikasnost
Solarni paneli su osjetljivi na određene valne dužine svjetlosnog spektra, koje variraju ovisno o PV tehnologiji:
- Kristalni silicijum (c-Si): Osetljiv na infracrvenu i vidljivu svetlost
- CdTe, CIGS, a-Si: različita osjetljivost, sa smanjenim odzivom u infracrvenom
Faktori koji utiču na spektar: Jutarnje i večernje svjetlo je crvenije.
Oblačni dani povećavaju udio plave svjetlosti. Spektralni efekat direktno utiče na PV snagu. PVGIS.COM koristi satelitske podatke za prilagođavanje ovih varijacija i integriše ove korekcije u svoje proračune.
Ovisnost PV snage o ozračenosti i temperaturi
Temperatura i efikasnost
Efikasnost PV panela opada sa temperaturom modula, u zavisnosti od tehnologije:
Pri visokom zračenju (>1000 W/m²), temperatura modula se povećava: Gubitak efikasnosti
Pri niskom zračenju (<400 W/m²), efikasnost varira u zavisnosti od tipa PV ćelije
Modeliranje u PVGIS.COM
PVGIS.COM prilagođava PV snagu na osnovu zračenja (G) i temperature modula (Tm) koristeći matematički model (Huld et al., 2011.):
P = (G/1000) * A * eff(G, Tm)
Koeficijenti specifični za svaku fotonaponsku tehnologiju (c-Si, CdTe, CIGS) izvedeni su iz eksperimentalnih mjerenja i primijenjeni na PVGIS.COM simulacije.
Modeliranje temperature fotonaponskih modula
- Faktori koji utječu na temperaturu modula (Tm)
- Temperatura ambijentalnog vazduha (Ta)
- Sunčevo zračenje (G)
- Ventilacija (W) – Jak vjetar hladi modul
-
Temperaturni model u PVGIS (Faiman, 2008):
Tm = Ta + G / (U0 + U1W)
Koeficijenti U0 i U1 variraju ovisno o vrsti instalacije:
| PV tehnologija | Instalacija | U0 (W/°C-m²) | U1 (Ws/°C-m³) |
|---|---|---|---|
| c-Si | Samostojeći | 26.9 | 26.9 |
| c-Si | BIPV/BAPV | 20.0 | 20.0 |
| CIGS | Samostojeći | 22.64 | 22.64 |
| CIGS | BIPV/BAPV | 20.0 | 20.0 |
| CdTe | Samostojeći | 23.37 | 23.37 |
| CdTe | BIPV/BAPV | 20.0 | 20.0 |
Gubici sistema i starenje fotonaponskih modula
Svi prethodni proračuni daju snagu na nivou modula, ali se moraju uzeti u obzir i drugi gubici:
- Gubici konverzije (inverter)
- Gubici u ožičenju
- Razlike u snazi između modula
- Starenje PV panela
Prema studiji Jordana & Kurtz (2013), PV paneli gube u prosjeku 0,5% energije godišnje. Nakon 20 godina njihova snaga se smanjuje na 90% njihove početne vrijednosti.
- PVGIS.COM preporučuje da se unese početni gubitak sistema od 3% za prvu godinu da se uzme u obzir degradacija sistema, zatim 0,5% godišnje.
Ostali faktori koji nisu uzeti u obzir u PVGIS
Neki efekti utiču na PV proizvodnju, ali nisu uključeni PVGIS:
- Snijeg na panelima: Drastično smanjuje proizvodnju. Zavisi od učestalosti i trajanja snježnih padavina.
- Akumulacija prašine i prljavštine: Smanjuje PV snagu, u zavisnosti od čišćenja i padavina.
- Djelomično sjenčanje: Ima snažan uticaj ako je modul zasjenjen. Ovim efektom se mora upravljati tokom PV instalacije.
Zaključak
Zahvaljujući napretku u fotonaponskom modeliranju i satelitskim podacima, PVGIS.COM omogućava preciznu procjenu izlazne snage PV modula uzimajući u obzir ekološke i tehnološke efekte.
Zašto koristiti PVGIS.COM?
Napredno modeliranje zračenja i temperature modula
Korekcije na osnovu klimatskih i spektralnih podataka
Pouzdana procjena gubitaka sistema i starenja panela
Optimizacija solarne proizvodnje za svaki region