Jmenovitý výkon a standardní testovací podmínky (STC)
Výkon fotovoltaického modulu se obecně měří za standardních testovacích podmínek (STC), definovaných normou IEC 60904-1:
- Intenzita záření 1000 W/m² (optimální sluneční světlo)
- Teplota modulu 25°C
- Standardizované světelné spektrum (IEC 60904-3)
Bifaciální moduly, které zachycují světlo na obou stranách, mohou zlepšit produkci prostřednictvím odrazu od země (albedo). PVGIS tyto moduly zatím nemodeluje, ale jedním přístupem je použití BNPI (Bifacial Nameplate Irradiance), definovaného jako: P_BNPI = P_STC * (1 + φ * 0,135), kde φ je faktor bifaciality.
Omezení bifaciálních modulů: Nevhodné pro instalace integrované do budovy, kde je zadní část modulu ucpaná. Variabilní výkon v závislosti na orientaci (např. severojižní osa s orientací východ-západ).
Odhad skutečného výkonu FV modulů
Skutečné provozní podmínky FV panelů se liší od standardních (STC) podmínek, což ovlivňuje výstupní výkon. PVGIS.COM aplikuje několik korekcí pro začlenění těchto proměnných.
1. Odraz a úhel dopadu světla
Když světlo dopadne na FV modul, část se odrazí, aniž by se přeměnila na elektřinu. Čím ostřejší je úhel dopadu, tím větší je ztráta.
- Dopad na výrobu: V průměru tento efekt způsobuje ztrátu 2 až 4 %, sníženou u solárních sledovacích systémů.
2. Vliv slunečního spektra na účinnost FV
Solární panely jsou citlivé na určité vlnové délky světelného spektra, které se liší podle FV technologie:
- Krystalický křemík (c-Si): Citlivý na infračervené a viditelné světlo
- CdTe, CIGS, a-Si: Rozdílná citlivost, se sníženou odezvou v infračerveném pásmu
Faktory ovlivňující spektrum: Ranní a večerní světlo je červenější.
Zatažené dny zvyšují podíl modrého světla. Spektrální efekt přímo ovlivňuje FV výkon. PVGIS.COM používá satelitní data k úpravě těchto odchylek a integruje tyto korekce do svých výpočtů.
Závislost FV výkonu na ozáření a teplotě
Teplota a účinnost
Účinnost FV panelů klesá s teplotou modulu v závislosti na technologii:
Při vysokém ozáření (>1000 W/m²), teplota modulu se zvyšuje: Ztráta účinnosti
Při nízkém ozáření (<400 W/m²), účinnost se liší podle typu FV článku
Modelování v PVGIS.COM
PVGIS.COM upravuje FV výkon na základě ozáření (G) a teploty modulu (Tm) pomocí matematického modelu (Huld et al., 2011):
P = (G/1000) * A * eff(G, Tm)
Koeficienty specifické pro každou FV technologii (c-Si, CdTe, CIGS) jsou odvozeny z experimentálních měření a aplikovány na PVGIS.COM simulace.
Modelování teploty FV modulů
- Faktory ovlivňující teplotu modulu (Tm)
- Teplota okolního vzduchu (Ta)
- Sluneční záření (G)
- Ventilace (W) – Silný vítr ochlazuje modul
-
Teplotní model v PVGIS (Faiman, 2008):
Tm = Ta + G / (U0 + U1W)
Koeficienty U0 a U1 se liší podle typu instalace:
| FV technologie | Instalace | U0 (W/°C-m²) | U1 (Ws/°C-m³) |
|---|---|---|---|
| c-Si | Volně stojící | 26.9 | 26.9 |
| c-Si | BIPV/BAPV | 20,0 | 20,0 |
| CIGS | Volně stojící | 22,64 | 22,64 |
| CIGS | BIPV/BAPV | 20,0 | 20,0 |
| CdTe | Volně stojící | 23,37 | 23,37 |
| CdTe | BIPV/BAPV | 20,0 | 20,0 |
Systémové ztráty a stárnutí FV modulů
Všechny předchozí výpočty poskytují výkon na úrovni modulu, ale je třeba vzít v úvahu další ztráty:
- Konverzní ztráty (invertor)
- Ztráty vedení
- Rozdíly ve výkonu mezi moduly
- Stárnutí FV panelů
Podle studie Jordan & Kurtz (2013) ztrácí FV panely v průměru 0,5 % energie ročně. Po 20 letech se jejich výkon sníží na 90 % původní hodnoty.
- PVGIS.COM doporučuje zadat počáteční ztrátu systému 3 % pro první rok, aby se zohlednily degradace systému, poté 0,5 % ročně.
Další faktory, které nejsou zohledněny PVGIS
Některé efekty ovlivňují výrobu FV, ale nejsou zahrnuty PVGIS:
- Sníh na panelech: Drasticky snižuje produkci. Záleží na četnosti a délce sněžení.
- Hromadění prachu a nečistot: Snižuje FV výkon v závislosti na čištění a srážkách.
- Částečné zastínění: Má silný dopad, pokud je modul zastíněn. Tento efekt musí být řízen během instalace FV systému.
Závěr
Díky pokroku ve fotovoltaickém modelování a satelitních datech, PVGIS.COM umožňuje přesný odhad výstupního výkonu FV modulů s přihlédnutím k environmentálním a technologickým vlivům.
Proč používat PVGIS.COM?
Pokročilé modelování ozáření a teploty modulu
Korekce na základě klimatických a spektrálních dat
Spolehlivý odhad systémových ztrát a stárnutí panelu
Optimalizace solární výroby pro každý region