Nominel effekt og standard testbetingelser (STC)
Ydeevnen af et fotovoltaisk modul måles generelt under Standard Test Conditions (STC), defineret af IEC 60904-1 standarden:
- Indstråling på 1000 W/m² (optimalt sollys)
- Modultemperatur ved 25°C
- Standardiseret lysspektrum (IEC 60904-3)
Bifacial-moduler, som fanger lys på begge sider, kan forbedre produktionen gennem jordrefleksion (albedo). PVGIS modellerer endnu ikke disse moduler, men en tilgang er at bruge BNPI (Bifacial Nameplate Irradiance), defineret som: P_BNPI = P_STC * (1 + φ * 0,135), hvor φ er bifacialitetsfaktoren.
Begrænsninger af bifacial moduler: Uegnet til bygningsintegrerede installationer, hvor modulets bagside er spærret. Variabel ydeevne afhængigt af orienteringen (f.eks. nord-syd-akse med øst-vest-vendt).
Estimering af den faktiske effekt af PV-moduler
De faktiske driftsforhold for PV-paneler adskiller sig fra standardforhold (STC), hvilket påvirker udgangseffekten. PVGIS.COM anvender flere rettelser for at inkorporere disse variable.
1. Refleksion og lysindfaldsvinkel
Når lys rammer et PV-modul, reflekteres en del uden at blive omdannet til elektricitet. Jo mere spids indfaldsvinklen er, jo større er tabet.
- Indvirkning på produktionen: I gennemsnit forårsager denne effekt et tab på 2 til 4 %, reduceret for solsporingssystemer.
2. Solspektrets effekt på PV-effektivitet
Solpaneler er følsomme over for visse bølgelængder af lysspektret, som varierer afhængigt af PV-teknologi:
- Krystallinsk silicium (c-Si): Følsom over for infrarødt og synligt lys
- CdTe, CIGS, a-Si: Forskellig følsomhed, med reduceret respons i det infrarøde
Faktorer, der påvirker spektret: Morgen- og aftenlys er rødere.
Overskyede dage øger andelen af blåt lys. Den spektrale effekt påvirker direkte PV-effekten. PVGIS.COM bruger satellitdata til at justere disse variationer og integrerer disse korrektioner i sine beregninger.
Afhængighed af PV-effekt på irradians og temperatur
Temperatur og effektivitet
Effektiviteten af PV-paneler falder med modultemperaturen, afhængigt af teknologien:
Ved høj irradians (>1000 W/m²), modultemperaturen stiger: Tab af effektivitet
Ved lav irradians (<400 W/m²), effektiviteten varierer afhængigt af typen af PV-celle
Modellering i PVGIS.COM
PVGIS.COM justerer PV-effekt baseret på irradians (G) og modultemperatur (Tm) ved hjælp af en matematisk model (Huld et al., 2011):
P = (G/1000) * A * eff(G, Tm)
De specifikke koefficienter for hver solcelleteknologi (c-Si, CdTe, CIGS) er afledt af eksperimentelle målinger og anvendt på PVGIS.COM simuleringer.
Modellering af temperaturen af PV-moduler
- Faktorer, der påvirker modultemperaturen (Tm)
- Omgivende lufttemperatur (Ta)
- Solindstråling (G)
- Ventilation (W) – Stærk vind køler modulet
-
Temperaturmodel i PVGIS (Faiman, 2008):
Tm = Ta + G / (U0 + U1W)
Koefficienterne U0 og U1 varierer afhængigt af installationstypen:
| PV teknologi | Installation | U0 (W/°C-m²) | U1 (Ws/°C-m³) |
|---|---|---|---|
| c-Si | Fritstående | 26,9 | 26,9 |
| c-Si | BIPV/BAPV | 20.0 | 20.0 |
| CIGS | Fritstående | 22,64 | 22,64 |
| CIGS | BIPV/BAPV | 20.0 | 20.0 |
| CdTe | Fritstående | 23.37 | 23.37 |
| CdTe | BIPV/BAPV | 20.0 | 20.0 |
Systemtab og aldring af PV-moduler
Alle de tidligere beregninger giver strømmen på modulniveau, men andre tab skal tages i betragtning:
- Konverteringstab (inverter)
- Ledningstab
- Forskelle i effekt mellem moduler
- Ældning af PV-panelerne
Ifølge undersøgelsen af Jordan & Kurtz (2013), mister solcellepaneler i gennemsnit 0,5 % af strøm om året. Efter 20 år er deres kraft reduceret til 90% af deres oprindelige værdi.
- PVGIS.COM anbefaler at indtaste et indledende systemtab på 3 % for det første år for at tage højde for systemforringelser, derefter 0,5 % om året.
Andre faktorer, der ikke tages i betragtning i PVGIS
Nogle effekter påvirker PV-produktion, men er ikke inkluderet i PVGIS:
- Sne på panelerne: Reducerer produktionen drastisk. Afhænger af hyppigheden og varigheden af snefald.
- Ophobning af støv og snavs: Reducerer PV-effekten, afhængigt af rengøring og nedbør.
- Delvis skygge: Har en stærk indflydelse, hvis et modul er skraveret. Denne effekt skal håndteres under PV-installation.
Konklusion
Takket være fremskridt inden for fotovoltaisk modellering og satellitdata, PVGIS.COM giver mulighed for præcis estimering af udgangseffekten af PV-moduler ved at tage hensyn til miljømæssige og teknologiske effekter.
Hvorfor bruge PVGIS.COM?
Avanceret modellering af irradians og modultemperatur
Korrektioner baseret på klimatiske og spektrale data
Pålidelig estimering af systemtab og panelældning
Optimering af solproduktion for hver region