Ονομαστική ισχύς και τυποποιημένες συνθήκες δοκιμής (STC)
Η απόδοση μιας φωτοβολταϊκής μονάδας μετράται γενικά υπό συνθήκες τυποποιημένων συνθηκών δοκιμής (STC), που ορίζεται από το πρότυπο IEC 60904-1:
- Ακτινοβολία 1000 w/m² (βέλτιστο ηλιακό φως)
- Θερμοκρασία μονάδας στους 25 ° C
- Τυποποιημένο φάσμα φωτός (IEC 60904-3)
Οι δομικές ενότητες, οι οποίες καταγράφουν το φως και στις δύο πλευρές, μπορούν να βελτιώσουν την παραγωγή μέσω της αντανάκλασης του εδάφους (albedo). PVGIS δεν έχει ακόμη μοντελοποιήσει αυτές τις ενότητες, αλλά μία προσέγγιση είναι να χρησιμοποιηθεί το BNPI (ακτινοβολία πινακίδας bifacial name -plate), που ορίζεται ως: P_BNPI = P_STC * (1 + φ * 0.135), όπου φ είναι ο παράγοντας διχαλικότητας.
Περιορισμοί των δομικών μονάδων: Ακατάλληλο για εγκατεστημένες εγκαταστάσεις κατασκευής όπου εμποδίζεται το πίσω μέρος της μονάδας. Μεταβλητή απόδοση ανάλογα με τον προσανατολισμό (π.χ. άξονα βορρά-νότου με ανατολικά-δυτικά).
Εκτίμηση της πραγματικής ισχύος των φωτοβολταϊκών μονάδων
Οι πραγματικές συνθήκες λειτουργίας των φωτοβολταϊκών πλαισίων διαφέρουν από τις συνθήκες τυπικών (STC), οι οποίες επηρεάζουν την ισχύ εξόδου. PVGIS.COM Εφαρμόζει αρκετές διορθώσεις για την ενσωμάτωση αυτών των μεταβλητών.
1. Προβληματισμός και γωνία εμφάνισης φωτός
Όταν το φως χτυπά μια φωτοβολταϊκή μονάδα, ένα τμήμα αντανακλάται χωρίς να μετατραπεί σε ηλεκτρική ενέργεια. Όσο πιο οξεία είναι η γωνία πρόσπτωσης, τόσο μεγαλύτερη είναι η απώλεια.
- Επιπτώσεις στην παραγωγή: Κατά μέσο όρο, αυτό το αποτέλεσμα προκαλεί απώλεια 2 έως 4%, μειωμένη για τα συστήματα ηλιακής παρακολούθησης.
2. Επίδραση του ηλιακού φάσματος στην απόδοση φωτοβολταϊκών
Οι ηλιακοί συλλέκτες είναι ευαίσθητοι σε ορισμένα μήκη κύματος του φάσματος φωτός, τα οποία ποικίλλουν ανάλογα με την τεχνολογία φωτοβολταϊκών:
- Κρυσταλλικό πυρίτιο (C-Si): ευαίσθητο σε υπέρυθρο και ορατό φως
- CDTE, CIGS, A-SI: διαφορετική ευαισθησία, με μειωμένη απόκριση στο υπέρυθρο
Παράγοντες που επηρεάζουν το φάσμα: Το πρωί και το βράδυ το φως είναι κόκκινο.
Οι συννεφιασμένες ημέρες αυξάνουν το ποσοστό του μπλε φως. Το φασματικό αποτέλεσμα επηρεάζει άμεσα τη φωτοβολταϊκή ισχύ. PVGIS.COM Χρησιμοποιεί δορυφορικά δεδομένα για να προσαρμόσει αυτές τις παραλλαγές και ενσωματώνει αυτές τις διορθώσεις στους υπολογισμούς του.
Εξάρτηση της φωτοβολταϊκής ισχύος στην ακτινοβολία και τη θερμοκρασία
Θερμοκρασία και αποδοτικότητα
Η αποτελεσματικότητα των φωτοβολταϊκών πλαισίων μειώνεται με τη θερμοκρασία της μονάδας, ανάλογα με την τεχνολογία:
Σε υψηλή ακτινοβολία (>1000 w/m²), αυξάνεται η θερμοκρασία της μονάδας: Απώλεια απόδοσης
Σε χαμηλή ακτινοβολία (<400 W/m²), η απόδοση ποικίλλει ανάλογα με τον τύπο φωτοβολταϊκού κυττάρου
Μοντελοποίηση PVGIS.COM
PVGIS.COM Ρυθμίζει την ισχύ PV με βάση την ακτινοβολία (G) και τη θερμοκρασία της μονάδας (TM) χρησιμοποιώντας ένα μαθηματικό μοντέλο (Huld et al., 2011):
P = (g/1000) * a * eff (g, tm)
Οι συντελεστές που είναι ειδικοί για κάθε τεχνολογία φωτοβολταϊκών (C-SI, CDTE, CIGS) προέρχονται από πειραματικές μετρήσεις και εφαρμόζονται σε PVGIS.COM προσομοιώσεις.
Μοντελοποίηση της θερμοκρασίας των φωτοβολταϊκών μονάδων
- Παράγοντες που επηρεάζουν τη θερμοκρασία της μονάδας (TM)
- Θερμοκρασία αέρα περιβάλλοντος (TA)
- Ηλιακή ακτινοβολία (g)
- Εξαερισμός (W) - Ο ισχυρός άνεμος δροσίζει τη μονάδα
-
Μοντέλο θερμοκρασίας στο PVGIS (Faiman, 2008):
TM = TA + G / (U0 + U1W)
Οι συντελεστές U0 και U1 ποικίλλουν ανάλογα με τον τύπο εγκατάστασης:
| Φωτοβολταϊκή τεχνολογία | Εγκατάσταση | U0 (W/° C-M²) | U1 (WS/° C-M³) |
|---|---|---|---|
| C-SI | Ανεξάρτητος | 26.9 | 26.9 |
| C-SI | BIPV/BAPV | 20.0 | 20.0 |
| Τσιγάρα | Ανεξάρτητος | 22.64 | 22.64 |
| Τσιγάρα | BIPV/BAPV | 20.0 | 20.0 |
| Cdte | Ανεξάρτητος | 23.37 | 23.37 |
| Cdte | BIPV/BAPV | 20.0 | 20.0 |
Απώλειες συστήματος και γήρανση των φωτοβολταϊκών μονάδων
Όλοι οι προηγούμενοι υπολογισμοί παρέχουν την ισχύ στο επίπεδο της μονάδας, αλλά πρέπει να ληφθούν υπόψη άλλες απώλειες:
- Απώλειες μετατροπής (μετατροπέας)
- Ζημίες καλωδίωσης
- Διαφορές στην εξουσία μεταξύ των ενοτήτων
- Γήρανση των φωτοβολταϊκών πάνελ
Σύμφωνα με τη μελέτη της Jordan & Kurtz (2013), τα φωτοβολταϊκά πάνελ χάνουν κατά μέσο όρο το 0,5% της ισχύος ετησίως. Μετά από 20 χρόνια, η ισχύς τους μειώνεται στο 90% της αρχικής τους αξίας.
- PVGIS.COM Συνιστά την είσοδο σε μια αρχική απώλεια συστήματος 3% για το πρώτο έτος για να υπολογίσει τις υποβάθμιση του συστήματος, στη συνέχεια 0,5% ετησίως.
Άλλοι παράγοντες που δεν εξετάζονται στο PVGIS
Ορισμένα αποτελέσματα επηρεάζουν την παραγωγή φωτοβολταϊκών αλλά δεν περιλαμβάνονται στο PVGIS:
- Χιόνι στα πάνελ: Μειώνει δραστικά την παραγωγή. Εξαρτάται από τη συχνότητα και τη διάρκεια της χιονοπτώσεως.
- Συσσώρευση σκόνης και βρωμιάς: Μειώνει τη φωτοβολταϊκή ισχύ, ανάλογα με τον καθαρισμό και την βροχόπτωση.
- Μερική σκίαση: Έχει έντονο αντίκτυπο εάν μια ενότητα είναι σκιασμένη. Αυτό το αποτέλεσμα πρέπει να διαχειρίζεται κατά τη διάρκεια της εγκατάστασης PV.
Σύναψη
Χάρη στις εξελίξεις στη φωτοβολταϊκή μοντελοποίηση και τα δορυφορικά δεδομένα, PVGIS.COM Επιτρέπει την ακριβή εκτίμηση της ισχύος εξόδου των φωτοβολταϊκών μονάδων λαμβάνοντας υπόψη περιβαλλοντικές και τεχνολογικές επιδράσεις.
Γιατί να χρησιμοποιήσετε PVGIS.COM;
Προηγμένη μοντελοποίηση της ακτινοβολίας και της θερμοκρασίας της μονάδας
Διορθώσεις που βασίζονται σε κλιματικά και φασματικά δεδομένα
Αξιόπιστη εκτίμηση των απωλειών του συστήματος και της γήρανσης του πίνακα
Βελτιστοποίηση της ηλιακής παραγωγής για κάθε περιοχή