Ονομαστική ισχύς και τυπικές συνθήκες δοκιμής (STC)
Η απόδοση μιας φωτοβολταϊκής μονάδας μετριέται γενικά σύμφωνα με τις Τυπικές Συνθήκες δοκιμής (STC), που ορίζονται 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 διπροσωπικές μονάδες, οι οποίες συλλαμβάνουν φως και στις δύο πλευρές, μπορούν να βελτιώσουν την παραγωγή μέσω της ανάκλασης του εδάφους (albedo). PVGIS δεν μοντελοποιεί ακόμη αυτές τις ενότητες, αλλά μια προσέγγιση είναι η χρήση BNPI (Bifacial Nameplate Irradiance), που ορίζεται ως: P_BNPI = P_STC * (1 + φ * 0,135), όπου φ είναι ο παράγοντας διπλοπροσωπικότητας.
Περιορισμοί διπροσωπικών μονάδων: Ακατάλληλο για εγκαταστάσεις ενσωματωμένες σε κτίρια όπου το πίσω μέρος της μονάδας είναι εμπόδιο. Μεταβλητή απόδοση ανάλογα με τον προσανατολισμό (π.χ. άξονας Βορρά-Νότου με προσανατολισμό Ανατολή-Δύση).
Εκτίμηση της Πραγματικής Ισχύος Φ/Β Μονάδων
Οι πραγματικές συνθήκες λειτουργίας των φωτοβολταϊκών πάνελ διαφέρουν από τις τυπικές συνθήκες (STC), γεγονός που επηρεάζει την ισχύ εξόδου. PVGIS.COM εφαρμόζει αρκετές διορθώσεις για να ενσωματώσει αυτές τις μεταβλητές.
1. Αντανάκλαση και γωνία πρόσπτωσης του φωτός
Όταν το φως προσπίπτει σε μια φωτοβολταϊκή μονάδα, ένα τμήμα ανακλάται χωρίς να μετατραπεί σε ηλεκτρική ενέργεια. Όσο πιο οξεία είναι η γωνία πρόσπτωσης, τόσο μεγαλύτερη είναι η απώλεια.
- Επίπτωση στην παραγωγή: Κατά μέσο όρο, αυτό το φαινόμενο προκαλεί απώλεια 2 έως 4%, μειωμένη για τα ηλιακά συστήματα παρακολούθησης.
2. Επίδραση του Ηλιακού Φάσματος στην Απόδοση Φ/Β
Τα ηλιακά πάνελ είναι ευαίσθητα σε ορισμένα μήκη κύματος του φάσματος φωτός, τα οποία ποικίλλουν ανάλογα με την τεχνολογία φωτοβολταϊκών:
- Κρυσταλλικό πυρίτιο (c-Si): Ευαίσθητο στο υπέρυθρο και το ορατό φως
- CdTe, CIGS, a-Si: Διαφορετική ευαισθησία, με μειωμένη απόκριση στο υπέρυθρο
Παράγοντες που επηρεάζουν το φάσμα: Το πρωινό και το βραδινό φως είναι πιο κόκκινο.
Οι συννεφιασμένες μέρες αυξάνουν το ποσοστό του μπλε φωτός. Το φασματικό φαινόμενο επηρεάζει άμεσα την ισχύ των ΦΒ. PVGIS.COM χρησιμοποιεί δορυφορικά δεδομένα για να προσαρμόσει αυτές τις παραλλαγές και ενσωματώνει αυτές τις διορθώσεις στους υπολογισμούς του.
Εξάρτηση της Φ/Β ισχύος από την ακτινοβολία και τη θερμοκρασία
Θερμοκρασία και Απόδοση
Η απόδοση των φωτοβολταϊκών πάνελ μειώνεται με τη θερμοκρασία της μονάδας, ανάλογα με την τεχνολογία:
σε υψηλή ακτινοβολία (>1000 W/m²), η θερμοκρασία της μονάδας αυξάνεται: Απώλεια απόδοσης
σε χαμηλή ακτινοβολία (<400 W/m²), η απόδοση ποικίλλει ανάλογα με τον τύπο της Φ/Β κυψέλης
Μοντελοποίηση σε PVGIS.COM
PVGIS.COM προσαρμόζει την ισχύ ΦΒ 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 ειδικοί συντελεστές 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 δυνατός άνεμος ψύχει τη μονάδα
-
Μοντέλο θερμοκρασίας σε PVGIS (Faiman, 2008):
Tm = Ta + G / (U0 + U1W)
Οι συντελεστές U0 και U1 ποικίλλουν ανάλογα με τον τύπο εγκατάστασης:
| Τεχνολογία ΦΒ | Εγκατάσταση | U0 (W/°C-m²) | U1 (Ws/°C-m³) |
|---|---|---|---|
| c-Si | Ελεύθερος | 26.9 | 26.9 |
| c-Si | BIPV/BAPV | 20.0 | 20.0 |
| CIGS | Ελεύθερος | 22,64 | 22,64 |
| CIGS | BIPV/BAPV | 20.0 | 20.0 |
| CdTe | Ελεύθερος | 23.37 | 23.37 |
| CdTe | BIPV/BAPV | 20.0 | 20.0 |
Απώλειες συστήματος και γήρανση Φ/Β μονάδων
Όλοι οι προηγούμενοι υπολογισμοί παρέχουν την ισχύ σε επίπεδο μονάδας, αλλά πρέπει να ληφθούν υπόψη και άλλες απώλειες:
- Απώλειες μετατροπής (inverter)
- Απώλειες καλωδίωσης
- Διαφορές ισχύος μεταξύ των μονάδων
- Γήρανση των Φ/Β πάνελ
Σύμφωνα με τη μελέτη των Jordan & Kurtz (2013), τα φωτοβολταϊκά πάνελ χάνουν κατά μέσο όρο 0,5% της ισχύος ετησίως. Μετά από 20 χρόνια, η ισχύς τους μειώνεται στο 90% της αρχικής τους αξίας.
- PVGIS.COM συνιστά την εισαγωγή μιας αρχικής απώλειας συστήματος 3% για το πρώτο έτος για να ληφθούν υπόψη οι υποβαθμίσεις του συστήματος, στη συνέχεια 0,5% ετησίως.
Άλλοι παράγοντες που δεν λαμβάνονται υπόψη στο PVGIS
Ορισμένες επιδράσεις επηρεάζουν την παραγωγή ΦΒ αλλά δεν περιλαμβάνονται PVGIS:
- Χιόνι στα πάνελ: Μειώνει δραστικά την παραγωγή. Εξαρτάται από τη συχνότητα και τη διάρκεια της χιονόπτωσης.
- Συσσώρευση σκόνης και βρωμιάς: Μειώνει την ισχύ των Φ/Β, ανάλογα με τον καθαρισμό και τη βροχόπτωση.
- Μερική σκίαση: Έχει ισχυρό αντίκτυπο εάν μια μονάδα είναι σκιασμένη. Αυτό το φαινόμενο πρέπει να αντιμετωπιστεί κατά την εγκατάσταση Φ/Β.
Σύναψη
Χάρη στην πρόοδο στη μοντελοποίηση φωτοβολταϊκών και δορυφορικά δεδομένα, PVGIS.COM επιτρέπει την ακριβή εκτίμηση της ισχύος εξόδου των φωτοβολταϊκών μονάδων λαμβάνοντας υπόψη τις περιβαλλοντικές και τεχνολογικές επιπτώσεις.
Γιατί να χρησιμοποιήσετε PVGIS.COM?
Προηγμένη μοντελοποίηση της ακτινοβολίας και της θερμοκρασίας της μονάδας
Διορθώσεις με βάση κλιματικά και φασματικά δεδομένα
Αξιόπιστη εκτίμηση των απωλειών του συστήματος και της γήρανσης του πίνακα
Βελτιστοποίηση της ηλιακής παραγωγής για κάθε περιοχή