Nimivõimsus ja standardsed katsetingimused (STC)
Fotogalvaanilise mooduli jõudlust mõõdetakse üldiselt standardsete katsetingimuste (STC) järgi, mis on määratletud standardis IEC 60904-1:
- kiirgustihedus 1000 W/m² (optimaalne päikesevalgus)
- Mooduli temperatuur 25°C
- Standardiseeritud valgusspekter (IEC 60904-3)
Kahepoolsed moodulid, mis püüavad valgust mõlemalt poolt, võivad maapinna peegelduse (albeedo) kaudu tootmist parandada. PVGIS ei modelleeri veel neid mooduleid, kuid üks lähenemisviis on kasutada BNPI-d (Bifacial Nameplate Irradiance), mis on määratletud järgmiselt: P_BNPI = P_STC * (1 + φ * 0,135), kus φ on bifatsiaalsustegur.
Bifatsiaalsete moodulite piirangud: Ei sobi hoonesse integreeritud paigaldiste jaoks, kus mooduli tagakülg on takistatud. Muutuv jõudlus olenevalt orientatsioonist (nt põhja-lõuna telg ida-lääne suunaga).
PV-moodulite tegeliku võimsuse hindamine
PV-paneelide tegelikud töötingimused erinevad standardtingimustest (STC), mis mõjutab väljundvõimsust. PVGIS.COM rakendab nende muutujate kaasamiseks mitmeid parandusi.
1. Valguse peegeldus ja langemisnurk
Kui valgus tabab PV-moodulit, peegeldub osa sellest, ilma et see muutuks elektriks. Mida teravam on langemisnurk, seda suurem on kadu.
- Mõju tootmisele: see mõju põhjustab keskmiselt 2–4% kadu, mida päikeseenergia jälgimissüsteemide puhul vähendatakse.
2. Päikesespektri mõju PV efektiivsusele
Päikesepaneelid on tundlikud valgusspektri teatud lainepikkuste suhtes, mis varieeruvad sõltuvalt PV-tehnoloogiast:
- Kristalliline räni (c-Si): tundlik infrapuna- ja nähtava valguse suhtes
- CdTe, CIGS, a-Si: erinev tundlikkus, vähendatud reageeringuga infrapunas
Spektrit mõjutavad tegurid: Hommiku- ja õhtuvalgus on punasem.
Pilves päevad suurendavad sinise valguse osakaalu. Spektriefekt mõjutab otseselt PV võimsust. PVGIS.COM kasutab nende variatsioonide kohandamiseks satelliidiandmeid ja integreerib need parandused oma arvutustesse.
PV võimsuse sõltuvus kiirgustihedusest ja temperatuurist
Temperatuur ja tõhusus
PV-paneelide efektiivsus väheneb koos mooduli temperatuuriga, sõltuvalt tehnoloogiast:
Suure kiirgustihedusega (>1000 W/m²), mooduli temperatuur tõuseb: Tõhususe kaotus
Madala kiirgustiheduse korral (<400 W/m²), tõhusus varieerub sõltuvalt PV-elemendi tüübist
Modelleerimine sisse PVGIS.COM
PVGIS.COM reguleerib PV võimsust kiirgustiheduse (G) ja mooduli temperatuuri (Tm) alusel, kasutades matemaatilist mudelit (Huld et al., 2011):
P = (G/1000) * A * eff(G, Tm)
Iga PV-tehnoloogia (c-Si, CdTe, CIGS) spetsiifilised koefitsiendid tuletatakse eksperimentaalsetest mõõtmistest ja rakendatakse PVGIS.COM simulatsioonid.
PV-moodulite temperatuuri modelleerimine
- Mooduli temperatuuri (Tm) mõjutavad tegurid
- Ümbritseva õhu temperatuur (Ta)
- Päikese kiirgustihedus (G)
- Ventilatsioon (W) – tugev tuul jahutab moodulit
-
Temperatuuri mudel sisse PVGIS (Faiman, 2008):
Tm = Ta + G / (U0 + U1W)
Koefitsiendid U0 ja U1 varieeruvad olenevalt paigalduse tüübist:
| PV tehnoloogia | Paigaldamine | U0 (W/°C-m²) | U1 (Ws/°C-m³) |
|---|---|---|---|
| c-Si | Eraldi seisev | 26.9 | 26.9 |
| c-Si | BIPV/BAPV | 20.0 | 20.0 |
| CIGS | Eraldi seisev | 22.64 | 22.64 |
| CIGS | BIPV/BAPV | 20.0 | 20.0 |
| CdTe | Eraldi seisev | 23.37 | 23.37 |
| CdTe | BIPV/BAPV | 20.0 | 20.0 |
Süsteemi kaod ja PV-moodulite vananemine
Kõik eelnevad arvutused annavad võimsuse mooduli tasemel, kuid tuleb arvestada ka muude kadudega:
- Konversioonikaod (inverter)
- Juhtmete kaod
- Moodulite võimsuse erinevused
- PV-paneelide vananemine
Jordan & Kurtzi (2013) uuringu kohaselt kaotavad PV-paneelid aastas keskmiselt 0,5% võimsusest. 20 aasta pärast väheneb nende võimsus 90% -ni esialgsest väärtusest.
- PVGIS.COM soovitab süsteemi halvenemise arvessevõtmiseks sisestada esimesel aastal 3%, seejärel 0,5% aastas.
Muud tegurid, mida ei arvestata PVGIS
Mõned efektid mõjutavad PV tootmist, kuid need ei sisaldu PVGIS:
- Lumi paneelidel: Vähendab järsult tootmist. Oleneb lumesaju sagedusest ja kestusest.
- Tolmu ja mustuse kogunemine: Vähendab PV võimsust olenevalt puhastamisest ja sademetest.
- Osaline varjutus: Sellel on tugev mõju, kui moodul on varjutatud. Seda efekti tuleb hallata PV paigaldamise ajal.
Järeldus
Tänu fotogalvaanilise modelleerimise ja satelliidiandmete arengule, PVGIS.COM võimaldab täpselt hinnata PV-moodulite väljundvõimsust, võttes arvesse keskkonna- ja tehnoloogilisi mõjusid.
Miks kasutada PVGIS.COM?
Täiustatud kiirgustiheduse ja mooduli temperatuuri modelleerimine
Kliima- ja spektriandmetel põhinevad parandused
Süsteemi kadude ja paneelide vananemise usaldusväärne hinnang
Päikeseenergia tootmise optimeerimine iga piirkonna jaoks