محاسبه توان خروجی ماژول‌های فتوولتائیک

توان نامی و شرایط استاندارد آزمایش (STC)

عملکرد ماژول PV معمولاً در شرایط استاندارد آزمایش (STC) مطابق با IEC 60904-1 اندازه‌گیری می‌شود:

• تابش خورشیدی 1000 W/m² (بالاترین سطح نور خورشید)
• دمای ماژول 25°C
• طیف نوری استاندارد (IEC 60904-3)
• ماژول‌های دوطرفه (Bifacial) که از هر دو طرف نور جذب می‌کنند، می‌توانند تولید انرژی را از طریق بازتاب سطح زمین (Albedo) افزایش دهند. PVGIS.COM در حال حاضر این ماژول‌ها را مدل‌سازی نمی‌کند، اما می‌توان از روش BNPI (Bifacial Nameplate Irradiance) استفاده کرد:

P_BNPI = P_STC * (1 + φ * 0,135)
، که در آن φ ضریب دوطرفه بودن است.

محدودیت‌های ماژول‌های دوطرفه:

• برای سیستم‌های PV یکپارچه در ساختمان‌ها مناسب نیستند، زیرا ممکن است طرف پشتی ماژول مسدود شود.
• عملکرد آن‌ها بستگی به جهت‌گیری دارد (برای مثال، محور شمال-جنوب با پنل‌هایی که به سمت شرق و غرب قرار گرفته‌اند).

تخمین توان خروجی واقعی ماژول‌های PV

شرایط واقعی عملکرد با STC متفاوت است، که مستقیماً توان خروجی را تحت تأثیر قرار می‌دهد. PVGIS.COM برای بهبود دقت محاسبات، اصلاحاتی را اعمال می‌کند.

1. بازتاب و زاویه برخورد نور

هنگامی که نور به ماژول PV برخورد می‌کند، بخشی از آن بازتاب می‌شود و به برق تبدیل نمی‌شود. هرچه زاویه برخورد بیشتر باشد، تلفات بازتاب نیز بیشتر است.

تأثیر بر تولید انرژی: این تلفات به طور متوسط 2-4% است، اما در سیستم‌های خورشیدی با ردیابی خورشید کمتر است.

2. تأثیر طیف خورشیدی بر بازده ماژول‌های PV

ماژول‌های PV به طول‌موج‌های خاصی از نور خورشید حساس هستند، که بسته به فناوری PV متفاوت است:

• سیلیکون کریستالی (c-Si) : حساس به نور مرئی و مادون قرمز
• CdTe، CIGS، a-Si : حساسیت طیفی متفاوت، پاسخ کمتر به مادون قرمز

عواملی که بر طیف نور تأثیر می‌گذارند:

• نور صبح و عصر حاوی میزان بیشتری از نور قرمز است.
• روزهای ابری درصد نور آبی را افزایش می‌دهند.
• تغییرات طیفی مستقیماً بر توان PV تأثیر می‌گذارند.

PVGIS.COM از داده‌های ماهواره‌ای استفاده می‌کند تا این تغییرات را اصلاح کرده و دقت محاسبات را بهبود بخشد.

تأثیر تابش و دما بر توان PV

دما و بازدهی

در شرایط تابش بالا (>1000 W/m²)، دمای ماژول افزایش می‌یابد → افت بازدهی

در شرایط تابش کم (<400 W/m²)، بازدهی به نوع سلول PV بستگی دارد.

مدل‌سازی در PVGIS.COM

PVGIS.COM توان PV را بر اساس تابش (G) و دمای ماژول (Tm) تنظیم می‌کند، با استفاده از مدل ریاضی (Huld et al., 2011):

P = (G/1000) * A * eff(G, Tm)

مدل‌سازی دمای ماژول‌های PV

• عواملی که بر دمای ماژول (Tm) تأثیر می‌گذارند:
• دمای محیط (Ta)
• تابش خورشیدی (G)
• تهویه و خنک‌کننده (W) – وزش باد می‌تواند ماژول را خنک کند
مدل دما در PVGIS (Faiman, 2008):
Tm = Ta + G / (U0 + U1W)
ضرایب U0 و U1 بسته به نوع نصب متفاوت است:

PV فناوری"	نوع نصب	U0 (w/° C-m²)	U1 (WS/° C-M³)
c-Si	مستقل	26.9	6.2
c-Si	BIPV/BAPV	20.0	3.2
CIGS	مستقل	22.64	3.6
CIGS	BIPV/BAPV	20.0	2.0
CdTe	مستقل	23.37	5.44
CdTe	BIPV/BAPV	20.0	3.2

افت سیستم و پیری ماژول‌های PV

افت عملکرد در اثر پیری

بر اساس مطالعه Jordan & Kurtz (2013)، ماژول‌های PV به طور متوسط 0.5% توان خود را هر سال از دست می‌دهند. پس از 20 سال، توان خروجی آن‌ها به 90% ظرفیت اولیه کاهش می‌یابد. PVGIS.COM توصیه می‌کند که افت سیستم در سال اول 3% تنظیم شود، و پس از آن هر سال 0.5% افزایش یابد.

سایر عوامل در نظر گرفته نشده است PVGIS

برخی از اثرات بر تولید PV تأثیر می گذارد اما در آن گنجانده نشده است PVGIS:

• برف روی پانل ها: تولید را به شدت کاهش می دهد. بستگی به فرکانس و مدت زمان بارش برف دارد.
• تجمع گرد و غبار و خاک: بسته به تمیز کردن و بارش ، قدرت PV را کاهش می دهد.
• سایه جزئی: در صورت سایه زدن یک ماژول ، تأثیر شدیدی دارد. این اثر باید در حین نصب PV مدیریت شود.

نتیجه‌گیری

با مدل‌سازی پیشرفته PV و استفاده از داده‌های ماهواره‌ای، PVGIS.COM محاسبات دقیقی از توان خروجی ماژول‌های PV ارائه می‌دهد و عوامل محیطی و فناوری را برای بهینه‌سازی تولید انرژی خورشیدی در نظر می‌گیرد.

چرا باید از PVGIS.COM استفاده کنید؟

مدل‌سازی دقیق تابش خورشیدی و دمای ماژول‌های PV

اصلاحات مبتنی بر داده‌های آب و هوایی و طیفی

تخمین قابل اعتماد برای افت سیستم و پیری ماژول‌ها

بهینه‌سازی تولید انرژی خورشیدی برای هر موقعیت جغرافیایی