Nimellisteho ja standarditestiolosuhteet (STC)
Aurinkosähkömoduulin suorituskykyä mitataan yleensä standardin IEC 60904-1 -standardin määrittelemillä standarditestiolosuhteilla (STC):
- Säteilyvoimakkuus 1000 W/m² (optimaalinen auringonvalo)
- Moduulin lämpötila 25°C
- Standardoitu valospektri (IEC 60904-3)
Bifacial-moduulit, jotka vangitsevat valoa molemmilta puolilta, voivat parantaa tuotantoa maaheijastuksen (albedon) avulla. PVGIS ei vielä mallinna näitä moduuleja, mutta yksi lähestymistapa on käyttää BNPI:tä (Bifacial Nameplate Irradiance), joka määritellään seuraavasti: P_BNPI = P_STC* (1 + φ * 0,135), missä φ on bifacialiteettitekijä.
Bifacial-moduulien rajoitukset: Ei sovellu rakennukseen integroituihin asennuksiin, joissa moduulin takaosa on tukossa. Vaihteleva suorituskyky riippuen suunnasta (esim. pohjois-etelä-akseli, itä-länsisuuntainen).
PV-moduulien todellisen tehon arvio
PV-paneelien todelliset käyttöolosuhteet poikkeavat normaaleista (STC) olosuhteista, mikä vaikuttaa lähtötehoon. PVGIS.COM käyttää useita korjauksia näiden muuttujien sisällyttämiseksi.
1. Valon heijastus ja tulokulma
Kun valo osuu PV-moduuliin, osa heijastuu muuttumatta sähköksi. Mitä terävämpi tulokulma, sitä suurempi häviö.
- Vaikutus tuotantoon: Tämä vaikutus aiheuttaa keskimäärin 2–4 %:n häviön, joka on pienempi aurinkoseurantajärjestelmissä.
2. Auringon spektrin vaikutus aurinkosähkön tehokkuuteen
Aurinkopaneelit ovat herkkiä tietyille valospektrin aallonpituuksille, jotka vaihtelevat PV-tekniikan mukaan:
- Crystalline Silicon (c-Si): Herkkä infrapuna- ja näkyvälle valolle
- CdTe, CIGS, a-Si: erilainen herkkyys, pienempi vaste infrapunassa
Spektriin vaikuttavat tekijät: Aamu- ja iltavalo on punaisempaa.
Pilviset päivät lisäävät sinisen valon osuutta. Spektrivaikutus vaikuttaa suoraan PV tehoon. PVGIS.COM käyttää satelliittidataa näiden vaihteluiden säätämiseen ja integroi nämä korjaukset laskelmiinsa.
PV-tehon riippuvuus säteilyvoimakkuudesta ja lämpötilasta
Lämpötila ja tehokkuus
PV-paneelien tehokkuus laskee moduulin lämpötilan myötä tekniikasta riippuen:
Korkealla säteilyteholla (>1000 W/m²), moduulin lämpötila nousee: Tehokkuus vähenee
Pienellä säteilyteholla (<400 W/m²), tehokkuus vaihtelee aurinkokennotyypin mukaan
Mukana mallinnus PVGIS.COM
PVGIS.COM säätää aurinkosähkötehoa irradianssin (G) ja moduulin lämpötilan (Tm) perusteella käyttämällä matemaattista mallia (Huld et al., 2011):
P = (G/1000) * A * eff(G, Tm)
Kullekin aurinkosähköteknologialle ominaiset kertoimet (c-Si, CdTe, CIGS) johdetaan kokeellisista mittauksista ja niitä sovelletaan PVGIS.COM simulaatioita.
PV-moduulien lämpötilan mallintaminen
- Moduulin lämpötilaan vaikuttavat tekijät (Tm)
- Ympäristön lämpötila (Ta)
- Auringon säteilyvoimakkuus (G)
- Tuuletus (W) – Kova tuuli jäähdyttää moduulia
-
Lämpötilamalli sisään PVGIS (Faiman, 2008):
Tm = Ta + G / (U0 + U1W)
Kertoimet U0 ja U1 vaihtelevat asennustyypin mukaan:
| PV-tekniikka | Asennus | U0 (W/°C-m²) | U1 (Ws/°C-m³) |
|---|---|---|---|
| c-Si | Vapaasti seisova | 26.9 | 26.9 |
| c-Si | BIPV/BAPV | 20.0 | 20.0 |
| CIGS | Vapaasti seisova | 22.64 | 22.64 |
| CIGS | BIPV/BAPV | 20.0 | 20.0 |
| CdTe | Vapaasti seisova | 23.37 | 23.37 |
| CdTe | BIPV/BAPV | 20.0 | 20.0 |
Järjestelmähäviöt ja PV-moduulien vanheneminen
Kaikki aiemmat laskelmat antavat tehon moduulitasolla, mutta muut häviöt on otettava huomioon:
- Muunnoshäviöt (invertteri)
- Johdon häviöt
- Moduulien tehoerot
- PV-paneelien ikääntyminen
Jordan & Kurtzin (2013) tutkimuksen mukaan aurinkopaneelit menettävät tehostaan keskimäärin 0,5 % vuodessa. 20 vuoden kuluttua niiden teho laskee 90 prosenttiin alkuperäisestä arvostaan.
- PVGIS.COM suosittelee, että ensimmäisenä vuonna syötetään 3 prosentin järjestelmähäviö järjestelmän heikkenemisen huomioon ottamiseksi, sitten 0,5 prosenttia vuodessa.
Muita tekijöitä, joita ei huomioida PVGIS
Jotkut vaikutukset vaikuttavat PV tuotantoon, mutta ne eivät sisälly PVGIS:
- Lunta paneeleissa: Vähentää tuotantoa rajusti. Riippuu lumisateen tiheydestä ja kestosta.
- Pölyn ja lian kerääntyminen: Vähentää PV tehoa puhdistuksesta ja sateesta riippuen.
- Osittainen varjostus: Sillä on voimakas vaikutus, jos moduuli on varjostettu. Tämä vaikutus on hallittava PV-asennuksen aikana.
Johtopäätös
Aurinkosähkömallinnuksen ja satelliittitietojen edistymisen ansiosta PVGIS.COM mahdollistaa PV-moduulien lähtötehon tarkan arvioinnin ottamalla huomioon ympäristö- ja teknologiset vaikutukset.
Miksi käyttää PVGIS.COM?
Edistynyt säteilytiheyden ja moduulin lämpötilan mallinnus
Ilmasto- ja spektritietoihin perustuvat korjaukset
Luotettava arvio järjestelmähäviöistä ja paneelien ikääntymisestä
Aurinkoenergian tuotannon optimointi kullekin alueelle