Potencia nominal e condicións de proba estándar (STC)
O rendemento dun módulo fotovoltaico mídese xeralmente baixo as condicións de proba estándar (STC), definidas pola norma IEC 60904-1:
- Irradiación de 1000 W/m² (luz solar óptima)
- Temperatura do módulo a 25°C
- Espectro luminoso normalizado (IEC 60904-3)
Os módulos bifaciais, que captan a luz por ambos os lados, poden mellorar a produción mediante a reflexión do chan (albedo). PVGIS aínda non modela estes módulos, pero un enfoque é utilizar BNPI (Irradianza de placas de identificación bifacial), definido como: P_BNPI = P_STC * (1 + φ * 0,135), onde φ é o factor de bifacialidade.
Limitacións dos módulos bifaciais: Non apto para instalacións integradas no edificio onde a parte traseira do módulo estea obstruída. Rendemento variable dependendo da orientación (por exemplo, eixe Norte-Sur con orientación Leste-Oeste).
Estimación da potencia real dos módulos fotovoltaicos
As condicións reais de funcionamento dos paneis fotovoltaicos difiren das condicións estándar (STC), o que afecta á potencia de saída. PVGIS.COM aplica varias correccións para incorporar estas variables.
1. Reflexión e ángulo de incidencia da luz
Cando a luz incide nun módulo fotovoltaico, unha parte reflíctese sen converterse en electricidade. Canto máis agudo sexa o ángulo de incidencia, maior será a perda.
- Impacto na produción: de media, este efecto provoca unha perda do 2 ao 4%, reducida para os sistemas de seguimento solar.
2. Efecto do espectro solar na eficiencia fotovoltaica
Os paneis solares son sensibles a certas lonxitudes de onda do espectro luminoso, que varían segundo a tecnoloxía fotovoltaica:
- Silicio cristalino (c-Si): Sensible á luz infravermella e visible
- CdTe, CIGS, a-Si: Sensibilidade diferente, cunha resposta reducida no infravermello
Factores que inflúen no espectro: A luz da mañá e da noite é máis vermella.
Os días nubrados aumentan a proporción de luz azul. O efecto espectral inflúe directamente na potencia fotovoltaica. PVGIS.COM utiliza datos de satélite para axustar estas variacións e integra estas correccións nos seus cálculos.
Dependencia da potencia fotovoltaica da irradiación e da temperatura
Temperatura e eficiencia
A eficiencia dos paneis fotovoltaicos diminúe coa temperatura do módulo, dependendo da tecnoloxía:
a alta irradiación (>1000 W/m²), aumenta a temperatura do módulo: Perda de eficiencia
a baixa irradiación (<400 W/m²), a eficiencia varía segundo o tipo de célula fotovoltaica
Modelado en PVGIS.COM
PVGIS.COM axusta a potencia fotovoltaica en función da irradiancia (G) e da temperatura do módulo (Tm) mediante un modelo matemático (Huld et al., 2011):
P = (G/1000) * A * eff(G, Tm)
Os coeficientes específicos de cada tecnoloxía fotovoltaica (c-Si, CdTe, CIGS) derívanse de medicións experimentais e aplícanse a PVGIS.COM simulacións.
Modelización da temperatura dos módulos fotovoltaicos
- Factores que inflúen na temperatura do módulo (Tm)
- Temperatura do aire ambiente (Ta)
- Irradiación solar (G)
- Ventilación (W): o vento forte arrefría o módulo
-
Modelo de temperatura en PVGIS (Faiman, 2008):
Tm = Ta + G / (U0 + U1W)
Os coeficientes U0 e U1 varían segundo o tipo de instalación:
| Tecnoloxía fotovoltaica | Instalación | U0 (W/°C-m²) | U1 (Ws/°C-m³) |
|---|---|---|---|
| c-Si | Autónomo | 26.9 | 26.9 |
| c-Si | BIPV/BAPV | 20.0 | 20.0 |
| CIGS | Autónomo | 22.64 | 22.64 |
| CIGS | BIPV/BAPV | 20.0 | 20.0 |
| CdTe | Autónomo | 23.37 | 23.37 |
| CdTe | BIPV/BAPV | 20.0 | 20.0 |
Perdas do sistema e envellecemento dos módulos fotovoltaicos
Todos os cálculos anteriores proporcionan a potencia a nivel de módulo, pero hai que considerar outras perdas:
- Perdas de conversión (inversor)
- Perdas de cableado
- Diferenzas de potencia entre módulos
- Envellecemento dos paneis fotovoltaicos
Segundo o estudo de Jordan & Kurtz (2013), os paneis fotovoltaicos perden de media un 0,5% de enerxía ao ano. Despois de 20 anos, a súa potencia redúcese ao 90% do seu valor inicial.
- PVGIS.COM recomenda introducir unha perda inicial do sistema do 3% durante o primeiro ano para ter en conta as degradacións do sistema, despois do 0,5% ao ano.
Outros factores non considerados en PVGIS
Algúns efectos inflúen na produción fotovoltaica pero non están incluídos PVGIS:
- Neve nos paneis: Reduce drasticamente a produción. Depende da frecuencia e duración da nevada.
- Acumulación de po e sucidade: Diminúe a potencia fotovoltaica, dependendo da limpeza e das precipitacións.
- Sombreado parcial: Ten un forte impacto se un módulo está sombreado. Este efecto debe ser xestionado durante a instalación fotovoltaica.
Conclusión
Grazas aos avances no modelado fotovoltaico e os datos satelitales, PVGIS.COM permite estimar con precisión a potencia de saída dos módulos fotovoltaicos tendo en conta os efectos ambientais e tecnolóxicos.
Por que usar PVGIS.COM?
Modelado avanzado de irradiancia e temperatura do módulo
Correccións baseadas en datos climáticos e espectrais
Estimación fiable das perdas do sistema e do envellecemento do panel
Optimización da produción solar para cada rexión