Nazivna snaga i standardni ispitni uvjeti (STC)
Učinkovitost fotonaponskog modula općenito se mjeri pod standardnim ispitnim uvjetima (STC), definiranim standardom IEC 60904-1:
- Zračenje od 1000 W/m² (optimalna sunčeva svjetlost)
- Temperatura modula na 25°C
- Standardizirani spektar svjetlosti (IEC 60904-3)
Bifacijalni moduli, koji hvataju svjetlost s obje strane, mogu poboljšati proizvodnju refleksijom od tla (albedo). PVGIS još ne modelira ove module, ali jedan pristup je korištenje BNPI (Bifacial Nameplate Irradiance), definiranog kao: P_BNPI = P_STC * (1 + φ * 0,135), gdje je φ faktor bifacijalnosti.
Ograničenja bifacijalnih modula: Neprikladno za instalacije integrirane u zgradu gdje je stražnji dio modula začepljen. Varijabilna izvedba ovisno o orijentaciji (npr. os sjever-jug s pravcem istok-zapad).
Procjena stvarne snage PV modula
Stvarni radni uvjeti PV panela razlikuju se od standardnih (STC) uvjeta, što utječe na izlaznu snagu. PVGIS.COM primjenjuje nekoliko ispravaka za uključivanje ovih varijabli.
1. Refleksija i upadni kut svjetlosti
Kada svjetlo pogodi PV modul, dio se reflektira bez pretvaranja u električnu energiju. Što je upadni kut oštriji, to je gubitak veći.
- Utjecaj na proizvodnju: U prosjeku, ovaj učinak uzrokuje gubitak od 2 do 4%, smanjen za solarne sustave za praćenje.
2. Učinak solarnog spektra na fotonaponsku učinkovitost
Solarni paneli su osjetljivi na određene valne duljine svjetlosnog spektra, koje se razlikuju ovisno o PV tehnologiji:
- Kristalni silicij (c-Si): osjetljiv na infracrveno i vidljivo svjetlo
- CdTe, CIGS, a-Si: Različita osjetljivost, sa smanjenim odzivom u infracrvenom zračenju
Čimbenici koji utječu na spektar: Jutarnje i večernje svjetlo je crvenije.
Oblačni dani povećavaju udio plave svjetlosti. Spektralni učinak izravno utječe na PV snagu. PVGIS.COM koristi satelitske podatke za podešavanje ovih varijacija i integrira te korekcije u svoje izračune.
Ovisnost PV snage o zračenju i temperaturi
Temperatura i učinkovitost
Učinkovitost PV panela opada s temperaturom modula, ovisno o tehnologiji:
Pri visokom zračenju (>1000 W/m²), temperatura modula raste: Gubitak učinkovitosti
Pri malom zračenju (<400 W/m²), učinkovitost varira ovisno o vrsti PV ćelije
Manekenstvo u PVGIS.COM
PVGIS.COM prilagođava fotonaponsku snagu na temelju zračenja (G) i temperature modula (Tm) pomoću matematičkog modela (Huld et al., 2011.):
P = (G/1000) * A * eff (G, Tm)
Koeficijenti specifični za svaku PV tehnologiju (c-Si, CdTe, CIGS) izvedeni su iz eksperimentalnih mjerenja i primijenjeni na PVGIS.COM simulacije.
Modeliranje temperature PV modula
- Čimbenici koji utječu na temperaturu modula (Tm)
- Temperatura okolnog zraka (Ta)
- Sunčevo zračenje (G)
- Ventilacija (W) – Jak vjetar hladi modul
-
Model temperature u PVGIS (Faiman, 2008.):
Tm = Ta + G / (U0 + U1W)
Koeficijenti U0 i U1 variraju ovisno o vrsti instalacije:
| PV tehnologija | Montaža | U0 (W/°C-m²) | U1 (Ws/°C-m³) |
|---|---|---|---|
| c-Si | Samostojeći | 26.9 | 26.9 |
| c-Si | BIPV/BAPV | 20.0 | 20.0 |
| CIGS | Samostojeći | 22.64 | 22.64 |
| CIGS | BIPV/BAPV | 20.0 | 20.0 |
| CdTe | Samostojeći | 23.37 | 23.37 |
| CdTe | BIPV/BAPV | 20.0 | 20.0 |
Gubici u sustavu i starenje PV modula
Svi prethodni izračuni daju snagu na razini modula, ali se moraju uzeti u obzir i drugi gubici:
- Gubici pretvorbe (inverter)
- Gubici u ožičenju
- Razlike u snazi između modula
- Starenje PV panela
Prema studiji Jordana i Kurtza (2013), PV paneli gube u prosjeku 0,5% snage godišnje. Nakon 20 godina njihova se snaga smanjuje na 90% početne vrijednosti.
- PVGIS.COM preporučuje unos početnog gubitka sustava od 3% za prvu godinu kako bi se uzele u obzir degradacije sustava, zatim 0,5% godišnje.
Ostali čimbenici koji nisu uzeti u obzir PVGIS
Neki učinci utječu na proizvodnju fotonapona, ali nisu uključeni PVGIS:
- Snijeg na pločama: Drastično smanjuje proizvodnju. Ovisi o učestalosti i trajanju snježnih padalina.
- Nakupljanje prašine i prljavštine: Smanjuje PV snagu, ovisno o čišćenju i padalinama.
- Djelomično sjenčanje: Ima snažan učinak ako je modul zasjenjen. Ovim se učinkom mora upravljati tijekom PV instalacije.
Zaključak
Zahvaljujući napretku u fotonaponskom modeliranju i satelitskim podacima, PVGIS.COM omogućuje preciznu procjenu izlazne snage PV modula uzimajući u obzir ekološke i tehnološke učinke.
Zašto koristiti PVGIS.COM?
Napredno modeliranje zračenja i temperature modula
Ispravci temeljeni na klimatskim i spektralnim podacima
Pouzdana procjena gubitaka sustava i starenja panela
Optimizacija solarne proizvodnje za svaku regiju