Névleges teljesítmény és szabványos vizsgálati feltételek (STC)
A fotovoltaikus modulok teljesítményét általában az IEC 60904-1 szabvány által meghatározott szabványos vizsgálati feltételek (STC) szerint mérik:
- 1000 W/m² besugárzás (optimális napfény)
- A modul hőmérséklete 25°C
- Szabványos fényspektrum (IEC 60904-3)
A bifaciális modulok, amelyek mindkét oldalon rögzítik a fényt, javíthatják a termelést a talajvisszaverődés (albedó) révén. PVGIS még nem modellezi ezeket a modulokat, de az egyik megközelítés a BNPI (Bifacial Nameplate Irradiance) használata, amely a következőképpen definiálható: P_BNPI = P_STC * (1 + φ * 0,135), ahol φ a bifacialitási tényező.
A bifaciális modulok korlátai: Nem alkalmas épületbe integrált telepítésekhez, ahol a modul hátulja eltakaródik. Változó teljesítmény a tájolástól függően (pl. Észak-Dél tengely kelet-nyugati fekvéssel).
A PV-modulok tényleges teljesítményének becslése
A PV panelek tényleges működési feltételei eltérnek a szabványos (STC) feltételektől, ami befolyásolja a kimeneti teljesítményt. PVGIS.COM számos korrekciót alkalmaz ezeknek a változóknak a beépítésére.
1. A fény visszaverődése és beesési szöge
Amikor fény ér egy PV-modult, egy része visszaverődik anélkül, hogy elektromossággá alakulna. Minél élesebb a beesési szög, annál nagyobb a veszteség.
- A termelésre gyakorolt hatás: Ez a hatás átlagosan 2-4%-os veszteséget okoz, a napelemes nyomkövető rendszerek esetében csökkentve.
2. A napspektrum hatása a PV hatékonyságára
A napelemek érzékenyek a fényspektrum bizonyos hullámhosszaira, amelyek PV technológiánként változnak:
- Kristályos szilícium (c-Si): Érzékeny az infravörös és látható fényre
- CdTe, CIGS, a-Si: eltérő érzékenység, csökkentett válasz az infravörösben
A spektrumot befolyásoló tényezők: A reggeli és esti fény vörösebb.
A felhős napok növelik a kék fény arányát. A spektrális hatás közvetlenül befolyásolja a PV teljesítményét. PVGIS.COM műholdadatokat használ ezen eltérések beállításához, és számításaiba integrálja ezeket a korrekciókat.
A fotovoltaikus teljesítmény függése a besugárzástól és a hőmérséklettől
Hőmérséklet és Hatékonyság
A PV panelek hatékonysága a modul hőmérsékletével csökken, a technológiától függően:
Nagy besugárzás mellett (>1000 W/m²), a modul hőmérséklete növekszik: Hatékonyságvesztés
Alacsony besugárzás mellett (<400 W/m²), a hatékonyság a PV cella típusától függően változik
Modellezés be PVGIS.COM
PVGIS.COM matematikai modell segítségével beállítja a PV teljesítményét a besugárzás (G) és a modul hőmérséklete (Tm) alapján (Huld et al., 2011):
P = (G/1000) * A * eff(G, Tm)
Az egyes PV-technológiákra jellemző együtthatók (c-Si, CdTe, CIGS) kísérleti mérésekből származnak, és alkalmazzák PVGIS.COM szimulációk.
PV modulok hőmérsékletének modellezése
- A modul hőmérsékletét (Tm) befolyásoló tényezők
- Környezeti levegő hőmérséklet (Ta)
- Nap besugárzása (G)
- Szellőztetés (W) – Az erős szél lehűti a modult
-
Hőmérséklet modell be PVGIS (Faiman, 2008):
Tm = Ta + G / (U0 + U1W)
Az U0 és U1 együtthatók a telepítés típusától függően változnak:
| PV technológia | Telepítés | U0 (W/°C-m²) | U1 (Ws/°C-m³) |
|---|---|---|---|
| c-Si | Szabadon álló | 26.9 | 26.9 |
| c-Si | BIPV/BAPV | 20.0 | 20.0 |
| CIGS | Szabadon álló | 22.64 | 22.64 |
| CIGS | BIPV/BAPV | 20.0 | 20.0 |
| CdTe | Szabadon álló | 23.37 | 23.37 |
| CdTe | BIPV/BAPV | 20.0 | 20.0 |
A PV-modulok rendszervesztései és elöregedése
Az összes korábbi számítás modulszinten adja meg a teljesítményt, de figyelembe kell venni az egyéb veszteségeket is:
- Konverziós veszteségek (inverter)
- Vezetékveszteségek
- A modulok teljesítménybeli különbségei
- A PV panelek öregedése
Jordan és Kurtz (2013) tanulmánya szerint a PV panelek évente átlagosan 0,5%-ot veszítenek teljesítményükből. 20 év elteltével teljesítményük a kezdeti érték 90%-ára csökken.
- PVGIS.COM javasolja, hogy az első évben 3%-os kezdeti rendszerveszteséget adjon meg a rendszer leromlásának figyelembevétele érdekében, majd évi 0,5%-ot.
Egyéb tényezők, amelyeket nem vesznek figyelembe PVGIS
Egyes hatások befolyásolják a PV termelést, de nem szerepelnek benne PVGIS:
- Hó a paneleken: Drasztikusan csökkenti a termelést. A havazás gyakoriságától és időtartamától függ.
- Por és szennyeződés felhalmozódása: Csökkenti a PV teljesítményt a tisztítástól és a csapadéktól függően.
- Részleges árnyékolás: Erős hatása van, ha egy modul árnyékolt. Ezt a hatást kezelni kell a PV telepítése során.
Következtetés
A fotovoltaikus modellezés és a műholdas adatok fejlődésének köszönhetően PVGIS.COM lehetővé teszi a PV modulok kimenő teljesítményének pontos becslését a környezeti és technológiai hatások figyelembevételével.
Miért használja PVGIS.COM?
A besugárzás és a modul hőmérsékletének fejlett modellezése
Korrekciók éghajlati és spektrális adatok alapján
A rendszerveszteségek és a panelek öregedésének megbízható becslése
A napenergia termelés optimalizálása régiónként