Ֆոտովոլտային մոդուլների ուժի հաշվարկ

Անվանական հզորությունը և ստանդարտ փորձարկման պայմանները (STC)

Ֆոտովոլտային մոդուլի արդյունավետությունը սովորաբար չափվում է Ստանդարտ փորձարկման պայմաններով (STC), որոնք սահմանված են IEC 60904-1 ստանդարտով.

• Ճառագայթումը 1000 Վտ/մ² (օպտիմալ արևի լույս)
• Մոդուլի ջերմաստիճանը 25°C
• Ստանդարտացված լույսի սպեկտր (IEC 60904-3)

Երկկողմանի մոդուլները, որոնք լույս են գրավում երկու կողմից, կարող են բարելավել արտադրությունը հողի արտացոլման միջոցով (ալբեդո): PVGIS Դեռևս չի մոդելավորում այս մոդուլները, բայց մոտեցումներից մեկն է օգտագործել BNPI (Երկդիմաց անվանման տախտակի ճառագայթում), որը սահմանվում է որպես. P_BNPI = P_STC * (1 + φ * 0,135), որտեղ φ-ը երկդիմացության գործակիցն է:

Երկդիմաց մոդուլների սահմանափակումները. Հարմար չէ շենքում ինտեգրված կայանքների համար, որտեղ մոդուլի հետևի մասը խցանված է: Փոփոխական կատարողականություն՝ կախված կողմնորոշումից (օրինակ՝ Հյուսիս-Հարավ առանցք դեպի Արևելք-Արևմուտք):

ՖՎ մոդուլների փաստացի հզորության գնահատում

ՖՎ պանելների իրական աշխատանքային պայմանները տարբերվում են ստանդարտ (STC) պայմաններից, ինչը ազդում է ելքային հզորության վրա: PVGIS.COM կիրառում է մի քանի ուղղումներ՝ այս փոփոխականները ներառելու համար:

1. Լույսի արտացոլումը և անկման անկյունը

Երբ լույսը հարվածում է ՖՎ մոդուլին, մի մասն արտացոլվում է առանց էլեկտրականության վերածվելու: Որքան սուր է անկման անկյունը, այնքան մեծ է կորուստը:

• Ազդեցությունը արտադրության վրա. Միջին հաշվով, այս էֆեկտը հանգեցնում է 2-ից 4%-ի կորուստ, որը կրճատվում է արևային հետևող համակարգերի համար:

2. Արեգակնային սպեկտրի ազդեցությունը ՖՎ արդյունավետության վրա

Արևային մարտկոցները զգայուն են լուսային սպեկտրի որոշակի ալիքի երկարությունների նկատմամբ, որոնք տարբերվում են PV տեխնոլոգիայով.

• Բյուրեղային սիլիցիում (c-Si): Զգայուն է ինֆրակարմիր և տեսանելի լույսի նկատմամբ
• CdTe, CIGS, a-Si: Տարբեր զգայունություն, ինֆրակարմիր ճառագայթում նվազեցված արձագանքով

Սպեկտրի վրա ազդող գործոններ. Առավոտյան և երեկոյան լույսն ավելի կարմիր է:

Ամպամած օրերը մեծացնում են կապույտ լույսի համամասնությունը: Սպեկտրային էֆեկտն ուղղակիորեն ազդում է ՖՎ հզորության վրա: PVGIS.COM օգտագործում է արբանյակային տվյալները՝ այս տատանումները կարգավորելու համար և ինտեգրում է այդ ուղղումները իր հաշվարկներում:

ՖՎ հզորության կախվածությունը ճառագայթումից և ջերմաստիճանից

Ջերմաստիճան և արդյունավետություն

ՖՎ վահանակների արդյունավետությունը նվազում է մոդուլի ջերմաստիճանի հետ՝ կախված տեխնոլոգիայից.

Բարձր ճառագայթման դեպքում (>1000 Վտ/մ²), մոդուլի ջերմաստիճանը բարձրանում է. Արդյունավետության կորուստ

Ցածր ճառագայթման դեպքում (<400 Վտ/մ²), արդյունավետությունը տատանվում է՝ կախված ՖՎ բջիջի տեսակից

Մոդելավորումը PVGIS.COM

PVGIS.COM կարգավորում է ՖՎ հզորությունը՝ հիմնվելով ճառագայթման (G) և մոդուլի ջերմաստիճանի (Tm) վրա՝ օգտագործելով մաթեմատիկական մոդելը (Huld et al., 2011):

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

Յուրաքանչյուր ՖՎ տեխնոլոգիային հատուկ գործակիցները (c-Si, CdTe, CIGS) բխում են փորձարարական չափումներից և կիրառվում են. PVGIS.COM սիմուլյացիաներ.

ՖՎ մոդուլների ջերմաստիճանի մոդելավորում

• Մոդուլի ջերմաստիճանի վրա ազդող գործոններ (Tm)
• Շրջակա օդի ջերմաստիճանը (Ta)
• Արեգակնային ճառագայթում (G)
• Օդափոխում (Վտ) – Ուժեղ քամին սառեցնում է մոդուլը
• Ջերմաստիճանի մոդելը PVGIS (Ֆայման, 2008):

  Tm = Ta + G / (U0 + U1W)
  U0 և U1 գործակիցները տարբերվում են ըստ տեղադրման տեսակի.

ՖՎ տեխնոլոգիա	Տեղադրում	U0 (W/°C-m²)	U1 (Ws/°C-m³)
գ-Սի	Ազատ կանգնած	26.9	26.9
գ-Սի	BIPV/BAPV	20.0	20.0
CIGS	Ազատ կանգնած	22.64	22.64
CIGS	BIPV/BAPV	20.0	20.0
CdTe	Ազատ կանգնած	23.37	23.37
CdTe	BIPV/BAPV	20.0	20.0

Համակարգի կորուստներ և ՖՎ մոդուլների ծերացում

Նախորդ բոլոր հաշվարկներն ապահովում են հզորությունը մոդուլի մակարդակում, սակայն պետք է հաշվի առնել այլ կորուստներ.

• Փոխակերպման կորուստներ (ինվերտոր)
• Հաղորդալարերի կորուստներ
• Մոդուլների միջև հզորության տարբերությունը
• ՖՎ վահանակների ծերացում

Ըստ Jordan & Kurtz-ի (2013) ուսումնասիրության՝ ՖՎ վահանակները տարեկան կորցնում են էներգիայի միջինը 0,5%-ը: 20 տարի անց դրանց հզորությունը կրճատվում է մինչև սկզբնական արժեքի 90%-ը։

• PVGIS.COM խորհուրդ է տալիս մուտքագրել համակարգի սկզբնական կորուստը 3% առաջին տարվա համար՝ հաշվի առնելով համակարգի դեգրադացիան, այնուհետև տարեկան 0,5%:

Այլ գործոններ, որոնք հաշվի չեն առնվում PVGIS

Որոշ ազդեցություններ ազդում են ՖՎ-ի արտադրության վրա, բայց ներառված չեն PVGIS:

• Ձյունը վահանակների վրա. Կտրուկ նվազեցնում է արտադրությունը. Կախված է ձյան տեղումների հաճախականությունից և տևողությունից:
• Փոշու և կեղտի կուտակում. Նվազեցնում է ՖՎ հզորությունը՝ կախված մաքրումից և տեղումներից:
• Մասնակի ստվերում. Ուժեղ ազդեցություն ունի, եթե մոդուլը ստվերված է: Այս ազդեցությունը պետք է կառավարվի ՖՎ տեղադրման ժամանակ:

Եզրակացություն

Ֆոտովոլտային մոդելավորման և արբանյակային տվյալների առաջընթացի շնորհիվ, PVGIS.COM թույլ է տալիս ճշգրիտ գնահատել ՖՎ մոդուլների ելքային հզորությունը՝ հաշվի առնելով բնապահպանական և տեխնոլոգիական ազդեցությունները:

Ինչու օգտագործել PVGIS.COM?

Ճառագայթման և մոդուլի ջերմաստիճանի առաջադեմ մոդելավորում

Կլիմայական և սպեկտրալ տվյալների վրա հիմնված ուղղումներ

Համակարգի կորուստների և վահանակների ծերացման հուսալի գնահատում

Յուրաքանչյուր տարածաշրջանի համար արևային արտադրության օպտիմիզացում