Potenza nominale e condizioni di prova standard (STC)
Le prestazioni di un modulo fotovoltaico sono generalmente misurate in condizioni di prova standard (STC), definite dallo standard IEC 60904-1:
- Irradianza di 1000 w/m² (luce solare ottimale)
- Temperatura del modulo a 25 ° C
- Spettro di luce standardizzato (IEC 60904-3)
I moduli bifacciali, che catturano la luce su entrambi i lati, possono migliorare la produzione attraverso la riflessione del terreno (albedo). PVGIS non modella ancora questi moduli, ma un approccio è usare BNPI (irradianza della targhetta bifacciale), definito come: P_bnpi = p_stc * (1 + φ * 0.135), dove φ è il fattore di bifacialità.
Limitazioni dei moduli bifacciali: Non idonei per le installazioni integrate per l'edificio in cui è ostruita la parte posteriore del modulo. Prestazioni variabili a seconda dell'orientamento (ad es. Asse nord-sud con rivolta verso est-ovest).
Stima della potenza effettiva dei moduli fotovoltaici
Le condizioni operative effettive dei pannelli fotovoltaici differiscono dalle condizioni standard (STC), che influiscono sulla potenza di uscita. PVGIS.COM applica diverse correzioni per incorporare queste variabili.
1. Riflessione e angolo di incidenza della luce
Quando la luce colpisce un modulo fotovoltaico, una porzione viene riflessa senza essere convertita in elettricità. Più acuta è l'angolo di incidenza, maggiore è la perdita.
- Impatto sulla produzione: in media, questo effetto provoca una perdita dal 2 al 4%, ridotta per i sistemi di tracciamento solare.
2. Effetto dello spettro solare sull'efficienza fotovoltaica
I pannelli solari sono sensibili a alcune lunghezze d'onda dello spettro della luce, che variano in base alla tecnologia fotovoltaica:
- Silicio cristallino (C-SI): sensibile alla luce infrarossa e visibile
- CDTE, CIGS, A-SI: diversa sensibilità, con una risposta ridotta nell'infrarosso
Fattori che influenzano lo spettro: La luce del mattino e della sera è più rossa.
I giorni nuvolosi aumentano la percentuale di luce blu. L'effetto spettrale influenza direttamente la potenza fotovoltaica. PVGIS.COM Utilizza i dati satellitari per regolare queste variazioni e integrare queste correzioni nei suoi calcoli.
Dipendenza della potenza fotovoltaica dall'irradiazione e dalla temperatura
Temperatura ed efficienza
L'efficienza dei pannelli fotovoltaici diminuisce con la temperatura del modulo, a seconda della tecnologia:
Ad alta irradianza (>1000 w/m²), La temperatura del modulo aumenta: perdita di efficienza
A bassa irradianza (<400 w/m²), l'efficienza varia in base al tipo di cellula fotovoltaica
Modellare in PVGIS.COM
PVGIS.COM Regola la potenza fotovoltaica in base all'irradiazione (G) e alla temperatura del modulo (TM) usando un modello matematico (Huld et al., 2011):
P = (g/1000) * a * eff (g, tm)
I coefficienti specifici per ciascuna tecnologia fotovoltaica (C-SI, CDTE, CIGS) sono derivati da misurazioni sperimentali e applicati a PVGIS.COM simulazioni.
Modellazione della temperatura dei moduli fotovoltaici
- Fattori che influenzano la temperatura del modulo (TM)
- Temperatura dell'aria ambiente (TA)
- Irradiante solare (G)
- Ventilazione (W) - Il vento forte raffredda il modulo
-
Modello di temperatura in PVGIS (Faiman, 2008):
Tm = ta + g / (u0 + u1w)
I coefficienti U0 e U1 variano in base al tipo di installazione:
| Tecnologia fotovoltaica | Installazione | U0 (W/° C-M²) | U1 (WS/° C-M³) |
|---|---|---|---|
| C-SI | Indipendente | 26.9 | 26.9 |
| C-SI | BIPV/BAPV | 20.0 | 20.0 |
| Cigs | Indipendente | 22.64 | 22.64 |
| Cigs | BIPV/BAPV | 20.0 | 20.0 |
| Cdte | Indipendente | 23.37 | 23.37 |
| Cdte | BIPV/BAPV | 20.0 | 20.0 |
Perdite di sistema e invecchiamento dei moduli fotovoltaici
Tutti i calcoli precedenti forniscono la potenza a livello del modulo, ma devono essere prese in considerazione altre perdite:
- Perdite di conversione (Inverter)
- Perdite di cablaggio
- Differenze di potere tra i moduli
- Invecchiamento dei pannelli fotovoltaici
Secondo lo studio di Jordan & Kurtz (2013), i pannelli fotovoltaici perdono in media lo 0,5% dell'energia all'anno. Dopo 20 anni, il loro potere è ridotto al 90% del loro valore iniziale.
- PVGIS.COM Raccomanda di inserire una perdita iniziale del sistema del 3% per il primo anno per tenere conto dei degradi del sistema, quindi dello 0,5% all'anno.
Altri fattori non considerati in PVGIS
Alcuni effetti influenzano la produzione fotovoltaica ma non sono inclusi in PVGIS:
- Neve sui pannelli: Riduce drasticamente la produzione. Dipende dalla frequenza e dalla durata delle nevicate.
- Accumulo di polvere e sporcizia: Riduce la potenza fotovoltaica, a seconda della pulizia e delle precipitazioni.
- Ombre parziale: Ha un forte impatto se un modulo è ombreggiato. Questo effetto deve essere gestito durante l'installazione fotovoltaica.
Conclusione
Grazie ai progressi nella modellazione fotovoltaica e nei dati satellitari, PVGIS.COM Consente una stima precisa della potenza di produzione dei moduli fotovoltaici tenendo conto degli effetti ambientali e tecnologici.
Perché usare PVGIS.COM?
Modellazione avanzata di irradianza e temperatura del modulo
Correzioni basate su dati climatici e spettrali
Stima affidabile delle perdite di sistema e dell'invecchiamento del panel
Ottimizzazione della produzione solare per ogni regione