חישוב כוחם של מודולים פוטו -וולטאיים

הספק נומינלי ותנאי בדיקה סטנדרטיים (STC)

הביצועים של מודול פוטו-וולטאי נמדדים בדרך כלל תחת תנאי בדיקה סטנדרטיים (STC), המוגדרים בתקן IEC 60904-1:

• קרינה של 1000 W/m² (אור שמש אופטימלי)
• טמפרטורת מודול ב-25 מעלות צלזיוס
• ספקטרום אור מתוקנן (IEC 60904-3)

מודולים דו-פנים, הלוכדים אור משני הצדדים, יכולים לשפר את הייצור באמצעות השתקפות קרקע (אלבדו). PVGIS עדיין אינו מדגמן את המודולים הללו, אך גישה אחת היא להשתמש ב-BNPI (הקרנת לוחית שם דו-פנים), המוגדרת כ: P_BNPI = P_STC * (1 + φ * 0.135), כאשר φ הוא גורם הדו-צדדי.

מגבלות של מודולים דו-פנים: לא מתאים להתקנות משולבות בבניין שבהם החלק האחורי של המודול חסום. ביצועים משתנים בהתאם לכיוון (למשל, ציר צפון-דרום עם כיוון מזרח-מערב).

אומדן הכוח האמיתי של מודולי PV

תנאי ההפעלה בפועל של לוחות PV שונים מתנאים סטנדרטיים (STC), אשר משפיעים על הספק המוצא. PVGIS.COM מיישם מספר תיקונים כדי לשלב משתנים אלה.

1. השתקפות וזווית כניסת האור

כאשר אור פוגע במודול PV, חלק מוחזר מבלי להפוך לחשמל. ככל שזווית ההתרחשות חדה יותר, כך ההפסד גדול יותר.

• השפעה על הייצור: בממוצע, השפעה זו גורמת להפסד של 2 עד 4%, מופחת עבור מערכות מעקב סולאריות.

2. השפעת ספקטרום השמש על יעילות PV

פאנלים סולאריים רגישים לאורכי גל מסוימים של ספקטרום האור, המשתנים לפי טכנולוגיית PV:

• סיליקון גבישי (c-Si): רגיש לאור אינפרא אדום ונראה
• CdTe, CIGS, a-Si: רגישות שונה, עם תגובה מופחתת באינפרא אדום

גורמים המשפיעים על הספקטרום: אור הבוקר והערב אדום יותר.

ימים מעוננים מגדילים את שיעור האור הכחול. האפקט הספקטרלי משפיע ישירות על הספק PV. PVGIS.COM משתמש בנתוני לוויין כדי להתאים את הווריאציות הללו ומשלב תיקונים אלה בחישוביו.

תלות של כוח PV בקרינה ובטמפרטורה

טמפרטורה ויעילות

היעילות של לוחות PV פוחתת עם טמפרטורת המודול, בהתאם לטכנולוגיה:

בקרינה גבוהה (>1000 ואט/מ"ר), עליית טמפרטורת המודול: אובדן יעילות

בקרינה נמוכה (<400 ואט/מ"ר), היעילות משתנה בהתאם לסוג תא ה-PV

דוגמנות פנימה PVGIS.COM

PVGIS.COM מתאים את הספק PV בהתבסס על קרינה (G) וטמפרטורת המודול (Tm) באמצעות מודל מתמטי (Huld et al., 2011):

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

המקדמים הספציפיים לכל טכנולוגיית PV (c-Si, CdTe, CIGS) נגזרים ממדידות ניסיוניות ומיושמים על PVGIS.COM סימולציות.

מידול הטמפרטורה של מודולי PV

• גורמים המשפיעים על טמפרטורת המודול (Tm)
• טמפרטורת אוויר הסביבה (טא)
• קרינת השמש (G)
• אוורור (W) - רוח חזקה מקררת את המודול
• דגם טמפרטורה ב PVGIS (פיימן, 2008):

  Tm = Ta + G / (U0 + U1W)
  המקדמים U0 ו-U1 משתנים בהתאם לסוג ההתקנה:

טכנולוגיית PV	הַתקָנָה	U0 (W/°C-m²)	U1 (Ws/°C-m³)
c-Si	עצמאי	26.9	26.9
c-Si	BIPV/BAPV	20.0	20.0
סיגריות	עצמאי	22.64	22.64
סיגריות	BIPV/BAPV	20.0	20.0
CdTe	עצמאי	23.37	23.37
CdTe	BIPV/BAPV	20.0	20.0

הפסדי מערכת והזדקנות של מודולי PV

כל החישובים הקודמים מספקים את ההספק ברמת המודול, אך יש לקחת בחשבון הפסדים אחרים:

• הפסדי המרה (מהפך)
• הפסדי חיווט
• הבדלים בהספק בין מודולים
• הזדקנות לוחות ה-PV

על פי מחקר של Jordan & Kurtz (2013), לוחות PV מאבדים בממוצע 0.5% מהספק בשנה. לאחר 20 שנה, כוחם מצטמצם ל-90% מערכם ההתחלתי.

• PVGIS.COM ממליץ להזין אובדן מערכת ראשוני של 3% בשנה הראשונה כדי לקחת בחשבון את השפלות המערכת, ולאחר מכן 0.5% לשנה.

גורמים אחרים שלא נלקחו בחשבון ב PVGIS

חלק מהשפעות משפיעות על ייצור PV אך אינן נכללות ב PVGIS:

• שלג על הפנלים: מפחית באופן דרסטי את הייצור. תלוי בתדירות ומשך השלג.
• הצטברות אבק ולכלוך: מקטין את הספק PV, בהתאם לניקוי ומשקעים.
• הצללה חלקית: יש השפעה חזקה אם מודול מוצל. השפעה זו חייבת להיות מנוהלת במהלך התקנת PV.

מַסְקָנָה

הודות להתקדמות בדוגמנות פוטו-וולטאית ונתוני לווין, PVGIS.COM מאפשר הערכה מדויקת של הספק המוצא של מודולי PV על ידי התחשבות בהשפעות סביבתיות וטכנולוגיות.

למה להשתמש PVGIS.COM?

מידול מתקדם של קרינה וטמפרטורת מודול

תיקונים המבוססים על נתונים אקלימיים וספקטרליים

הערכה אמינה של הפסדי מערכת והזדקנות לוח

אופטימיזציה של הפקת השמש לכל אזור