Nominali galia ir standartinės bandymo sąlygos (STC)
Fotovoltinio modulio veikimas paprastai matuojamas pagal standartines bandymo sąlygas (STC), apibrėžtas IEC 60904-1 standarte:
- 1000 W/m² apšvitos (optimali saulės šviesa)
- Modulio temperatūra 25°C
- Standartizuotas šviesos spektras (IEC 60904-3)
Bifacialiniai moduliai, kurie fiksuoja šviesą iš abiejų pusių, gali pagerinti gamybą dėl žemės atspindžio (albedo). PVGIS dar nemodeliuoja šių modulių, tačiau vienas iš būdų yra naudoti BNPI (Bifacial Nameplate Irradiance), apibrėžtą taip: P_BNPI = P_STC * (1 + φ * 0,135), kur φ yra bifacialumo koeficientas.
Bifacialinių modulių apribojimai: Netinka į pastatą integruotiems įrenginiams, kai modulio galinė dalis yra užkimšta. Kintamos charakteristikos, priklausomai nuo orientacijos (pvz., Šiaurės-Pietų ašis su rytų-vakarų kryptimi).
PV modulių faktinės galios įvertinimas
Faktinės PV plokščių veikimo sąlygos skiriasi nuo standartinių (STC) sąlygų, o tai turi įtakos išėjimo galiai. PVGIS.COM taiko keletą pataisymų, kad įtrauktų šiuos kintamuosius.
1. Šviesos atspindys ir kritimo kampas
Kai šviesa patenka į PV modulį, dalis atsispindi nepaverčiant elektra. Kuo ūmesnis kritimo kampas, tuo didesnis nuostolis.
- Poveikis gamybai: Vidutiniškai dėl šio poveikio nuostoliai yra 2–4 %, sumažinami saulės sekimo sistemoms.
2. Saulės spektro įtaka PV efektyvumui
Saulės baterijos yra jautrios tam tikriems šviesos spektro bangų ilgiams, kurie skiriasi priklausomai nuo PV technologijos:
- Kristalinis silicis (c-Si): jautrus infraraudoniesiems ir matomai šviesai
- CdTe, CIGS, a-Si: skirtingas jautrumas, sumažėjęs atsakas į infraraudonuosius spindulius
Veiksniai, turintys įtakos spektrui: Ryto ir vakaro šviesa raudonesnė.
Debesuota diena padidina mėlynos šviesos dalį. Spektrinis efektas tiesiogiai veikia PV galią. PVGIS.COM naudoja palydovinius duomenis šiems variantams koreguoti ir integruoja šiuos pataisymus į savo skaičiavimus.
PV galios priklausomybė nuo apšvitos ir temperatūros
Temperatūra ir efektyvumas
PV plokščių efektyvumas mažėja didėjant modulio temperatūrai, priklausomai nuo technologijos:
Esant didelei apšvitai (>1000 W/m²), didėja modulio temperatūra: prarandamas efektyvumas
Esant mažam apšvitai (<400 W/m²), efektyvumas skiriasi priklausomai nuo PV elemento tipo
Modeliavimas į PVGIS.COM
PVGIS.COM koreguoja PV galią pagal apšvitą (G) ir modulio temperatūrą (Tm), naudodamas matematinį modelį (Huld ir kt., 2011):
P = (G/1000) * A * eff(G, Tm)
Kiekvienai PV technologijai būdingi koeficientai (c-Si, CdTe, CIGS) yra išvedami iš eksperimentinių matavimų ir taikomi PVGIS.COM simuliacijos.
PV modulių temperatūros modeliavimas
- Veiksniai, įtakojantys modulio temperatūrą (Tm)
- Aplinkos oro temperatūra (Ta)
- Saulės apšvita (G)
- Vėdinimas (W) – stiprus vėjas vėsina modulį
-
Temperatūros modelis PVGIS (Faiman, 2008):
Tm = Ta + G / (U0 + U1W)
Koeficientai U0 ir U1 skiriasi priklausomai nuo įrengimo tipo:
| PV technologija | Montavimas | U0 (W/°C-m²) | U1 (Ws/°C-m³) |
|---|---|---|---|
| c-Si | Laisvai stovintis | 26.9 | 26.9 |
| c-Si | BIPV/BAPV | 20.0 | 20.0 |
| CIGS | Laisvai stovintis | 22.64 | 22.64 |
| CIGS | BIPV/BAPV | 20.0 | 20.0 |
| CdTe | Laisvai stovintis | 23.37 val | 23.37 val |
| CdTe | BIPV/BAPV | 20.0 | 20.0 |
Sistemos nuostoliai ir PV modulių senėjimas
Visi ankstesni skaičiavimai suteikia galią modulio lygiu, tačiau reikia atsižvelgti į kitus nuostolius:
- Konversijos nuostoliai (keitiklis)
- Laidų nuostoliai
- Modulių galios skirtumai
- PV plokščių senėjimas
Jordan & Kurtz (2013) atlikto tyrimo duomenimis, PV plokštės per metus praranda vidutiniškai 0,5% galios. Po 20 metų jų galia sumažėja iki 90% pradinės vertės.
- PVGIS.COM rekomenduoja pirmaisiais metais įvesti 3 % pradinį sistemos nuostolį, kad būtų atsižvelgta į sistemos pablogėjimą, vėliau 0,5 % per metus.
Kiti veiksniai, į kuriuos neatsižvelgta PVGIS
Kai kurie efektai turi įtakos PV gamybai, bet nėra įtraukti PVGIS:
- Sniegas ant plokščių: Drastiškai sumažina gamybą. Priklauso nuo snigimo dažnumo ir trukmės.
- Dulkių ir nešvarumų kaupimasis: Sumažina PV galią, priklausomai nuo valymo ir kritulių.
- Dalinis šešėliavimas: Turi stiprų poveikį, jei modulis yra tamsintas. Šis efektas turi būti valdomas diegiant PV.
Išvada
Dėl fotovoltinio modeliavimo ir palydovinių duomenų pažangos, PVGIS.COM leidžia tiksliai įvertinti PV modulių išėjimo galią, atsižvelgiant į aplinkos ir technologinį poveikį.
Kodėl Naudoti PVGIS.COM?
Pažangus apšvitos ir modulio temperatūros modeliavimas
Klimato ir spektrinių duomenų pataisymai
Patikimas sistemos nuostolių ir skydo senėjimo įvertinimas
Saulės energijos gamybos optimizavimas kiekvienam regionui