Skirtingų fotovoltinių konfigūracijų palyginimas su PVGIS: Saulės optimizavimo menas

Kai maždaug prieš penkiolika metų pradėjau projektuoti fotovoltinius įrenginius, skirtingų konfigūracijų palyginimas buvo beveik intuicijos reikalas. Pasikliovėme empirinėmis taisyklėmis, grubiais skaičiavimais ir didele lauko patirtimi. Atvykimas iš PVGIS pavertė šį amatininkų metodą tiksliu mokslu, leidžiančiu praktiškai ištirti daugybę konfigūracijų prieš įdiegiant pirmąjį skydelį. Ši metodinė revoliucija ne tik pagerino sistemos veikimą, bet ir labai padidino klientų pasitikėjimą mūsų rekomendacijomis.

Saulės palyginimo menas: kodėl tai būtina

Prieš pasineriant į PVGISTechninės detalės, skirkime šiek tiek laiko, kad suprastume, kodėl skirtingų konfigūracijų palyginimas yra toks svarbus bet kuriam fotovoltiniam projektui.

Už pietų pusės: vienos konfigūracijos mitas

„Viskas, ko jums reikia, yra nukreipti plokštes tiesiai į pietus su 30° pakreipimu“ – šis perdėtas supaprastinimas ilgai dominavo diskusijose apie saulės energiją. Realybė yra daug labiau niuansuota, kaip sužinojau per gyvenamąjį projektą netoli Liono.

Namo savininkas Pierre'as buvo įsitikinęs, kad jo stogas iš rytų ir vakarų yra netinkamas fotovoltikai. „Taip pat galėčiau palaukti, kol galėsiu perdaryti stogą“, – pasakė jis man per pirmąjį susitikimą. Naudojant PVGIS Norėdamas palyginti skirtingas konfigūracijas, įrodžiau, kad įrengimas, padalintas į abu stogo šlaitus, pagamintų tik 12 % mažiau nei hipotetinis į pietus nukreiptas masyvas, tuo pačiu užtikrinant labiau subalansuotą gamybos paskirstymą per dieną – tai reikšmingas pranašumas jo savarankiško vartojimo profiliui.

„Tai, kas atrodė kaip trūkumas, pasirodė esanti galimybė“, – praėjus šešiems mėnesiams po įrengimo pasakojo Pierre'as, džiaugdamasis matydamas, kad jo saulės energijos galia puikiai atitinka jo ryto ir vakaro energijos poreikius.

Sudėtinga saulės optimizavimo lygtis

Fotovoltinės įrangos veikimas priklauso nuo daugybės tarpusavyje susijusių veiksnių:

• Modulio orientacija ir pakreipimas
• Naudojama plokščių technologija
• Montavimo konfigūracija (montuojama ant stogo, BIPV, montuojama ant žemės)
• Vietos klimato sąlygos
• Artimo ir tolimo šešėlio apribojimai
• Energijos suvartojimo profilis
• Ekonominiai ir estetiniai sumetimai

Kiekvienas iš šių parametrų gali būti koreguojamas, sukuriant beveik begalinį galimų derinių skaičių. Be tokio įrankio PVGIS, metodiškai ištirti šias galimybes būtų praktiškai neįmanoma.

Kaip aiškina Barselonos saulės inžinierė Sofia: „Prieš PVGIS, dėl laiko ir įrankių apribojimų galėjome ištirti tik dvi ar tris konfigūracijas. Šiandien galime nesunkiai palyginti tuziną ir nustatyti tą, kuris tikrai maksimaliai padidina projekto vertę klientui.

PVGIS kaip virtuali laboratorija: palyginimo metodika

PVGIS paverčia jūsų kompiuterį tikra saulės eksperimentų laboratorija, leidžiančia išbandyti įvairias hipotezes nenulipus nuo stalo.

Referencinės konfigūracijos nustatymas

Pirmasis veiksmingo palyginimo žingsnis yra nustatyti etaloninę konfigūraciją, pagal kurią bus matuojamos visos kitos. Komerciniam projektui Vokietijoje pradėjau modeliuoti „klasikinį“ sprendimą: į pietus nukreiptus, 35° pakreipimo, standartinius kristalinio silicio modulius.

Ši nuoroda buvo alternatyvų vertinimo kontrolinis taškas. „Tai tarsi mokslinio eksperimento kontrolės nustatymas“, – aiškina atsinaujinančios energijos tyrinėtojas Thomas. „Be šios bendros nuorodos palyginimai praranda reikšmę.

PVGIS Tai palengvina šį metodą, nes leidžia išsaugoti atskaitos parametrus ir po vieną juos koreguoti, kad įvertintumėte kiekvieno kintamojo konkretų poveikį.

Kintamųjų išskyrimas prasmingai analizei

Veiksmingo palyginimo raktas yra keisti tik vieną parametrą vienu metu. Vykdydami agrovoltinį projektą pietų Ispanijoje, metodiškai ištyrėme skirtingų įrengimo aukščių įtaką energijos išeigai, išlaikant visus kitus parametrus pastovius.

Šis metodas leido mums nustatyti optimalų 4,2 metro aukštį, kuris padidino tiek elektros gamybą, tiek žemės ūkio derlių po plokštėmis. „Be tos griežtos parametrinės analizės tikriausiai būtume pasirinkę standartinius 3 metrus, paaukodami beveik 7 % metinės produkcijos“, – prisimena projekto agronomas Juanas.

PVGIS24 ypač palengvina šį metodą su lyginimo funkcija, leidžiančia vienu metu vizualizuoti skirtingų konfigūracijų rezultatus.

Sezoninių skirtumų vizualizavimas

Vienas iš PVGISPagrindinis lyginamosios analizės pranašumas yra gebėjimas parodyti gamybos tendencijas ištisus metus. Šis laikinasis matmuo dažnai atskleidžia niuansus, nematomus paprastose metinėse sumose.

Antrinio namo Provanse, kuriame daugiausia gyvenama vasarą, palyginome dvi konfigūracijas: viena optimizuota bendrai metinei gamybai, kita – didžiausiai vasaros produkcijai. Metinio derlingumo skirtumas buvo minimalus (3%), tačiau „vasarinė“ konfigūracija per naudojimo mėnesius pagamino 14% daugiau elektros energijos, ženkliai padidindama savo suvartojimą ir projekto pelningumą.

„Mėnesinis PVGIS Grafikai buvo lemiami mano apsisprendimui, – sako namo savininkė Claire. – Pamačius, kaip gamyba buvo suderinta su mano buvimo laikotarpiais, pasikeitė mano požiūris į projektą.

Atvejų analizė: kai palyginimas atskleidžia netikėtumą

Palyginimai su PVGIS kartais duoda netikėtų rezultatų, kurie meta iššūkį prielaidoms ir atveria naujas perspektyvas.

Miesto statybos byla Barselonoje

Ypač įsimintinas projektas buvo gyvenamasis pastatas Barselonos centre. Stogo terasa turėjo ribotą erdvę, todėl mums reikėjo nustatyti optimalią konfigūraciją, kad būtų galima maitinti bendras patalpas.

Mes palyginome tris požiūrius su PVGIS:

1• Plokštės, pakreiptos 35° kampu, nukreiptos į pietus („klasikinė“ konfigūracija)

2 • Plokštės plokščios terasoje (0° pakreipimas)

3• Rytų–vakarų sistema su plokštėmis, pakreiptomis 10° atgal į priekį

Staigmeną sukėlė trečiasis, tuo metu retai svarstomas variantas. Nors jis kasmet pagamino 8 % mažiau energijos nei naudojant klasikinę sąranką, leido 70 % daugiau instaliuotos galios naudojant tą patį plotą, todėl bendras derlius buvo žymiai didesnis. Be to, labiau subalansuota kasdienė gamyba puikiai atitiko pastato poreikius.

„Šis palyginimas visiškai pakeitė mūsų požiūrį į miesto įrenginius“, – pripažįsta projekto architektas Miguelis. „Be PVGIS, niekada nebūtume rimtai svarstę šią konfigūraciją, kuri nuo to laiko tapo mūsų stogo terasų standartu.

Alpių namelis Enigma

Kitas įdomus atvejis buvo atskiras namelis Šveicarijos Alpėse, daugiausia naudojamas žiemą kaip slidinėjimo vieta. Savininkas norėjo maksimaliai išnaudoti energetinį savarankiškumą kritiniu laikotarpiu, kai didelis šildymo poreikis, bet mažai saulės spindulių.

Mes naudojome PVGIS palyginti radikaliai skirtingas konfigūracijas:

1• Standartinė stogo sistema (35° į pietus)

2• Beveik vertikalios plokštės (70° į pietus)

3• Pietiniame fasade vertikalios plokštės

4• Stogo ir fasado plokščių derinys

Rezultatai pranoko mūsų lūkesčius: vertikali fasado konfigūracija, paprastai laikoma neoptimalia, gruodžio ir sausio mėnesiais pagamino 2,8 karto daugiau energijos nei standartinė instaliacija. Šį dramatišką skirtumą lėmė sniego atspindys ir optimalus žemos žiemos saulės kritimo kampas.

“PVGIS leido mums tiksliai įvertinti, ką siūlo vietinė patirtis“, – aiškina Hansas, kalnuotose vietovėse besispecializuojantis montuotojas. „Dabar mes sistemingai rekomenduojame įrengti mišrius stogo ir fasado įrengimus dideliame aukštyje esančiuose nameliuose, pagrįstus konkrečiais duomenimis, pateisinančiais šį netradicinį požiūrį.

Saulės stebėjimo dilema Portugalijoje

Žemės ūkio projektui Portugalijos Alentejo regione iškilo klausimas, ar investuoti į saulės stebėjimo įrenginius, o ne į stacionarų įrenginį. Intuicija pasiūlė didelį pelną, tačiau papildomos išlaidos buvo nemažos.

Naudojant PVGIS, mes tiksliai palyginome:

1• Optimizuotas stacionarus įrengimas (į pietus, 30°)

2 • Vienos ašies stebėjimo priemonė (rytai–vakarai)

3 • Dviejų ašių stebėjimo priemonė (pilna)

Modeliavimas atskleidė, kad vienos ašies stebėjimo priemonė, palyginti su fiksuota sistema, padidino produkciją 27%, o dviejų ašių - tik 4%. Ši tiksli analizė pateisino investicijas į vienos ašies sistemą, tuo pačiu atmetant sudėtingesnę dviejų ašių galimybę.

„Be šio išsamaus palyginimo galbūt būtume pasirinkę paprasčiausią sprendimą iš atsargumo arba sudėtingiausią dėl pernelyg didelio technologinio pasitikėjimo“, – pripažįsta ūkio savininkas Antonio. “PVGIS padėjo mums rasti tinkamą investicijų ir našumo pusiausvyrą.

Išplėstinė palyginimo technika su PVGIS

Be pagrindinių palyginimų, PVGIS siūlo pažangias funkcijas, kurios gerokai patobulina lyginamąją analizę.

Ekonominių aspektų įtraukimas į palyginimą

PVGIS24 leidžia įtraukti ekonominius parametrus į lyginamąją analizę, konvertuojant kilovatvalandes į eurus arba dolerius – kalba dažnai įtikina sprendimus priimančius asmenis.

Pramoniniam projektui Italijoje palyginome skirtingas modulių technologijas (standartines, didelio efektyvumo, bifacialines) ne tik gamybos, bet ir investicijų grąžos požiūriu. Nors bifacialiniai moduliai kainuoja 15 % daugiau, PVGIS modeliavimas parodė, kad dėl puikios našumo jie sutrumpino atsipirkimo laikotarpį 8 mėnesiais.

„The PVGIS„Sukurtos pinigų srautų palyginimo diagramos buvo lemiamos įtikinant mūsų valdybą“, – sako Giulia, operacijų direktorius. „Pamačius 25 metų finansinę trajektoriją, bifacialinių modulių pranašumas iš karto tapo aiškus, nepaisant didesnių išankstinių sąnaudų.

Realaus pasaulio našumo palyginimas

Ypač vertingas PVGIS funkcija yra jos galimybė į palyginimus integruoti išsamius oro duomenis, įskaitant temperatūrą, debesuotumą ir kitus veiksnius, turinčius įtakos našumui.

Vykdydami projektą Maroke palyginome įvairias modulių technologijas, konkrečiai atsižvelgdami į jų elgesį esant dideliam karščiui. Modeliavimas atskleidė, kad kai kurie moduliai karščiausiomis dienomis prarado iki 22% teorinio efektyvumo, o kiti, sukurti karštam klimatui, apribojo šį nuostolį iki 14%.

„Šis realių sąlygų palyginimas išgelbėjo mus nuo brangios klaidos“, – patvirtina projekto kūrėjas Rachidas. „Moduliai, kurie geriausiai atrodė ant popieriaus, pasirodė mažiau tinkami mūsų konkrečiam klimatui.

Skirtingų konfigūracijų šešėliavimo poveikio analizė

Šešėlis dažnai yra fotovoltinių įrenginių Achilo kulnas. PVGIS leidžia palyginti įvairias strategijas, kad sumažintumėte jos poveikį.

Mes naudojome gyvenamojo namo projektą medžių apsuptyje Vokietijoje PVGIS palyginti tris požiūrius:

1• Standartinė sistema su centriniu keitikliu

2• Galios optimizatoriai kiekviename skydelyje

3• Mikroinverteriai

Modeliavimas parodė, kad pagal šį specifinį dalinio šešėliavimo scenarijų mikroinverterio sprendimas pagamintų 18% daugiau elektros energijos per 25 metus, nes tai lengvai pateisintų didesnes pradines išlaidas.

„Mane įtikino tai, kad mačiau gamybos skirtumą kas mėnesį“, – aiškina Markus, namo savininkas. „Žiemos mėnesiais, kai saulė žemai, o šešėliai ilgi, atotrūkis siekė 27 % – būtent tada, kai man labiausiai reikia elektros.

Praktiniai veiksmingo palyginimo patarimai

Po šimtų projektų naudojimo PVGIS Kaip palyginimo įrankį sukūriau keletą geriausios praktikos pavyzdžių, kurie gali sutaupyti brangaus laiko.

Lyginamojo požiūrio struktūrizavimas

Kad nepasiklystumėte daugybėje galimybių, laikykitės struktūrinio požiūrio:

1• Aiškiai apibrėžkite savo pagrindinius tikslus (maksimaliai padidinti metinę gamybą? Optimizuoti konkretiems sezonams? Sumažinti pradines investicijas?)

2 • Sukurkite realią nuorodos konfigūraciją, tinkančią svetainei

3• Naršykite variantus pagal kategorijas (orientacija / pakreipimas, technologijos, tvirtinimo sistemos)

4• Sistemingai dokumentuokite kiekvieno modeliavimo rezultatus

Vykdant bendruomenės projektą Prancūzijoje, šis metodas leido mums per vieną dieną ištirti 18 skirtingų konfigūracijų ir rasti sprendimą, kuris padidino gamybą 12 % be papildomų išlaidų.

„Metodologinis griežtumas lemia viską“, – patvirtina saulės energijos inžinierė Isabelle. „Be struktūros rizikuojate lyginti konfigūracijas atsitiktinai ir praleisti svarbius optimizavimus.

Įprastų palyginimo spąstų išvengimas

Kai kurios klaidos dažnai kartojasi atliekant lyginamąją analizę:

• Skirtingų įdiegtų pajėgumų palyginimas nenormalizuojant rezultatų
• Nepaisoma sistemos nuostolių, kurie gali skirtis priklausomai nuo konfigūracijos
• Dėmesys tik metinei gamybai, neatsižvelgiant į paskirstymą laike
• Pamiršus įtraukti technologijai būdingus degradacijos rodiklius

Per mokymus, kuriuos vedžiau montuotojams Ispanijoje, vienas dalyvis pasidalijo pasakišku anekdotu: „Buvau įsitikinęs, kad radau tobulą konfigūraciją, kol supratau, kad palyginau 5 kW sistemą su 4,8 kW sistema, nenormalizuodamas rezultatų. Ta 4 % klaida galėjo nukreipti mano klientą prie neoptimalaus sprendimo.

Veiksmingas lyginamųjų rezultatų perdavimas

Geriausias palyginimas svarbus tik tuo atveju, jei sprendimus priimantys asmenys tai supranta. PVGIS24 siūlo keletą vizualizacijos įrankių, palengvinančių bendravimą:

• Greta esančios diagramos, skirtos greitam vizualiniam palyginimui
• Suvestinės lentelės, pabrėžiančios pagrindinius skirtumus
• Individualizuotos ataskaitos su aktualiausiais elementais

Savivaldybės projektui Italijoje parengėme supaprastintą lyginamąją ataskaitą, kuri leido miesto tarybai priimti pagrįstą sprendimą, nepaisant techninio dalyko sudėtingumo. “PVGIS vizualizacijos techninę diskusiją pavertė diskusijomis, kurias galėjo sekti visi, – prisimena tarybos narys Paolo. – Net ir netechniniai nariai suprato kiekvieno varianto privalumus ir trūkumus.

Išvada: palyginimas kaip saulės tobulumo raktas

Galimybė efektyviai palyginti skirtingas fotovoltinės konfigūracijas gali būti PVGISvertingiausias indėlis į saulės energijos pramonę. Prielaidas paverčiant konkrečiais duomenimis, šis įrankis leidžia optimizuoti kiekvieną įrenginį pagal jo specifinius apribojimus ir galimybes.

Kaip elegantiškai apibendrina daugiau nei 25 metų patirtį turinti atsinaujinančios energijos konsultantė Maria: „Prieš PVGIS, suprojektavome standartizuotus saulės energijos įrenginius. Šiandien kuriame individualius sprendimus, puikiai tinkančius kiekvienai vietai ir poreikiams. Šis perėjimas prie optimizuoto pritaikymo parodo tikrąją mūsų pramonės brandą.

Nesvarbu, ar esate profesionalas, tobulinantis savo pasiūlymus, ar būsto savininkas, tyrinėjantis jūsų nuosavybės galimybes, PVGIS siūlo neprilygstamą virtualią laboratoriją. Kita saulės energijos revoliucija gali kilti ne dėl naujos skydų technologijos, o dėl mūsų bendro gebėjimo optimizuoti kiekvieną įrenginį, atliekant metodinius, duomenimis pagrįstus palyginimus.

Šis straipsnis parašytas bendradarbiaujant su saulės energijos inžinieriais, montuotojais ir PVGIS vartotojų visoje Europoje, Šiaurės Amerikoje ir Pietų Amerikoje. Jų realaus pasaulio patirtis ir perspektyvos praturtino kiekvieną šio lyginamojo tyrinėjimo dalį.