Nominālā jauda un standarta testa apstākļi (STC)
Fotoelektriskā moduļa veiktspēju parasti mēra saskaņā ar standarta testa nosacījumiem (STC), kas noteikti IEC 60904-1 standartā:
- Izstarojums 1000 W/m² (optimālā saules gaisma)
- Moduļa temperatūra 25°C
- Standartizēts gaismas spektrs (IEC 60904-3)
Bifaciālie moduļi, kas uztver gaismu no abām pusēm, var uzlabot ražošanu, izmantojot zemes atstarošanu (albedo). PVGIS vēl nemodelē šos moduļus, bet viena pieeja ir izmantot BNPI (bifacial Nameplate Irradiance), kas definēts kā: P_BNPI = P_STC * (1 + φ * 0,135), kur φ ir bifacialitātes koeficients.
Bifaciālo moduļu ierobežojumi: Nav piemērots ēkā integrētām instalācijām, kur moduļa aizmugure ir aizsprostota. Mainīga veiktspēja atkarībā no orientācijas (piemēram, ziemeļu-dienvidu ass ar austrumu-rietumu virzienu).
PV moduļu faktiskās jaudas novērtējums
Faktiskie PV paneļu darbības apstākļi atšķiras no standarta (STC) apstākļiem, kas ietekmē izejas jaudu. PVGIS.COM piemēro vairākus labojumus, lai iekļautu šos mainīgos.
1. Gaismas atstarojums un krišanas leņķis
Kad gaisma sasniedz PV moduli, daļa tiek atspoguļota, nepārvēršoties elektrībā. Jo asāks ir krišanas leņķis, jo lielāki zaudējumi.
- Ietekme uz ražošanu: vidēji šis efekts rada zaudējumus no 2 līdz 4%, kas samazināts saules izsekošanas sistēmām.
2. Saules spektra ietekme uz PV efektivitāti
Saules paneļi ir jutīgi pret noteiktiem gaismas spektra viļņu garumiem, kas atšķiras atkarībā no PV tehnoloģijas:
- Kristāliskais silīcijs (c-Si): jutīgs pret infrasarkano un redzamo gaismu
- CdTe, CIGS, a-Si: atšķirīga jutība ar samazinātu infrasarkano reakciju
Faktori, kas ietekmē spektru: Rīta un vakara gaisma ir sarkanāka.
Mākoņainas dienas palielina zilās gaismas īpatsvaru. Spektrālais efekts tieši ietekmē PV jaudu. PVGIS.COM izmanto satelīta datus, lai pielāgotu šīs variācijas, un integrē šīs korekcijas savos aprēķinos.
PV jaudas atkarība no starojuma un temperatūras
Temperatūra un efektivitāte
PV paneļu efektivitāte samazinās līdz ar moduļa temperatūru, atkarībā no tehnoloģijas:
Pie augsta izstarojuma (>1000 W/m²), paaugstinās moduļa temperatūra: efektivitātes zudums
Pie zema izstarojuma (<400 W/m²), efektivitāte mainās atkarībā no PV šūnas veida
Modelēšana iekšā PVGIS.COM
PVGIS.COM pielāgo PV jaudu, pamatojoties uz izstarojumu (G) un moduļa temperatūru (Tm), izmantojot matemātisko modeli (Huld et al., 2011):
P = (G/1000) * A * eff(G, Tm)
Katrai PV tehnoloģijai raksturīgie koeficienti (c-Si, CdTe, CIGS) tiek iegūti no eksperimentāliem mērījumiem un piemēroti PVGIS.COM simulācijas.
PV moduļu temperatūras modelēšana
- Moduļa temperatūru (Tm) ietekmējošie faktori
- Apkārtējā gaisa temperatūra (Ta)
- Saules starojums (G)
- Ventilācija (W) – spēcīgs vējš atdzesē moduli
-
Temperatūras modelis iekšā PVGIS (Faiman, 2008):
Tm = Ta + G/ (U0 + U1W)
Koeficienti U0 un U1 atšķiras atkarībā no uzstādīšanas veida:
| PV tehnoloģija | Uzstādīšana | U0 (W/°C-m²) | U1 (Ws/°C-m³) |
|---|---|---|---|
| c-Si | Brīvi stāvošs | 26.9 | 26.9 |
| c-Si | BIPV/BAPV | 20.0 | 20.0 |
| CIGS | Brīvi stāvošs | 22.64 | 22.64 |
| CIGS | BIPV/BAPV | 20.0 | 20.0 |
| CdTe | Brīvi stāvošs | 23.37 | 23.37 |
| CdTe | BIPV/BAPV | 20.0 | 20.0 |
Sistēmas zudumi un PV moduļu novecošana
Visi iepriekšējie aprēķini nodrošina jaudu moduļa līmenī, taču jāņem vērā arī citi zudumi:
- Konversijas zudumi (invertors)
- Elektroinstalācijas zudumi
- Jaudas atšķirības starp moduļiem
- PV paneļu novecošana
Saskaņā ar Jordan & Kurtz (2013) pētījumu, PV paneļi zaudē vidēji 0,5% jaudas gadā. Pēc 20 gadiem to jauda tiek samazināta līdz 90% no sākotnējās vērtības.
- PVGIS.COM iesaka ievadīt sākotnējo sistēmas zudumu 3% apmērā pirmajā gadā, lai ņemtu vērā sistēmas degradāciju, pēc tam 0,5% gadā.
Citi faktori, kas nav ņemti vērā PVGIS
Daži efekti ietekmē PV ražošanu, taču tie nav iekļauti PVGIS:
- Sniegs uz paneļiem: Krasi samazina ražošanu. Atkarīgs no snigšanas biežuma un ilguma.
- Putekļu un netīrumu uzkrāšanās: Samazina PV jaudu atkarībā no tīrīšanas un nokrišņiem.
- Daļēja ēnošana: Tam ir spēcīga ietekme, ja modulis ir ēnots. Šis efekts ir jāpārvalda PV uzstādīšanas laikā.
Secinājums
Pateicoties progresam fotoelektriskās modelēšanas un satelītu datu jomā, PVGIS.COM ļauj precīzi novērtēt PV moduļu izejas jaudu, ņemot vērā vides un tehnoloģisko ietekmi.
Kāpēc izmantot PVGIS.COM?
Uzlabota starojuma un moduļa temperatūras modelēšana
Korekcijas, pamatojoties uz klimatiskajiem un spektrālajiem datiem
Uzticams sistēmas zudumu un paneļa novecošanās novērtējums
Saules enerģijas ražošanas optimizācija katram reģionam