Kuasa Nominal dan Keadaan Ujian Standard (STC)
Prestasi modul fotovoltaik biasanya diukur di bawah Syarat Ujian Standard (STC), yang ditakrifkan oleh piawaian IEC 60904-1:
- Sinaran 1000 W/m² (cahaya matahari optimum)
- Suhu modul pada 25°C
- Spektrum cahaya piawai (IEC 60904-3)
Modul dwimuka, yang menangkap cahaya pada kedua-dua belah pihak, boleh meningkatkan pengeluaran melalui pantulan tanah (albedo). PVGIS belum memodelkan modul ini, tetapi satu pendekatan adalah menggunakan BNPI (Bifacial Nameplate Irradiance), ditakrifkan sebagai: P_BNPI = P_STC * (1 + φ * 0.135), dengan φ ialah faktor dwimuka.
Had modul dwimuka: Tidak sesuai untuk pemasangan bersepadu bangunan di mana bahagian belakang modul terhalang. Prestasi berubah bergantung pada orientasi (cth, paksi Utara-Selatan dengan menghadap Timur-Barat).
Anggaran Kuasa Sebenar Modul PV
Keadaan operasi sebenar panel PV berbeza daripada keadaan standard (STC), yang menjejaskan kuasa output. PVGIS.COM menggunakan beberapa pembetulan untuk menggabungkan pembolehubah ini.
1. Pantulan dan Sudut Kejadian Cahaya
Apabila cahaya mengenai modul PV, sebahagian dipantulkan tanpa ditukar kepada elektrik. Lebih tajam sudut kejadian, lebih besar kerugian.
- Kesan ke atas pengeluaran: Secara purata, kesan ini menyebabkan kerugian 2 hingga 4%, dikurangkan untuk sistem pengesan suria.
2. Kesan Spektrum Suria terhadap Kecekapan PV
Panel solar sensitif kepada panjang gelombang tertentu spektrum cahaya, yang berbeza mengikut teknologi PV:
- Silikon Kristal (c-Si): Sensitif kepada cahaya inframerah dan boleh dilihat
- CdTe, CIGS, a-Si: Kepekaan yang berbeza, dengan tindak balas yang berkurangan dalam inframerah
Faktor yang mempengaruhi spektrum: Cahaya pagi dan petang lebih merah.
Hari mendung meningkatkan perkadaran cahaya biru. Kesan spektrum secara langsung mempengaruhi kuasa PV. PVGIS.COM menggunakan data satelit untuk melaraskan variasi ini dan menyepadukan pembetulan ini ke dalam pengiraannya.
Kebergantungan Kuasa PV pada Sinaran dan Suhu
Suhu dan Kecekapan
Kecekapan panel PV berkurangan dengan suhu modul, bergantung pada teknologi:
Pada penyinaran tinggi (>1000 W/m²), suhu modul meningkat: Kehilangan kecekapan
Pada penyinaran rendah (<400 W/m²), kecekapan berbeza mengikut jenis sel PV
Pemodelan dalam PVGIS.COM
PVGIS.COM melaraskan kuasa PV berdasarkan sinaran (G) dan suhu modul (Tm) menggunakan model matematik (Huld et al., 2011):
P = (G/1000) * A * eff(G, Tm)
Pekali khusus untuk setiap teknologi PV (c-Si, CdTe, CIGS) diperoleh daripada pengukuran eksperimen dan digunakan untuk PVGIS.COM simulasi.
Memodelkan Suhu Modul PV
- Faktor yang mempengaruhi suhu modul (Tm)
- Suhu udara persekitaran (Ta)
- Sinaran suria (G)
- Pengudaraan (W) – Angin kencang menyejukkan modul
-
Model suhu dalam PVGIS (Faiman, 2008):
Tm = Ta + G / (U0 + U1W)
Pekali U0 dan U1 berbeza mengikut jenis pemasangan:
| Teknologi PV | Pemasangan | U0 (W/°C-m²) | U1 (Ws/°C-m³) |
|---|---|---|---|
| c-Si | Berdiri bebas | 26.9 | 26.9 |
| c-Si | BIPV/BAPV | 20.0 | 20.0 |
| CIGS | Berdiri bebas | 22.64 | 22.64 |
| CIGS | BIPV/BAPV | 20.0 | 20.0 |
| CdTe | Berdiri bebas | 23.37 | 23.37 |
| CdTe | BIPV/BAPV | 20.0 | 20.0 |
Kehilangan Sistem dan Penuaan Modul PV
Semua pengiraan sebelumnya memberikan kuasa pada tahap modul, tetapi kerugian lain mesti dipertimbangkan:
- Kerugian penukaran (inverter)
- Kerugian pendawaian
- Perbezaan kuasa antara modul
- Penuaan panel PV
Menurut kajian oleh Jordan & Kurtz (2013), panel PV kehilangan secara purata 0.5% kuasa setahun. Selepas 20 tahun, kuasa mereka dikurangkan kepada 90% daripada nilai awal mereka.
- PVGIS.COM mengesyorkan memasukkan kerugian sistem awal sebanyak 3% untuk tahun pertama untuk mengambil kira kemerosotan sistem, kemudian 0.5% setahun.
Faktor Lain Tidak Dipertimbangkan dalam PVGIS
Beberapa kesan mempengaruhi pengeluaran PV tetapi tidak termasuk dalam PVGIS:
- Salji pada panel: Mengurangkan pengeluaran secara drastik. Bergantung pada kekerapan dan tempoh salji turun.
- Pengumpulan habuk dan kotoran: Mengurangkan kuasa PV, bergantung pada pembersihan dan pemendakan.
- teduhan separa: Mempunyai impak yang kuat jika modul berlorek. Kesan ini mesti diuruskan semasa pemasangan PV.
Kesimpulan
Terima kasih kepada kemajuan dalam pemodelan fotovoltaik dan data satelit, PVGIS.COM membolehkan anggaran tepat kuasa keluaran modul PV dengan mengambil kira kesan alam sekitar dan teknologi.
Mengapa Guna PVGIS.COM?
Pemodelan lanjutan sinaran dan suhu modul
Pembetulan berdasarkan data iklim dan spektrum
Anggaran yang boleh dipercayai bagi kehilangan sistem dan penuaan panel
Pengoptimuman pengeluaran solar untuk setiap wilayah