Nominaal vermogen en standaard testomstandigheden (STC)
De prestaties van een fotovoltaïsche module worden doorgaans gemeten onder standaard testomstandigheden (STC), gedefinieerd door de norm IEC 60904-1:
- Instraling van 1000 W/m² (optimaal zonlicht)
- Moduletemperatuur bij 25°C
- Gestandaardiseerd lichtspectrum (IEC 60904-3)
Bifaciale modules, die aan beide zijden licht opvangen, kunnen de productie verbeteren door bodemreflectie (albedo). PVGIS modelleert deze modules nog niet, maar één benadering is het gebruik van BNPI (Bifacial Nameplate Irradiance), gedefinieerd als: P_BNPI = P_STC * (1 + φ * 0,135), waarbij φ de bifacialiteitsfactor is.
Beperkingen van bifaciale modules: Niet geschikt voor gebouwgeïntegreerde installaties waarbij de achterkant van de module wordt belemmerd. Variabele prestaties afhankelijk van de oriëntatie (bijvoorbeeld Noord-Zuid-as met oost-west-oriëntatie).
Schatting van het werkelijke vermogen van PV-modules
De werkelijke bedrijfsomstandigheden van PV-panelen wijken af van de standaardomstandigheden (STC), wat van invloed is op het uitgangsvermogen. PVGIS.COM past verschillende correcties toe om deze variabelen op te nemen.
1. Reflectie en invalshoek van licht
Wanneer licht op een PV-module valt, wordt een deel ervan gereflecteerd zonder dat het in elektriciteit wordt omgezet. Hoe scherper de invalshoek, hoe groter het verlies.
- Impact op de productie: Gemiddeld veroorzaakt dit effect een verlies van 2 tot 4%, wat lager is voor zonnevolgsystemen.
2. Effect van het zonnespectrum op de PV-efficiëntie
Zonnepanelen zijn gevoelig voor bepaalde golflengten van het lichtspectrum, die variëren per PV-technologie:
- Kristallijn silicium (c-Si): Gevoelig voor infrarood en zichtbaar licht
- CdTe, CIGS, a-Si: Verschillende gevoeligheid, met een verminderde respons in het infrarood
Factoren die het spectrum beïnvloeden: Het ochtend- en avondlicht is roder.
Bewolkte dagen verhogen het aandeel blauw licht. Het spectrale effect heeft rechtstreeks invloed op het PV-vermogen. PVGIS.COM gebruikt satellietgegevens om deze variaties aan te passen en integreert deze correcties in zijn berekeningen.
Afhankelijkheid van PV-vermogen van instraling en temperatuur
Temperatuur en efficiëntie
Het rendement van PV-panelen neemt af met de moduletemperatuur, afhankelijk van de technologie:
Bij hoge instraling (>1000 W/m²), moduletemperatuur stijgt: verlies aan efficiëntie
Bij lage instraling (<400 W/m²)Het rendement varieert afhankelijk van het type PV-cel
Modelleren binnen PVGIS.COM
PVGIS.COM past het PV-vermogen aan op basis van de instraling (G) en de moduletemperatuur (Tm) met behulp van een wiskundig model (Huld et al., 2011):
P = (G/1000) * A * eff(G, Tm)
De coëfficiënten die specifiek zijn voor elke PV-technologie (c-Si, CdTe, CIGS) zijn afgeleid van experimentele metingen en toegepast op PVGIS.COM simulaties.
Modellering van de temperatuur van PV-modules
- Factoren die de moduletemperatuur beïnvloeden (Tm)
- Omgevingsluchttemperatuur (Ta)
- Zonnestraling (G)
- Ventilatie (W) – Sterke wind koelt de module
-
Temperatuurmodel in PVGIS (Faiman, 2008):
Tm = Ta + G / (U0 + U1W)
De coëfficiënten U0 en U1 variëren afhankelijk van het type installatie:
| PV-technologie | Installatie | U0 (W/°C-m²) | U1 (Ws/°C-m³) |
|---|---|---|---|
| c-Si | Vrijstaand | 26.9 | 26.9 |
| c-Si | BIPV/BAPV | 20.0 | 20.0 |
| CIGS | Vrijstaand | 22.64 | 22.64 |
| CIGS | BIPV/BAPV | 20.0 | 20.0 |
| CdTe | Vrijstaand | 23.37 | 23.37 |
| CdTe | BIPV/BAPV | 20.0 | 20.0 |
Systeemverliezen en veroudering van PV-modules
Alle voorgaande berekeningen leveren het vermogen op moduleniveau, maar er moet rekening worden gehouden met andere verliezen:
- Conversieverliezen (omvormer)
- Bedradingsverliezen
- Vermogensverschillen tussen modules
- Veroudering van de PV-panelen
Volgens het onderzoek van Jordan & Kurtz (2013) verliezen PV-panelen gemiddeld 0,5% aan vermogen per jaar. Na twintig jaar is hun vermogen teruggebracht tot 90% van hun oorspronkelijke waarde.
- PVGIS.COM beveelt aan om voor het eerste jaar een aanvankelijk systeemverlies van 3% in te voeren om rekening te houden met systeemdegradatie, en vervolgens 0,5% per jaar.
Andere factoren waar geen rekening mee is gehouden PVGIS
Sommige effecten beïnvloeden de PV-productie, maar zijn daar niet in opgenomen PVGIS:
- Sneeuw op de panelen: Vermindert de productie drastisch. Afhankelijk van de frequentie en duur van de sneeuwval.
- Ophoping van stof en vuil: Verlaagt het PV-vermogen, afhankelijk van schoonmaak en neerslag.
- Gedeeltelijke schaduw: Heeft een sterke impact als een module in de schaduw staat. Dit effect moet tijdens de PV-installatie worden beheerd.
Conclusie
Dankzij de vooruitgang op het gebied van fotovoltaïsche modellering en satellietgegevens PVGIS.COM maakt een nauwkeurige schatting van het uitgangsvermogen van PV-modules mogelijk door rekening te houden met milieu- en technologische effecten.
Waarom gebruiken PVGIS.COM?
Geavanceerde modellering van instraling en moduletemperatuur
Correcties op basis van klimaat- en spectrale gegevens
Betrouwbare schatting van systeemverliezen en paneelveroudering
Optimalisatie van de zonneproductie voor elke regio