Nominell effekt og standard testbetingelser (STC)
Ytelsen til en fotovoltaisk modul måles generelt under standard testbetingelser (STC), definert av IEC 60904-1-standarden:
- Innstråling på 1000 W/m² (optimalt sollys)
- Modultemperatur ved 25°C
- Standardisert lysspektrum (IEC 60904-3)
Bifacial-moduler, som fanger opp lys på begge sider, kan forbedre produksjonen gjennom bakkerefleksjon (albedo). PVGIS modellerer ennå ikke disse modulene, men en tilnærming er å bruke BNPI (Bifacial Nameplate Irradiance), definert som: P_BNPI = P_STC * (1 + φ * 0,135), hvor φ er bifasialitetsfaktoren.
Begrensninger for tosidige moduler: Uegnet for bygningsintegrerte installasjoner der baksiden av modulen er blokkert. Variabel ytelse avhengig av orienteringen (f.eks. nord-sør-aksen med øst-vest-vendt).
Estimering av den faktiske effekten til PV-moduler
De faktiske driftsforholdene til PV-paneler skiller seg fra standardforhold (STC), noe som påvirker utgangseffekten. PVGIS.COM bruker flere korreksjoner for å inkorporere disse variablene.
1. Refleksjon og innfallsvinkel for lys
Når lys treffer en PV-modul, reflekteres en del uten å bli omdannet til elektrisitet. Jo skarpere innfallsvinkelen er, desto større er tapet.
- Påvirkning på produksjonen: I gjennomsnitt forårsaker denne effekten et tap på 2 til 4 %, redusert for solcellesporingssystemer.
2. Effekten av solspekteret på PV-effektivitet
Solcellepaneler er følsomme for visse bølgelengder i lysspekteret, som varierer med PV-teknologi:
- Krystallinsk silisium (c-Si): Følsom for infrarødt og synlig lys
- CdTe, CIGS, a-Si: Ulik følsomhet, med redusert respons i det infrarøde
Faktorer som påvirker spekteret: Morgen- og kveldslyset er rødere.
Overskyede dager øker andelen blått lys. Den spektrale effekten påvirker PV-effekten direkte. PVGIS.COM bruker satellittdata for å justere disse variasjonene og integrerer disse korreksjonene i sine beregninger.
Avhengighet av PV-effekt på innstråling og temperatur
Temperatur og effektivitet
Effektiviteten til PV-paneler avtar med modultemperaturen, avhengig av teknologien:
Ved høy innstråling (>1000 W/m²), modultemperaturen øker: Tap av effektivitet
Ved lav innstråling (<400 W/m²), effektiviteten varierer i henhold til typen PV-celle
Modellering inn PVGIS.COM
PVGIS.COM justerer PV-effekt basert på irradians (G) og modultemperatur (Tm) ved hjelp av en matematisk modell (Huld et al., 2011):
P = (G/1000) * A * eff(G, Tm)
Koeffisientene som er spesifikke for hver solcelleteknologi (c-Si, CdTe, CIGS) er utledet fra eksperimentelle målinger og brukt på PVGIS.COM simuleringer.
Modellering av temperaturen til PV-moduler
- Faktorer som påvirker modultemperaturen (Tm)
- Omgivelseslufttemperatur (Ta)
- Solinnstråling (G)
- Ventilasjon (W) – Sterk vind kjøler modulen
-
Temperaturmodell inn PVGIS (Faiman, 2008):
Tm = Ta + G / (U0 + U1W)
Koeffisientene U0 og U1 varierer avhengig av installasjonstype:
| PV-teknologi | Installasjon | U0 (W/°C-m²) | U1 (Ws/°C-m³) |
|---|---|---|---|
| c-Si | Frittstående | 26.9 | 26.9 |
| c-Si | BIPV/BAPV | 20.0 | 20.0 |
| CIGS | Frittstående | 22,64 | 22,64 |
| CIGS | BIPV/BAPV | 20.0 | 20.0 |
| CdTe | Frittstående | 23.37 | 23.37 |
| CdTe | BIPV/BAPV | 20.0 | 20.0 |
Systemtap og aldring av PV-moduler
Alle de tidligere beregningene gir kraften på modulnivå, men andre tap må vurderes:
- Konverteringstap (inverter)
- Kablingstap
- Forskjeller i effekt mellom moduler
- Aldring av PV-panelene
I følge studien til Jordan & Kurtz (2013), taper solcellepaneler i gjennomsnitt 0,5 % av kraften per år. Etter 20 år er kraften redusert til 90 % av den opprinnelige verdien.
- PVGIS.COM anbefaler å legge inn et innledende systemtap på 3 % det første året for å ta høyde for systemforringelser, deretter 0,5 % per år.
Andre faktorer som ikke tas med i PVGIS
Noen effekter påvirker PV-produksjonen, men er ikke inkludert i PVGIS:
- Snø på panelene: Reduserer produksjonen drastisk. Avhenger av frekvensen og varigheten av snøfallet.
- Ansamling av støv og skitt: Reduserer PV-effekten, avhengig av rengjøring og nedbør.
- Delvis skyggelegging: Har en sterk innvirkning hvis en modul er skyggelagt. Denne effekten må håndteres under PV-installasjon.
Konklusjon
Takket være fremskritt innen fotovoltaisk modellering og satellittdata, PVGIS.COM gir mulighet for nøyaktig estimering av utgangseffekten til PV-moduler ved å ta hensyn til miljømessige og teknologiske effekter.
Hvorfor bruke PVGIS.COM?
Avansert modellering av irradians og modultemperatur
Korreksjoner basert på klimatiske og spektrale data
Pålitelig estimering av systemtap og panelaldring
Optimalisering av solproduksjon for hver region