Poder nominal e condições de teste padrão (STC)
O desempenho de um módulo fotovoltaico é geralmente medido em condições de teste padrão (STC), definidas pelo padrão IEC 60904-1:
- Irradiância de 1000 w/m² (luz solar ideal)
- Temperatura do módulo a 25 ° C
- Espectro de luz padronizado (IEC 60904-3)
Os módulos bifaciais, que capturam luz de ambos os lados, podem melhorar a produção através da reflexão do solo (albedo). PVGIS Ainda não modela esses módulos, mas uma abordagem é usar o BNPI (irradiância bifacial da placa de identificação), definida como: P_bnpi = p_stc * (1 + φ * 0,135), onde φ é o fator de bifacialidade.
Limitações dos módulos bifaciais: Inadequado para instalações integradas ao edifício, onde a parte traseira do módulo é obstruída. Desempenho variável, dependendo da orientação (por exemplo, eixo norte-sul com o leste-oeste).
Estimativa do poder real dos módulos fotovoltaicos
As condições operacionais reais dos painéis fotovoltaicos diferem das condições padrão (STC), que afetam a potência de saída. PVGIS.COM Aplica várias correções para incorporar essas variáveis.
1. Reflexão e ângulo de incidência de luz
Quando a luz atinge um módulo fotovoltaico, uma parte é refletida sem ser convertida em eletricidade. Quanto mais aguda o ângulo de incidência, maior a perda.
- Impacto na produção: em média, esse efeito causa uma perda de 2 a 4%, reduzida para sistemas de rastreamento solar.
2. Efeito do espectro solar na eficiência do PV
Os painéis solares são sensíveis a certos comprimentos de onda do espectro da luz, que variam de acordo com a tecnologia PV:
- Silício cristalino (C-Si): sensível à luz infravermelha e visível
- CDTE, CIGS, A-Si: sensibilidade diferente, com uma resposta reduzida no infravermelho
Fatores que influenciam o espectro: A luz da manhã e da noite está mais vermelha.
Os dias nublados aumentam a proporção de luz azul. O efeito espectral influencia diretamente a potência fotovoltaica. PVGIS.COM usa dados de satélite para ajustar essas variações e integra essas correções em seus cálculos.
Dependência da energia fotovoltaica de irradiância e temperatura
Temperatura e eficiência
A eficiência dos painéis fotovoltaicos diminui com a temperatura do módulo, dependendo da tecnologia:
Em alta irradiância (>1000 com m²), a temperatura do módulo aumenta: perda de eficiência
Em baixa irradiância (<400 com m²), a eficiência varia de acordo com o tipo de célula fotovoltaica
Modelagem em PVGIS.COM
PVGIS.COM Ajusta a energia fotovoltaica com base na irradiância (G) e na temperatura do módulo (TM) usando um modelo matemático (Huld et al., 2011):
P = (g/1000) * a * eff (g, tm)
Os coeficientes específicos para cada tecnologia fotovoltaica (C-Si, CDTE, CIGs) são derivados de medições experimentais e aplicados a PVGIS.COM Simulações.
Modelando a temperatura dos módulos fotovoltaicos
- Fatores que influenciam a temperatura do módulo (TM)
- Temperatura do ar ambiente (TA)
- Irradiância solar (g)
- Ventilação (w) - o vento forte resfria o módulo
-
Modelo de temperatura em PVGIS (Faiman, 2008):
Tm = ta + g / (u0 + u1w)
Os coeficientes U0 e U1 variam de acordo com o tipo de instalação:
| Tecnologia fotovoltaica | Instalação | U0 (com ° C-m²) | U1 (WS/° C-M³) |
|---|---|---|---|
| C-Si | Independente | 26.9 | 26.9 |
| C-Si | BIPV/BAPV | 20.0 | 20.0 |
| CIGS | Independente | 22.64 | 22.64 |
| CIGS | BIPV/BAPV | 20.0 | 20.0 |
| CDTE | Independente | 23.37 | 23.37 |
| CDTE | BIPV/BAPV | 20.0 | 20.0 |
Perdas do sistema e envelhecimento dos módulos fotovoltaicos
Todos os cálculos anteriores fornecem o poder no nível do módulo, mas outras perdas devem ser consideradas:
- Perdas de conversão (inversor)
- Perdas de fiação
- Diferenças de poder entre módulos
- Envelhecimento dos painéis fotovoltaicos
De acordo com o estudo de Jordan & Kurtz (2013), os painéis fotovoltaicos perdem em média 0,5% da energia por ano. Após 20 anos, seu poder é reduzido para 90% do seu valor inicial.
- PVGIS.COM Recomenda entrar em uma perda inicial do sistema de 3% no primeiro ano para contabilizar as degradações do sistema e depois 0,5% ao ano.
Outros fatores não considerados em PVGIS
Alguns efeitos influenciam a produção de PV, mas não estão incluídos em PVGIS:
- Neve nos painéis: Reduz drasticamente a produção. Depende da frequência e duração da queda de neve.
- Acumulação de poeira e sujeira: Diminui a energia PV, dependendo da limpeza e precipitação.
- Sombreamento parcial: Tem um forte impacto se um módulo estiver sombreado. Este efeito deve ser gerenciado durante a instalação fotovoltaica.
Conclusão
Graças aos avanços na modelagem fotovoltaica e dados de satélite, PVGIS.COM Permite a estimativa precisa da potência de saída dos módulos fotovoltaicos, levando em consideração os efeitos ambientais e tecnológicos.
Por que usar PVGIS.COM?
Modelagem avançada de irradiância e temperatura do módulo
Correções baseadas em dados climáticos e espectrais
Estimativa confiável de perdas do sistema e envelhecimento do painel
Otimização da produção solar para cada região