Putere nominală și condiții standard de testare (STC)
Performanța unui modul fotovoltaic este în general măsurată în condițiile standard de testare (STC), definite de standardul IEC 60904-1:
- Iradiere de 1000 W/m² (lumina solară optimă)
- Temperatura modulului la 25°C
- Spectru de lumină standardizat (IEC 60904-3)
Modulele bifaciale, care captează lumina pe ambele părți, pot îmbunătăți producția prin reflexia solului (albedo). PVGIS nu modelează încă aceste module, dar o abordare este utilizarea BNPI (Bifacial Nameplate Irradiance), definită ca: P_BNPI = P_STC * (1 + φ * 0,135), unde φ este factorul de bifacialitate.
Limitările modulelor bifaciale: Nepotrivit pentru instalațiile integrate în clădire unde partea din spate a modulului este obstrucționată. Performanță variabilă în funcție de orientare (de exemplu, axa Nord-Sud cu orientare Est-Vest).
Estimarea puterii reale a modulelor fotovoltaice
Condițiile reale de funcționare ale panourilor fotovoltaice diferă de condițiile standard (STC), ceea ce afectează puterea de ieșire. PVGIS.COM aplică mai multe corecții pentru a încorpora aceste variabile.
1. Reflecția și unghiul de incidență al luminii
Când lumina lovește un modul fotovoltaic, o porțiune este reflectată fără a fi convertită în electricitate. Cu cât unghiul de incidență este mai acut, cu atât pierderea este mai mare.
- Impactul asupra producției: În medie, acest efect provoacă o pierdere de 2 până la 4%, redusă pentru sistemele de urmărire solară.
2. Efectul spectrului solar asupra eficienței PV
Panourile solare sunt sensibile la anumite lungimi de undă ale spectrului luminos, care variază în funcție de tehnologia fotovoltaică:
- Siliciu cristalin (c-Si): sensibil la lumina infrarosu si vizibila
- CdTe, CIGS, a-Si: sensibilitate diferită, cu un răspuns redus în infraroșu
Factori care influențează spectrul: Lumina dimineții și seara este mai roșie.
Zilele înnorate cresc proporția de lumină albastră. Efectul spectral influențează direct puterea fotovoltaică. PVGIS.COM folosește datele satelitare pentru a ajusta aceste variații și integrează aceste corecții în calculele sale.
Dependența puterii fotovoltaice de iradiere și temperatură
Temperatura și eficiența
Eficiența panourilor fotovoltaice scade odată cu temperatura modulului, în funcție de tehnologie:
La iradiere mare (>1000 W/m²), temperatura modulului crește: Pierderea eficienței
La iradiere scăzută (<400 W/m²), eficiența variază în funcție de tipul de celulă fotovoltaică
Modelarea în PVGIS.COM
PVGIS.COM ajustează puterea fotovoltaică pe baza iradierii (G) și a temperaturii modulului (Tm) folosind un model matematic (Huld et al., 2011):
P = (G/1000) * A * eff(G, Tm)
Coeficienții specifici fiecărei tehnologii PV (c-Si, CdTe, CIGS) sunt derivați din măsurători experimentale și aplicați la PVGIS.COM simulări.
Modelarea temperaturii modulelor fotovoltaice
- Factori care influențează temperatura modulului (Tm)
- Temperatura aerului ambiant (Ta)
- Iradierea solară (G)
- Ventilație (W) – Vântul puternic răcește modulul
-
Model de temperatură în PVGIS (Faiman, 2008):
Tm = Ta + G / (U0 + U1W)
Coeficienții U0 și U1 variază în funcție de tipul de instalație:
| Tehnologia PV | Instalare | U0 (W/°C-m²) | U1 (Ws/°C-m³) |
|---|---|---|---|
| c-Si | De sine stătător | 26.9 | 26.9 |
| c-Si | BIPV/BAPV | 20,0 | 20,0 |
| CIGS | De sine stătător | 22.64 | 22.64 |
| CIGS | BIPV/BAPV | 20,0 | 20,0 |
| CdTe | De sine stătător | 23.37 | 23.37 |
| CdTe | BIPV/BAPV | 20,0 | 20,0 |
Pierderile sistemului și îmbătrânirea modulelor fotovoltaice
Toate calculele anterioare asigură puterea la nivelul modulului, dar trebuie luate în considerare alte pierderi:
- Pierderi de conversie (invertor)
- Pierderi de cablare
- Diferențele de putere între module
- Îmbătrânirea panourilor fotovoltaice
Potrivit studiului Jordan & Kurtz (2013), panourile fotovoltaice pierd în medie 0,5% din putere pe an. După 20 de ani, puterea lor este redusă la 90% din valoarea lor inițială.
- PVGIS.COM recomandă introducerea unei pierderi inițiale de sistem de 3% pentru primul an pentru a ține cont de degradarea sistemului, apoi 0,5% pe an.
Alți factori neluați în considerare în PVGIS
Unele efecte influențează producția fotovoltaică, dar nu sunt incluse în PVGIS:
- Zăpadă pe panouri: Reduce drastic producția. Depinde de frecvența și durata zăpezii.
- Acumularea de praf și murdărie: Reduce puterea fotovoltaică, în funcție de curățare și precipitații.
- Umbrire parțială: Are un impact puternic dacă un modul este umbrit. Acest efect trebuie gestionat în timpul instalării fotovoltaice.
Concluzie
Datorită progreselor în modelarea fotovoltaică și a datelor satelitare, PVGIS.COM permite estimarea precisă a puterii de ieșire a modulelor fotovoltaice, luând în considerare efectele de mediu și tehnologice.
De ce să folosiți PVGIS.COM?
Modelare avansată a iradierii și a temperaturii modulului
Corecții bazate pe date climatice și spectrale
Estimare fiabilă a pierderilor de sistem și a îmbătrânirii panourilor
Optimizarea producției solare pentru fiecare regiune