Nominálny výkon a štandardné testovacie podmienky (STC)
Výkon fotovoltaického modulu sa vo všeobecnosti meria podľa štandardných testovacích podmienok (STC), definovaných normou IEC 60904-1:
- Ožiarenie 1000 W/m² (optimálne slnečné svetlo)
- Teplota modulu 25°C
- Štandardizované svetelné spektrum (IEC 60904-3)
Bifaciálne moduly, ktoré zachytávajú svetlo na oboch stranách, môžu zlepšiť produkciu prostredníctvom odrazu od zeme (albedo). PVGIS zatiaľ nemodeluje tieto moduly, ale jedným z prístupov je použitie BNPI (Bifacial Nameplate Irradiance), definované ako: P_BNPI = P_STC * (1 + φ * 0,135), kde φ je faktor bifaciality.
Obmedzenia bifaciálnych modulov: Nevhodné pre inštalácie integrované do budovy, kde je zadná časť modulu zablokovaná. Variabilný výkon v závislosti od orientácie (napr. os sever-juh s orientáciou východ-západ).
Odhad skutočného výkonu FV modulov
Skutočné prevádzkové podmienky FV panelov sa líšia od štandardných (STC) podmienok, čo ovplyvňuje výstupný výkon. PVGIS.COM používa niekoľko opráv na začlenenie týchto premenných.
1. Odraz a uhol dopadu svetla
Keď svetlo dopadne na FV modul, časť sa odrazí bez toho, aby sa premenila na elektrinu. Čím ostrejší je uhol dopadu, tým väčšia je strata.
- Vplyv na výrobu: V priemere tento efekt spôsobuje stratu 2 až 4 %, zníženú v prípade solárnych sledovacích systémov.
2. Vplyv slnečného spektra na účinnosť FV
Solárne panely sú citlivé na určité vlnové dĺžky svetelného spektra, ktoré sa líšia v závislosti od FV technológie:
- Kryštalický kremík (c-Si): Citlivý na infračervené a viditeľné svetlo
- CdTe, CIGS, a-Si: Rozdielna citlivosť, so zníženou odozvou v infračervenom pásme
Faktory ovplyvňujúce spektrum: Ranné a večerné svetlo je červenšie.
Zamračené dni zvyšujú podiel modrého svetla. Spektrálny efekt priamo ovplyvňuje FV výkon. PVGIS.COM používa satelitné údaje na úpravu týchto variácií a integruje tieto korekcie do svojich výpočtov.
Závislosť FV výkonu od ožiarenia a teploty
Teplota a účinnosť
Účinnosť FV panelov klesá s teplotou modulu v závislosti od technológie:
Pri vysokej ožiarenosti (>1000 W/m²), teplota modulu sa zvyšuje: Strata účinnosti
Pri nízkej ožiarenosti (<400 W/m²), účinnosť sa líši podľa typu FV článku
Modelovanie v PVGIS.COM
PVGIS.COM upravuje výkon FV na základe ožiarenosti (G) a teploty modulu (Tm) pomocou matematického modelu (Huld et al., 2011):
P = (G/1000) * A * eff (G, Tm)
Koeficienty špecifické pre každú PV technológiu (c-Si, CdTe, CIGS) sú odvodené z experimentálnych meraní a aplikované na PVGIS.COM simulácie.
Modelovanie teploty FV modulov
- Faktory ovplyvňujúce teplotu modulu (Tm)
- Teplota okolitého vzduchu (Ta)
- Slnečné žiarenie (G)
- Ventilácia (W) – Silný vietor ochladzuje modul
-
Teplotný model v PVGIS (Faiman, 2008):
Tm = Ta + G / (U0 + U1W)
Koeficienty U0 a U1 sa líšia podľa typu inštalácie:
| PV technológie | Inštalácia | U0 (W/°C-m²) | U1 (Ws/°C-m³) |
|---|---|---|---|
| c-Si | Voľne stojace | 26.9 | 26.9 |
| c-Si | BIPV/BAPV | 20.0 | 20.0 |
| CIGS | Voľne stojace | 22,64 | 22,64 |
| CIGS | BIPV/BAPV | 20.0 | 20.0 |
| CdTe | Voľne stojace | 23,37 | 23,37 |
| CdTe | BIPV/BAPV | 20.0 | 20.0 |
Systémové straty a starnutie FV modulov
Všetky predchádzajúce výpočty poskytujú výkon na úrovni modulu, ale je potrebné zvážiť ďalšie straty:
- Straty z konverzie (invertor)
- Straty elektrického vedenia
- Rozdiely vo výkone medzi modulmi
- Starnutie FV panelov
Podľa štúdie Jordan & Kurtz (2013) strácajú FV panely v priemere 0,5 % energie ročne. Po 20 rokoch sa ich výkon zníži na 90 % ich pôvodnej hodnoty.
- PVGIS.COM odporúča zadať počiatočnú stratu systému 3 % počas prvého roka, aby sa zohľadnili degradácie systému, potom 0,5 % ročne.
Ďalšie faktory, ktoré nie sú zohľadnené PVGIS
Niektoré efekty ovplyvňujú výrobu FV, ale nie sú zahrnuté PVGIS:
- Sneh na paneloch: Drasticky znižuje produkciu. Závisí od frekvencie a trvania sneženia.
- Hromadenie prachu a nečistôt: Znižuje FV výkon v závislosti od čistenia a zrážok.
- Čiastočné tienenie: Má silný vplyv, ak je modul zatienený. Tento efekt musí byť riadený počas inštalácie FV.
Záver
Vďaka pokroku vo fotovoltaickom modelovaní a satelitných dátach, PVGIS.COM umožňuje presný odhad výstupného výkonu FV modulov s prihliadnutím na environmentálne a technologické vplyvy.
Prečo používať PVGIS.COM?
Pokročilé modelovanie ožiarenia a teploty modulu
Korekcie založené na klimatických a spektrálnych údajoch
Spoľahlivý odhad systémových strát a starnutia panelov
Optimalizácia solárnej výroby pre každý región