Nazivna moč in standardni testni pogoji (STC)
Učinkovitost fotonapetostnega modula se na splošno meri pod standardnimi testnimi pogoji (STC), ki jih določa standard IEC 60904-1:
- Obsevanje 1000 W/m² (optimalna sončna svetloba)
- Temperatura modula pri 25°C
- Standardiziran svetlobni spekter (IEC 60904-3)
Bifacialni moduli, ki zajemajo svetlobo na obeh straneh, lahko izboljšajo proizvodnjo z odbojem od tal (albedo). PVGIS še ne modelira teh modulov, vendar je eden od pristopov uporaba BNPI (Bifacial Nameplate Irradiance), opredeljenega kot: P_BNPI = P_STC * (1 + φ * 0,135), kjer je φ faktor bifacialnosti.
Omejitve bifacialnih modulov: Ni primerno za vgrajene instalacije, kjer je zadnji del modula oviran. Spremenljiva zmogljivost glede na orientacijo (npr. os sever-jug z vzhod-zahodom).
Ocena dejanske moči PV modulov
Dejanski pogoji delovanja PV panelov se razlikujejo od standardnih (STC) pogojev, kar vpliva na izhodno moč. PVGIS.COM uporabi več popravkov za vključitev teh spremenljivk.
1. Odboj in vpadni kot svetlobe
Ko svetloba zadene fotonapetostni modul, se njen del odbije, ne da bi se pretvoril v električno energijo. Bolj oster kot je vpadni kot, večja je izguba.
- Vpliv na proizvodnjo: V povprečju ta učinek povzroči izgubo od 2 do 4 %, zmanjšano za sisteme za sledenje soncu.
2. Vpliv sončnega spektra na učinkovitost PV
Solarni paneli so občutljivi na določene valovne dolžine svetlobnega spektra, ki se razlikujejo glede na PV tehnologijo:
- Kristalni silicij (c-Si): občutljiv na infrardečo in vidno svetlobo
- CdTe, CIGS, a-Si: drugačna občutljivost z zmanjšanim odzivom v infrardečem sevanju
Dejavniki, ki vplivajo na spekter: Jutranja in večerna svetloba je bolj rdeča.
Oblačni dnevi povečajo delež modre svetlobe. Spektralni učinek neposredno vpliva na PV moč. PVGIS.COM uporablja satelitske podatke za prilagoditev teh variacij in te popravke vključi v svoje izračune.
Odvisnost PV moči od sevanja in temperature
Temperatura in učinkovitost
Učinkovitost PV panelov pada s temperaturo modula, odvisno od tehnologije:
Pri visoki obsevanosti (>1000 W/m²), temperatura modula se poveča: izguba učinkovitosti
Pri nizkem obsevanju (<400 W/m²), učinkovitost se razlikuje glede na vrsto PV celice
Manekenstvo v PVGIS.COM
PVGIS.COM prilagodi fotonapetostno moč na podlagi obsevanosti (G) in temperature modula (Tm) z uporabo matematičnega modela (Huld et al., 2011):
P = (G/1000) * A * eff (G, Tm)
Koeficienti, specifični za vsako PV tehnologijo (c-Si, CdTe, CIGS), so izpeljani iz eksperimentalnih meritev in uporabljeni za PVGIS.COM simulacije.
Modeliranje temperature PV modulov
- Dejavniki, ki vplivajo na temperaturo modula (Tm)
- Temperatura okoliškega zraka (Ta)
- Sončno obsevanje (G)
- Prezračevanje (W) – Močan veter hladi modul
-
Temperaturni model v PVGIS (Faiman, 2008):
Tm = Ta + G / (U0 + U1W)
Koeficienta U0 in U1 se razlikujeta glede na vrsto namestitve:
| PV tehnologija | Namestitev | U0 (W/°C-m²) | U1 (Ws/°C-m³) |
|---|---|---|---|
| c-Si | Prostostoječi | 26.9 | 26.9 |
| c-Si | BIPV/BAPV | 20.0 | 20.0 |
| CIGS | Prostostoječi | 22.64 | 22.64 |
| CIGS | BIPV/BAPV | 20.0 | 20.0 |
| CdTe | Prostostoječi | 23.37 | 23.37 |
| CdTe | BIPV/BAPV | 20.0 | 20.0 |
Sistemske izgube in staranje PV modulov
Vsi prejšnji izračuni zagotavljajo moč na ravni modula, vendar je treba upoštevati druge izgube:
- Izgube pretvorbe (pretvornik)
- Izgube ožičenja
- Razlike v moči med moduli
- Staranje PV panelov
Po študiji Jordana & Kurtza (2013) PV paneli izgubijo v povprečju 0,5 % moči na leto. Po 20 letih se njihova moč zmanjša na 90 % začetne vrednosti.
- PVGIS.COM priporoča vnos začetne sistemske izgube v višini 3 % za prvo leto, da se upoštevajo degradacije sistema, nato pa 0,5 % na leto.
Drugi dejavniki, ki niso upoštevani pri PVGIS
Nekateri učinki vplivajo na proizvodnjo PV, vendar niso vključeni PVGIS:
- Sneg na ploščah: Drastično zmanjša proizvodnjo. Odvisno od pogostosti in trajanja sneženja.
- Nabiranje prahu in umazanije: Zmanjša PV moč, odvisno od čiščenja in padavin.
- Delno senčenje: Ima močan učinek, če je modul zasenčen. Ta učinek je treba nadzorovati med namestitvijo PV.
Zaključek
Zahvaljujoč napredku v fotovoltaičnem modeliranju in satelitskih podatkih, PVGIS.COM omogoča natančno oceno izhodne moči PV modulov z upoštevanjem okoljskih in tehnoloških učinkov.
Zakaj uporabljati PVGIS.COM?
Napredno modeliranje obsevanja in temperature modula
Popravki na podlagi klimatskih in spektralnih podatkov
Zanesljiva ocena sistemskih izgub in staranja panelov
Optimizacija sončne proizvodnje za vsako regijo