Nominell effekt och standardtestförhållanden (STC)
Prestandan hos en solcellsmodul mäts i allmänhet under Standard Test Conditions (STC), definierade av IEC 60904-1-standarden:
- Bestrålning på 1000 W/m² (optimalt solljus)
- Modultemperatur vid 25°C
- Standardiserat ljusspektrum (IEC 60904-3)
Bifacial-moduler, som fångar ljus på båda sidor, kan förbättra produktionen genom markreflektion (albedo). PVGIS modellerar ännu inte dessa moduler, men ett tillvägagångssätt är att använda BNPI (Bifacial Nameplate Irradiance), definierad som: P_BNPI = P_STC * (1 + φ * 0,135), där φ är bifacialitetsfaktorn.
Begränsningar för bifaciala moduler: Olämplig för byggnadsintegrerade installationer där modulens baksida är blockerad. Variabel prestanda beroende på orienteringen (t.ex. nord-sydlig axel med öst-västläge).
Uppskattning av den faktiska effekten hos PV-moduler
De faktiska driftsförhållandena för PV-paneler skiljer sig från standardförhållanden (STC), vilket påverkar uteffekten. PVGIS.COM tillämpar flera korrigeringar för att införliva dessa variabler.
1. Reflektion och ljusinfallsvinkel
När ljus träffar en PV-modul reflekteras en del utan att omvandlas till elektricitet. Ju skarpare infallsvinkeln är, desto större förlust.
- Påverkan på produktionen: I genomsnitt orsakar denna effekt en förlust på 2 till 4 %, reducerad för solspårningssystem.
2. Solspektrumets effekt på PV-effektiviteten
Solpaneler är känsliga för vissa våglängder i ljusspektrumet, som varierar beroende på PV-teknik:
- Kristallint kisel (c-Si): Känsligt för infrarött och synligt ljus
- CdTe, CIGS, a-Si: Olika känslighet, med reducerad respons i det infraröda
Faktorer som påverkar spektrumet: Morgon- och kvällsljuset är rödare.
Molniga dagar ökar andelen blått ljus. Den spektrala effekten påverkar PV-effekten direkt. PVGIS.COM använder satellitdata för att justera dessa variationer och integrerar dessa korrigeringar i sina beräkningar.
Beroende av PV-effekt på bestrålning och temperatur
Temperatur och effektivitet
Effektiviteten hos PV-paneler minskar med modultemperaturen, beroende på tekniken:
Vid hög irradians (>1000 W/m²), modultemperaturen ökar: Förlust av effektivitet
Vid låg irradians (<400 W/m²), effektiviteten varierar beroende på typen av PV-cell
Modellerar in PVGIS.COM
PVGIS.COM justerar PV-effekt baserat på irradians (G) och modultemperatur (Tm) med hjälp av en matematisk modell (Huld et al., 2011):
P = (G/1000) * A * eff(G, Tm)
Koefficienterna som är specifika för varje solcellsteknik (c-Si, CdTe, CIGS) härleds från experimentella mätningar och tillämpas på PVGIS.COM simuleringar.
Modellering av temperaturen för PV-moduler
- Faktorer som påverkar modultemperaturen (Tm)
- Omgivande lufttemperatur (Ta)
- Solinstrålning (G)
- Ventilation (W) – Stark vind kyler modulen
-
Temperaturmodell in PVGIS (Faiman, 2008):
Tm = Ta + G / (U0 + U1W)
Koefficienterna U0 och U1 varierar beroende på typ av installation:
| PV-teknik | Installation | U0 (W/°C-m²) | U1 (Ws/°C-m³) |
|---|---|---|---|
| c-Si | Fristående | 26,9 | 26,9 |
| c-Si | BIPV/BAPV | 20.0 | 20.0 |
| CIGS | Fristående | 22,64 | 22,64 |
| CIGS | BIPV/BAPV | 20.0 | 20.0 |
| CdTe | Fristående | 23.37 | 23.37 |
| CdTe | BIPV/BAPV | 20.0 | 20.0 |
Systemförluster och åldrande av PV-moduler
Alla tidigare beräkningar ger kraften på modulnivå, men andra förluster måste beaktas:
- Konverteringsförluster (växelriktare)
- Ledningsförluster
- Skillnader i effekt mellan moduler
- Åldrande av PV-panelerna
Enligt en studie av Jordan & Kurtz (2013) tappar solcellspaneler i genomsnitt 0,5 % av effekten per år. Efter 20 år är deras kraft reducerad till 90% av deras initiala värde.
- PVGIS.COM rekommenderar att man anger en initial systemförlust på 3 % för det första året för att ta hänsyn till systemförsämringar, sedan 0,5 % per år.
Andra faktorer som inte beaktas i PVGIS
Vissa effekter påverkar PV-produktion men ingår inte i PVGIS:
- Snö på panelerna: Drastiskt minskar produktionen. Beror på snöfallets frekvens och varaktighet.
- Ansamling av damm och smuts: Minskar PV-effekten, beroende på rengöring och nederbörd.
- Delvis skuggning: Har en stark påverkan om en modul är skuggad. Denna effekt måste hanteras under PV-installation.
Slutsats
Tack vare framsteg inom fotovoltaisk modellering och satellitdata, PVGIS.COM möjliggör en exakt uppskattning av uteffekten för PV-moduler genom att ta hänsyn till miljömässiga och tekniska effekter.
Varför använda PVGIS.COM?
Avancerad modellering av irradians och modultemperatur
Korrigeringar baserade på klimat- och spektraldata
Tillförlitlig uppskattning av systemförluster och panelåldring
Optimering av solproduktion för varje region