Nominal Güç ve Standart Test Koşulları (STC)
Bir fotovoltaik modülün performansı genellikle IEC 60904-1 standardı tarafından tanımlanan Standart Test Koşulları (STC) kapsamında ölçülür:
- 1000 W/m² ışınım (optimum güneş ışığı)
- 25°C'de modül sıcaklığı
- Standartlaştırılmış ışık spektrumu (IEC 60904-3)
Işığı her iki taraftan da yakalayan iki yüzeyli modüller, zemin yansıması (albedo) yoluyla üretimi iyileştirebilir. PVGIS henüz bu modülleri modellememiştir, ancak bir yaklaşım şu şekilde tanımlanan BNPI'yi (İki Yüzlü İsim Plakası Işınımı) kullanmaktır: P_BNPI = P_STC * (1 + φ * 0,135), burada φ iki yüzeylilik faktörüdür.
İki yüzeyli modüllerin sınırlamaları: Modülün arkasının engellendiği binaya entegre kurulumlar için uygun değildir. Yönelime bağlı olarak değişken performans (örneğin, Doğu-Batıya bakan Kuzey-Güney ekseni).
PV Modüllerinin Gerçek Gücünün Tahmini
PV panellerin gerçek çalışma koşulları, çıkış gücünü etkileyen standart (STC) koşullardan farklıdır. PVGIS.COM bu değişkenleri dahil etmek için çeşitli düzeltmeler uygular.
1. Işığın Yansıması ve Geliş Açısı
Işık bir PV modülüne çarptığında bir kısmı elektriğe dönüşmeden yansıtılır. Geliş açısı ne kadar dar olursa kayıp o kadar büyük olur.
- Üretime etkisi: Ortalama olarak bu etki, güneş takip sistemleri için daha düşük olan %2 ila %4 oranında bir kayba neden olur.
2. Güneş Spektrumunun PV Verimliliğine Etkisi
Güneş panelleri, PV teknolojisine göre değişen ışık spektrumunun belirli dalga boylarına karşı hassastır:
- Kristal Silikon (c-Si): Kızılötesi ve görünür ışığa duyarlı
- CdTe, CIGS, a-Si: Kızılötesinde azaltılmış yanıtla farklı hassasiyet
Spektrumu etkileyen faktörler: Sabah ve akşam ışığı daha kırmızıdır.
Bulutlu günler mavi ışığın oranını artırır. Spektral etki doğrudan PV gücünü etkiler. PVGIS.COM bu değişiklikleri ayarlamak için uydu verilerini kullanır ve bu düzeltmeleri hesaplamalarına entegre eder.
PV Gücünün Işınıma ve Sıcaklığa Bağlılığı
Sıcaklık ve Verimlilik
PV panellerin verimliliği, teknolojiye bağlı olarak modül sıcaklığıyla birlikte azalır:
Yüksek ışınımda (>1000 W/m²), modül sıcaklığı artar: Verimlilik kaybı
Düşük ışınımda (<400W/m²)Verimlilik PV hücresinin tipine göre değişir
Modelleme PVGIS.COM
PVGIS.COM matematiksel bir model kullanarak PV gücünü ışınım (G) ve modül sıcaklığına (Tm) dayalı olarak ayarlar (Huld ve diğerleri, 2011):
P = (G/1000) * A * eff(G, Tm)
Her bir PV teknolojisine (c-Si, CdTe, CIGS) özgü katsayılar deneysel ölçümlerden elde edilir ve PVGIS.COM simülasyonlar.
PV Modüllerinin Sıcaklığının Modellenmesi
- Modül sıcaklığını etkileyen faktörler (Tm)
- Ortam hava sıcaklığı (Ta)
- Güneş ışınımı (G)
- Havalandırma (W) – Kuvvetli rüzgar modülü soğutur
-
Sıcaklık modeli PVGIS (Faiman, 2008):
Tm = Ta + G / (U0 + U1W)
U0 ve U1 katsayıları kurulum türüne göre değişir:
| PV Teknolojisi | Kurulum | U0 (W/°C-m²) | U1 (Ws/°C-m³) |
|---|---|---|---|
| c-Si | Bağımsız | 26.9 | 26.9 |
| c-Si | BIPV/BAPV | 20.0 | 20.0 |
| CIG'ler | Bağımsız | 22.64 | 22.64 |
| CIG'ler | BIPV/BAPV | 20.0 | 20.0 |
| CdTe | Bağımsız | 23.37 | 23.37 |
| CdTe | BIPV/BAPV | 20.0 | 20.0 |
Sistem Kayıpları ve PV Modüllerin Eskimesi
Önceki hesaplamaların tümü, gücü modül seviyesinde sağlar, ancak diğer kayıplar da dikkate alınmalıdır:
- Dönüşüm kayıpları (invertör)
- Kablolama kayıpları
- Modüller arasındaki güç farklılıkları
- PV panellerin yaşlanması
Jordan ve Kurtz (2013) tarafından yapılan araştırmaya göre, PV paneller yılda ortalama %0,5 oranında güç kaybı yaşamaktadır. 20 yıl sonra güçleri başlangıç değerlerinin %90'ına düşer.
- PVGIS.COM Sistem bozulmalarını hesaba katmak için ilk yıl için %3'lük bir başlangıç sistem kaybı girilmesini, ardından yıllık %0,5'lik bir sistem kaybı girilmesini önerir.
Dikkate Alınmayan Diğer Faktörler PVGIS
Bazı etkiler PV üretimini etkiler ancak PVGIS:
- Panellerde kar: Üretimi büyük ölçüde azaltır. Kar yağışının sıklığına ve süresine bağlıdır.
- Toz ve kir birikmesi: Temizliğe ve yağışa bağlı olarak PV gücünü azaltır.
- Kısmi gölgeleme: Bir modül gölgelendiğinde güçlü bir etkiye sahiptir. Bu etki PV kurulumu sırasında yönetilmelidir.
Çözüm
Fotovoltaik modelleme ve uydu verilerindeki gelişmeler sayesinde, PVGIS.COM Çevresel ve teknolojik etkileri dikkate alarak PV modüllerinin çıkış gücünün kesin olarak tahmin edilmesine olanak tanır.
Neden Kullanmalı? PVGIS.COM?
Işınım ve modül sıcaklığının gelişmiş modellemesi
İklimsel ve spektral verilere dayalı düzeltmeler
Sistem kayıpları ve panel yaşlanmasının güvenilir tahmini
Her bölge için güneş enerjisi üretiminin optimizasyonu