PVOUT vs. Peak Sun Hours: Proč vysoké hodnoty Peak Sun Hours neznamenají vysoký výkon

Dva ukazatele, dvě různé účely

Ukazatel	Co měří	Jednotky	K čemu slouží
Peak Sun Hours (PSH)	Denní globální horizontální záření (GHI) normalizované na standardní testovací podmínky (STC: 1 000 W/m²)	hodiny/den	První kroky při vyhodnocování možností využití sluneční energie, hrubé určení velikosti systému
PVOUT (potenciál fotovoltaického výkonu)	Čistá energie, kterou systém o výkonu 1 kWp produkuje po odečtení všech environmentálních, polovodičových a elektrických ztrát	kWh/kWp	Prognóza výkonu systému, výběr vhodné velikosti baterií a solárních panelů

Hodnota PSH vypočítává celkové denní záření na horizontální ploše vyděleným číslem 1 000 W/m². Například den v poušti s intenzitou záření 7,5 kWh/m² se považuje za den s 7,5 „hodinami vrcholného slunečního záření“ – jedná se však pouze o číslo popisující dostupnost zdroje energie, nikoli o předpověď skutečného výkonu systému.

PVOUT vychází ze stejné úrovně záření a odečítá energii, kterou systém ztrácí – na zahřívání článků solárních panelů, jejich znečištění, ztráty v invertoru a vedení, nesoulad mezi jednotlivými částmi systému, a také na dobu jeho nečinnosti. Jedná se o číslo, které ukazuje, kolik energie měřič zaznamenal. PSH představuje teoretický maximální možný výkon systému; PVOUT je však reálný výkon, který systém skutečně produkuje.

Anomálie v Douglasu v Arizoně

V suchých oblastech, jako je Douglas v Arizoně, ukazují měsíční data o výkonu solárních systémů překvapivý vzorec: čistý výkon dosahuje svého ročního minimu v červenci, tedy v průběhu léta. Roční maximum naopak nastává na jaře, v období od března do května – v měsících, kdy je ještě světlo, ale ještě nezačaly horké počasí, prach a další negativní faktory ovlivňující výkon systému. V červenci se na výkonu systému podílejí čtyři hlavní faktory…

1. Ztráty výkonu vlivem teploty článků Krystalické křemíkové (c-Si) články mají záporný teplotní koeficient – obvykle mezi -0,3 %/°C a -0,5 %/°C. Jak teplota článku stoupá nad referenční hodnotu 25 °C podle standardních testovacích podmínek, napětí v otevřeném obvodu (Voc) klesá; proud v zkratu (Isc) mírně stoupá, ale tento nárůst nedokáže kompenzovat ztráty výkonu, a proto se maximální výkon (Pmax) snižuje. Při teplotě 65 °C je teplota článku o 40 °C vyšší než referenční hodnota, což vede ke ztrátě výkonu ve výši 12–20 % oproti údajům na štítku článku.

2. Omezení výkonu invertorů vlivem teploty Výstupní stejnosměrný proud prochází přes řetězce či centrální invertory. V červenci dosahují okolní teploty maximálních hodnot, což vytváří velký nápor na schopnosti chlazení invertorů. Aby se zabránilo přehřátí zařízení typu IGBT (izolované bipolární tranzistory), softwar aktivuje ochranné mechanismy proti nadměrné teplotě a omezí výstupní výkon v nejteplejších hodinách – právě v době, kdy je výkon PSH nejvyšší.

3. Monzun mění vlastnosti světla. Od července do srpna přechází jihozápadní Amerika do období severoamerického monzunu, což má vliv na složení slunečního záření: zvyšuje se difúzní horizontální záření (DHI), zatímco přímé normální záření (DNI) klesá. Celkové množství slunečního záření zůstává vysoké, avšak podíl tohoto záření, který lze přímo využít, klesá.**

4. Prach se usazuje na skle solárních panelů. Konvekční větry před deštěm způsobují vznik silných prachových bouří (tzv. „haboobs“), které pokryjí skla solárních panelů jemnými částicemi prachu. První deště tyto částice přemění na blátnitou krustu, kterou následné deště nedokážou smýt. V důsledku toho dojde k výraznému zvýšení znečištění skel, a to právě v těch týdnech, kdy by měla výroba energie dosáhnout svého maxima.**

Proč je to důležité pro projekty solárního osvětlení mimo síť

Naše práce se zaměřuje na solární osvětlení fungující mimo elektrickou síť. Právě tyto faktory rozhodují o tom, zda bude světlo zapnuté i v nejhorším měsíci roku.

Návrh by měl být založen na nejhorším možném scénáři, nikoli na ročním průměru. Bateriová banka bude po celou zimu podnabíjená pod úrovní potřebné energie, která odpovídá ročnímu průměru slunečního záření (PSH – Peak Sun Hours). Rozměry solárního panelového systému jsou určeny tak, aby i v nejkratším a nejzataženějším měsíci byl energetický bilancový rozdíl vyrovnán samostatně.

V horkých klimatech je nutné zohlednit vliv teploty na výkon panelů. Stejný koeficient snížení výkonu (–0,3 až –0,5 %/°C) se používá všude, kde se teploty během letních měsíců zvyšují. V chladných klimatech je tento efekt opačný: napětí stoupá s klesající teplotou, a právě proto se kontroléry typu MPPT (Maximum Power Point Tracking) v zimě vyplatí.

Pro výpočet výkonu solárních panelů se používají data z veřejných databází, pro screening vhodnosti lokality se používá data PSH. Veřejné databáze, jako jsou PVGIS a Global Solar Atlas, poskytují měsíční údaje o výkonu solárních panelů (kWh/kWp) pro konkrétní lokaci, a právě tyto údaje jsou potřebné pro výpočty. Mapy PSH pomáhají zjistit, zda je v dané oblasti vůbec možné využívat solární energii.

Znečištění panelů je důležitý faktor, který nemůže být ignorován. V oblastech s vysokým výskytem prachu je nutné zohlednit jeho vliv na výkon panelů a určit interval jejich čištění. U projektů v blízkosti dálnic nebo v pouštích může právě toto znečištění způsobit, že systém nedosáhne požadované autonomie (délky doby bez připojení k elektrické síti).

Co tato stránka nezahrnuje: Tato stránka nezabývá se detailními technickými aspekty konstrukce solárních systémů, jako jsou např. specifika použitých baterií, detailní výpočty výkonu panelů v různých klimatických podmínkách nebo postupy jejich údržby. Tyto informace by měly být poskytnuty v dalších dokumentech nebo od odborníků.

Tato stránka vysvětluje dvě metriky využití zdrojů energie a proč se tyto metriky v horkých sezónách liší. Nezabývá se předpovídáním finančních výnosů (P50/P90), výkonem solárních panelů, jejich sledováním ani návrhem systémů propojených s elektrickou sítí. Pro výpočet potřebných parametrů pro systémy osvětlení fungující mimo síť využíváme náš kalkulačku energetické rovnováhy, která bere v úvahu měsíční úroveň záření, velikost solárních panelů a baterií; kalkulačka určená k výpočtu velikosti panelů (panel sizing calculator) pak provádí další potřebné výpočty.