PVOUT vs Peak Sun Hours: Varför höga Peak Sun Hours inte betyder hög effekt

Två mått, två olika syften

PSH delar den totala bestrålningen på en horisontell yta med 1.000 W/m²: En dag i en öken med 7,5 kWh/m² bestrålning motsvarar “7,5 peak sun hours” – det är ett resursmått, inte en energiförutsägelse.

PVOUT byrjar med samma belastning (irradiance) og subtraherar den energi som systemet förlorar: uppvärmning av solcellerna, föroreningar, förluster i omvandlare och ledningar, og underbrevningar i driften. Det representerar den faktiska mängden energi som mätaren har registrerat. PSH däremot är den teoretiska gränsen för resursen; PVOUT är den faktiska energiutbyttan som systemet faktiskt uppnår.

Anomalin i Douglas, Arizona

I torkiga områden som Douglas, Arizona, visar månatliga energiutbyttedata ett mönster som förvånar köpare: den nettoenergiutbyttan når sin årliga minima i juli – mitt på sommaren. Den årliga toppen däremot sker i våren, mellan mars och maj – under de ljusa månaderna innan hetan, dammet och monsunkvistelsen börjar påverka systemets prestanda. Fyra faktorer samverkar i juli och bidrar till detta fenomen:

1. Temperaturförluster i solceller: Kristallinsk kisel (c-Si) solceller har en negativ temperaturkoefficient, vanligtvis mellan -0,3 %/°C og -0,5 %/°C. När temperaturn i solcellerna stiger över referensvärdet på 25 °C under standardtestförhållanden minskar spännningen i öppnet krets (Voc), medan strömmen i kortslutning (Isc) ökar något – men detta kan inte kompensera för temperaturförlusterna, vilket leder till en minskning av den maximala effekten (Pmax). Vid en temperatur på 65 °C ligger cellens temperatur 40 °C över referensvärdet, vilket resulterar i en effektförlust på 12–20 % jämfört med angivna värden på solcellens etikett.

2. Termisk nedregning av omvandlare: Den DC-utdata som produceras av solcellerna passerar genom strängomvandlare eller centrala omvandlare. I juli når omgivningstemperaturen gränsen för värmeavledning i omvandlarnas hölje. För att förhindra att värmeöverdrivningar skadar omvandlingskomponenter, såsom IGBT:er (isolerade gate-bipolära transistorer), aktiverar firmwaren överhettningsskyddsmekanismer och begränsar utdata under de varmaste timmarna – precis då effekten (PSH) är högst.

3. Monsunvinden förändrar ljuset. Från juli till augusti övergår den amerikanska sydvästern i den nordamerikanska monsunvinden, och sammansättningen av solljus förändras: mer diffus, horisontellt solljus (DHI) och mindre direkt, normalt solljus (DNI). Det totala solljuset förblir högt – men andelen solljus som direkt kan användas minskar.**

4. Stof fäster sig på glaset. Konvektiva vindar före monsunregn orsakar haboobs, allvarliga stoftstormar som täcker solpanelernas glas med fina partiklar. Den första regnen förvandlar denna stof till en lera-skorpa som senare regn inte kan avskölja, vilket leder till ökad förorening under de veckor då produktionen skulle vara som högst.**

Varför detta är viktigt för off-grid-lösningar

Vår arbete handlar om solbelysning utan anslutning till elnät, och just denna skillnad avgör om en lampe fortfarande ska vara tänd under det värsta månaden av året.

Designa systemet efter den värsta månaden, inte efter den årliga genomsnittet. En batteribank som är dimensionerad utifrån det årliga genomsnittliga solintaget (PSH) får underladdning under hela vintern. Vi dimensionerar solcellssystemet så att det kortaste och mest molniga månaden själv kan balansera energiförsörjningen. Använd en temperaturkorrigering i varma klimat. Samma koefficient (–0,3 till –0,5 %/°C) som påverkar solcellernas effektivitet i juli gäller även i varma klimat. I kalla klimat omvänds effekten: spänningen stiger med fallande temperatur – därför är MPPT-regulatorer (Maximum Power Point Trackers) värdefulla under vintern. Använd data från PVOUT-databaser för utvärdering av solcellernas effektivitet; PSH-databaser för granskning av möjliga platser. Offentliga PVOUT-databaser som PVGIS och Global Solar Atlas ger månatliga uppgifter om solintag (kWh/kWp) för en given plats, och det är just denna information som behövs för beräkningar av batteribankernas kapacitet. PSH-kartor hjälper till att avgöra om solenergi överhuvudtaget är möjlig på en plats. Behandla föroreningar som en viktig faktor, inte som en bortsetning från de övergripande beräkningarna. I stoftiga områden inkluderar vi en beräkning för föroreningar och anger en rengöringsfrekvens. I projekt i närheten av motorvägar eller i öknar kan just denna faktor avgöra om systemet uppnår eller missar sitt autonomibelopp.

Vad denna sida inte täcker:

(Denna sida beskriver hur solcellssystem ska designas utifrån de mest negativa förhållandena – vintermånader, varma klimat, stoft osv. – men ger ingen information om hur man tar hänsyn till andra faktorer som kan påverka systemets prestanda, såsom regn, snö eller olika typer av föroreningar.)

Denna sida förklarar de två resursmåtten och varför de skiljer sig åt under varma årstider. Den täcker inte förutsägning av finansiell avkastning (P50/P90), bifacial gain, spårning eller design av system som är anslutna till elnätet. För att dimensionera ett off-grid-belysningsystem använder vår energibalanskalkylator månatliga strålningsdata samt storleken på solpaneler och batterier; panelstorlekskalkylatorn hjälper till med dimensioneringen av solpanelerna.