PVOUT vs Peak Sun Hours
-- Miks kõrge PSH ei tähenda kõrget tootmist
PVOUT vs Peak Sun Hours: Miks kõrge PSH ei tähenda kõrget tootmist
Lühike vastus: Tipppäikesetunnid (Peak Sun Hours, PSH) mõõdavad põhilist päikeseenergiaressurssi. PVOUT aga näitab, kui palju energiat 1 kWp suurune päikesepaneel tegelikult toodab pärast soojuse, tolmu ning muunduskaotuste arvutamist. Need näitajad erinevad kõige rohkem kuumades kõrbetes juulis – kuu, mil päike paistab kõige rohkem, annab siiski kõige vähem energiat. Süsteemide suuruse määramisel tuleks arvestada PVOUT-i, mitte PSH-i.
Kaks näitajat, kaks erinevat küsimust
| Näitaja | Mida see mõõdab | Ühikud | Milleks seda kasutame |
|---|---|---|---|
| Tipppäikesetunnid (PSH) | Igapäevane globaalne horisontaalne kiirgus (GHI), normaliseeritud standardsete testtingimustele (STC: 1000 W/m²) | tundi/päev | Esialgne ressursside hindamine, ligikaudne suuruse määramine |
| PVOUT (fotovoltaiki potentsiaal) | Netoenergia, mida 1 kWp suurune päikesepaneel toodab pärast kõiki keskkonna-, pooljuhi- ning elektrikaotusi | kWh/kWp | Tootlikkuse ennustamine, akude ning paneelide suuruse määramine |
PSH jagab päeva kogu horisontaalse pinnale langeva kiirguse väärtuse arvuga 1000 W/m²: näiteks kõrbes päeval, kus kiirgus on 7,5 kWh/m², on 7,5 tipppäikesetundi – see on ressurssinumber, mitte energiataseme ennustus.
PVOUT alustab samast valgusintensiteetist ning lahutab sellest summan, mida süsteem kaotab – näiteks akumulaatorite soojenemine, saastumine, inverteri ning juhtimisväste kadud, ning talvitusaeg. PVOUT on faktiline energiatootmine, mida mõõtik registreerib; PSH (Theoretical Ceiling of the Resource) on ressursi teoreetiline maksimum.
Douglas, Arizona – anomalia
Kuivades piirkondades nagu Douglas, Arizona, näitavad kuukaudsed energiatootmise andmed mustrit, mis üllatab ostjaid: netotootmine saavutab aastane minimaal juulis, keset suvet. Aastane tipp tootmist jääb hoopis kevadele (märts–mai) – valgusrikka aega enne kuuma ilmast, tolmu ning monsuuninähtuste põhjustatud negatiivseid mõjusid. Juulis toimuvad neli erinevat mehhanismi, mis koos mõjutavad energiatootmist.
1. Selletemperatuurikadud Krystalliline siliciumpatareid (c-Si) iseloomustab negatiivne temperatuurikoeficient – tavaliselt -0,3 %/°C kuni -0,5 %/°C. Kui patareinin temperatuur tõuseb üle standardtestitingimuste 25 °C taseme, langeb avotuuma pinge (Voc); lühisühemistorivool (Isc) kasvab veidi, kuid ei suuda temperatuurikadude kompenseerida, mistõttu väheneb maksimaalne võimsus (Pmax). Näiteks patareil temperatuuril 65 °C on see 40 °C kõrgem kui standardtingimuste temperatuur, ning temperatuurikoeficienti -0,3 %/°C kuni -0,5 %/°C põhjal on võimsus 12–20 % võrra väiksem kui märgistusel näidatud väärtus.
2. Inverterite soojuskadud Alalisvoolu väljund liigub läbi string- või kesksete inverterite kaudu. Juulikuu kõrged õhutemperatuurid viivad patareikorpuse soojuse hajutamise piirini; et vältida IGBT-ide (isoleeritud väravaga bipolaarsed transistorid) soojuslikku ülekoormust, aktiveerib tarkvara ülekuumuskaitsemehhanismid ning piirab väljundvoolu kõige kuumematel tundidel – just siis, kui PSH (maksimaalne võimsus) on kõrgeim.
3. Monsoonil on märkimisväärne mõju valgusele. Juulist augustini läheb Ameerika Lõuna-Västosaatus põhja-amerikase monsoonipiirkonda, mille tõttu muutub valguskompositsioon: suureneb hajus, horisontaalne valgus (DHI) ning väheneb otsene, normaalne valgus (DNI). Koguvalgus jääb kõrgeks; aga osa valgusest, mida saab otse kasutada, ei vähene.**
4. Tolm kinnitub klaasile. Monsoonivihmade eel tekkivad tugevad tolmutormid (haboobs), mis katavad päikesepaneelide klaasi peentel osakestel. Esimene vihm muudab selle tolmu mudakoorikuks, mida järgnev vihm ei suuda eemaldada – mistõttu suureneb saastuse tase nendel nädalatel, mil päikesepaneelide tootmine peaks olema kõrgeim.**
Miks see on oluline võrguvälise päikeseenergia kasutamise kontekstis?
Meie töö keskendub võrguvälisele päikeseenergia kasutamisele päikesevalguse valgustuse loomiseks. Just see erinevus määrab, kas valgusjõudlus püsib aasta kõige raskemal kuul käimas.
Desaini pidanud olema lähtudes halvimast kuust, mitte aastasest keskmisest. Akupankki, mille suurus on määratud lähtudes aastase keskmisest päikesekiirgusest (PSH – Peak Solar Hours), alahargutakse kogu talve jooksul. Paneelide suurust määratakse nii, et ka kõige lühem ning pilvisem kuu suudaks iseseisvalt energiabalanssi säilitada. Kuumades kliimatasemetes tuleb arvestada temperatuurilisi mõjusid. Sama koefitsient (-0,3–-0,5 %/°C), mis vähendab juulikuu päikesekiirgusest saadavat energiat, kehtib ka seal, kus akusid kuumaks teeb. Külmemates kliimatasemetes toimub see vastupidine: pinge tõuseb temperatuuri langemisega – seetõttu tasuvad MPPT-juhtimissüsteemid oma hinnad talvel. Päikesepaneelide tootlikkuse arvutamiseks kasutatakse PVOUT-andmeid; päikesekiirguse hindamiseks PSH-andmeid. Avalikud PVOUT-andmebaasid, nagu PVGIS ning Global Solar Atlas, annavad iga asukoha kohta igakuised andmed kWh/kWp kohta, ning just neid vajab akupanki arvutus. PSH-andmed aitavad esialgseks hinnata, kas päikesepaneelide kasutamine on üldse võimalik. Mustenemist tuleb arvestada oluliselt, mitte lihtsalt kõrvalmärkina. Tolmurohketes piirkondades lisame mustenemise mõju arvesse ning määratleme puhastamise sageduse. Maanteede- ning kõrbeprojektides on see mõju sageli otsustavaks teguriks selleks, kas autonoomiaeesmärk saavutatakse või mitte.
Mida see leht ei käsitle
– Täpsemaid nõudeid akupankide suuruse määramiseks erinevate kliimatiipide puhul – Viisimeid, kuidas arvestada akude tööiga sõltuvalt aastaaja ning ilmastikutingimustest – Lisateavet päikesepaneelide efektiivsuse parandamiseks erinevate töötingimuste korral
See leht selgitab kahte ressursimetrikat ning miks need kuuma aastaaegadel erinevad. Siin ei käsitletä rahalise tootluse ennustamist (P50/P90), kahepoolsist energiatootmist, jälgimist ega sisetäytetud (grid-tied) elektrijaamade projekteerimist. Off-grid-valgustussüsteemi suuruse määramiseks kasutame me energiabilansikalkulaatorit, mis arvestab kuukausi jooksul mõõdetud valgusintensiiti ning akude ning paneelide suurusi; paneelide suuruse kalkulaator teostab arvutused paneelide osas.