PVOUT kontra toppsoltimmar
-- Varför höga toppsoltimmar inte innebär hög effekt
PVOUT kontra toppsoltimmar: Varför höga toppsoltimmar inte innebär hög effekt
Kort svar: Toppsoltimmar (Peak Sun Hours, PSH) mäter den råa solresursen. PVOUT mäter hur mycket energi ett 1 kWp-system faktiskt levererar efter att värme, stoft och omvandlingsförluster har dragits bort. Dessa två mått skiljer sig mest i varma öknar under juli – månaden med mest sol producerar i själva verket minst energi. System ska dimensioneras utifrån PVOUT, inte PSH.
Två mått, två olika frågor
| Mått | Vad det mäter | Enhet | Till vad vi använder det |
|---|---|---|---|
| Toppsoltimmar (PSH) | Daglig global horisontell bestrålning (GHI) normaliserad till standardtestförhållanden (STC): 1 000 W/m² | timmar/dag | Första granskningen av solresursen, grov dimensionering |
| PVOUT (fotovoltaisk effektpotential) | Nettoutgåva från ett 1 kWp-system efter alla miljömässiga, halvledar- och elektriska förluster | kWh/kWp | Uppskattning av energiutbyte, dimensionering av batterier och solcellssystem |
Toppsoltimmar beräknas genom att dela 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 toppsoltimmar” – det är ett mått på solresursen, inte en energiutgåva.
PVOUT baseras på samma belystning och minskar den mängd energi som systemet förlorar – till exempel på grund av uppvärmning av solcellerna, smuts, förluster i omvandlare och ledningarna, samt avstämningar i systemets funktioner. Det representerar den mängd energi som mätaren registrerat. PSH däremot är den teoretiska möjliga energimängden som kan produceras; PVOUT är den faktiska energimängd som faktiskt produceras.
Anomalin i Douglas, Arizona
I torra områden som Douglas, Arizona, visar månatliga produktionssiffror ett mönster som förvånar köpare: den neta energiproduktionen når sin årliga minsta värde i juli, mitt under sommaren. Den årliga toppen däremot inträffar i våren (mars till maj) – under de ljusa månaderna innan hetan, dammet och monsunvädret börjar påverka systemets prestanda. Fyra olika faktorer samverkar i juli och bidrar till detta fenomen.
1. Temperaturförluster i solceller: Kristallinsk silikon (c-Si)-celler har en negativ temperaturkoefficient, vanligtvis mellan -0,3 %/°C och -0,5 %/°C. När celltemperaturen 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 de temperaturförluster. Därför minskar den maximala effekten (Pmax). Vid en celltemperatur på 65 °C ligger temperaturen 40 °C över referensvärdet, vilket leder till en effektförlust på 12–20 procent jämfört med de angivna värdena på produktet.
2. Termisk nedregning av omvandlare: Den DC-utgången passerar via strängomvandlare eller centrala omvandlare. I juli drar höga omgivningstemperaturer utstrålningen från solcellskomponenterna till dess gränser. För att förhindra att omvandlingskomponenter, såsom IGBT:er (isolerade gate-bipolära transistorer), hamnar i en termisk kris aktiverar programvaran överhettningsskydd och begränsar utgången under de varmaste timmarna – precis när effekten (PSH) är högst.
3. Monsunken förändrar ljuset. Från juli till augusti övergår den amerikanska sydvästern till den nordamerikanska monsunken, och sammansättningen av solljus förändras: mer diffus, horisontellt solljus (DHI) och mindre direkt, normalt solljus (DNI). Det totala solljuset förblir högt – men den delen av solljuset som direkt kan användas minskar.**
4. Stoft sätter sig fast på glaset. Konvektiva vindar före monsunregn orsakar haboobs, allvarliga stoftstormar som täcker glaset med fina partiklar. Den första regnen förvandlar detta stoft till en lera-skorpa som senare regn inte kan avskölja, vilket leder till ökad förorening av glaset under de veckor då produktionen skulle vara som högst.**
Varför detta är viktigt för solcellsanläggningar utan anslutning till elnät
Vår arbete handlar om solcellsljusning utan anslutning till elnät, och just denna skillnad avgör om en lampa fortfarande fungerar under det värsta månaden av året.
Designa systemet utifrån den värsta månaden, inte den årliga medelvärdena. En batteribank som är dimensionerad utifrån det årliga medelvärdet av solstrålning undervärderas hela vintern. Vi dimensionerar solcellssystemet så att det kortaste och mest molniga månaden själv kan upprätthålla energibalansen. Använd temperaturkorrigeringar 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 är effekten omvänt: spänningen stiger när temperaturen sjunker – 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 platser. Offentliga PVOUT-databaser, såsom PVGIS och Global Solar Atlas, ger månatliga uppgifter om solstrålning (kWh/kWp) för en given plats, vilka är nödvändiga för beräkningar av batteribehov. PSH-kartor hjälper till att avgöra om solenergibaserade system överhuvudtaget är möjliga på en plats. Behandla föroreningar som en viktig faktor, inte en bortsettningsmässig aspekt. I stoftiga områden inkluderar vi en beräkning för föroreningar och anger en rengöringsfrekvens. I projekt vid motorvägar och i öknar avgör just denna faktor ofta om systemet uppnår eller missar sitt autonomibelopp.
Vad denna sida inte täcker:
(Denna sida beskriver hur solcellssystem ska designas utifrån de värsta förhållandena, men ger inte detaljerade riktlinjer för hur man hanterar specifika situationer, såsom rengöring eller effektförändringar beroende på klimat.)
Denna sida förklarar de två resursmätrikerna och varför de skiljer sig åt under varma säsonger. Den behandlar inte prognosering av finansiella avkastningar (P50/P90), bifacial gain, spårning av systemets prestanda eller design av system som ansluts till elnätet. För att dimensionera ett off-grid-belysningsystem använder vår energibalanskalkylator månatliga information om solljusintensitet samt storleken på solpaneler och batterier; panelstorlekskalkylatorn används för att beräkna de nödvändiga solpanelernas dimensioner.