Vědci měřili dva pevné panely a dva jednoosé moduly po dobu měsíců, aby určili jejich faktory rozptylu tepla specifické pro dané místo. Tyto lokální výsledky naznačují 3,3 % zvýšení produkce energie ve srovnání s výchozími faktory používanými v PVSyst.
Výzkumníci z jihoafrické Stellenbosch University provedli dlouhodobý experiment ke studiu faktorů rozptylu tepla ve fotovoltaických modulech s pevným nakláněním (FT) a jednoosými pásovými (SAT).
,,Novinka našeho výzkumu spočívá ve vývoji faktorů rozptylu tepla pro SAT fotovoltaické systémy s otevřeným stojanem,“ řekl odpovídající autor Dr. Hannes Pretorius. ,,Zatímco předchozí studie kvantifikovaly faktory rozptylu tepla pro FT. Toto je podle našich znalostí první studie, která poskytuje hodnoty rozptylu tepla speciálně pro systémy SAT.“
Vědci se zaměřili na konstantní faktor rozptylu tepla (U0) a faktor rozptylu tepla závislý na větru (U1). Ten populární Faimanův model používá k výpočtu teploty modulu. U0 a U1 závisí na faktorech, jako je ozáření roviny pole (POA), rychlost větru a směr modelu.
„Faimanův model se široce přijal jako základ pro výpočet teplot modulů. Využívá jej například komerční software PVSyst. Uživatel musí zadat specifické faktory rozptylu tepla na základě konfigurace modulu. A poté software vypočítá roční výkon na základě ročních meteorologických dat v místě,“ poznamenala skupina. „Stojí také za zmínku, že PVsyst používá výchozí (bez akcentu) činitele rozptylu tepla U0= 29 W/m2K a U1= 0 Ws/m3K pro jakoukoli instalaci v otevřeném rozvaděči. Je efektivně nafouknutý, aby zohlednil příspěvek větru, kvůli potenciální nespolehlivosti dat o větru specifických pro dané místo.
Vývoj faktorů rozptylu tepla
Vědci analyzovali skutečné faktory U0 a U1 na základě měření čtyř panelů mimo Stellenbosch v Jižní Africe. Všechny to byly 420 W polykrystalické moduly, přičemž dva z nich byly FT a dva SAT. SAT moduly byly v orientaci na šířku se sledováním východ-západ. Zatímco FT měl pevný úhel náklonu 31 stupňů a orientaci na výšku.
Měření se provedla během čtyřměsíčního období v roce 2023, i když pouze 44 dní splnilo kritéria jasné oblohy, a proto se použilo. Termočlánky se použily k měření modulové a okolní teploty a pyranometry sledovaly POA. Zatímco jiné senzory zaznamenávaly rychlost a směr větru a úhel naklonění SAT. Všechna data se filtrovala do časového rámce mezi 10:00 a 14:00, aby se snížil šum.
,,Výsledky FT experimentů jsou příznivě srovnatelné s výsledky z literatury, produkující U0 = 25,7 W/m2K a U1 = 9,8 Ws/m3K z lineární regresní analýzy dat pro faktory rozptylu tepla,“ uvedli vědci. „Experimenty na SAT modulech získávají faktory rozptylu tepla U 0 = 29,9 W/m2K a U 1 = 9,7 Ws/m3K. Což představuje nový příspěvek v oboru. Tyto hodnoty naznačují, že u modulů SAT dochází k lepšímu rozptylu tepla při bezvětří/slabém větru ve srovnání s moduly FT.“
Hodnocení výsledků FV experimentů
Při použití místně specifických měření U0 a U1 pro výpočet předpokládané roční výroby energie výsledky ukazují 2,9 % a 3,3 % zlepšení pro FT a SAT konfigurace, v tomto pořadí. A to ve srovnání s výchozími faktory rozptylu tepla PVsyst U0= 29 W/m2K a U1= 0 Ws/m3K.
,,Tato zjištění mají význam zejména v kontextu rostoucí konkurence při výběrových řízeních na výstavbu současných FV elektráren a zvýšené důležitosti přesných technicko-ekonomických výpočtů,“ uvedl tým. „Průzkum vybraných dnů a zprůměrované údaje za testovací období odhalují jasný vztah mezi teplotou modulu, ozářením POA a rychlostí větru. Hodnocení jasně potvrzují nižší teploty modulů v důsledku zvýšeného odvodu tepla ze SAT modulů ve srovnání s FT moduly … Zajímavé je, že směr větru hraje sekundární, ale ne nevýznamnou roli v odvodu tepla FT modulů. Zatímco odvod tepla ze SAT modulů se zdá být necitlivý na směr větru.“
Pretorius dodal, že „nejpřekvapivějším výsledkem“ se stal výrazně stabilnější odvod tepla ze SAT modulů ve srovnání s FT moduly. I když SAT moduly mění úhel v průběhu dne, konzistentnější záření na jejich povrchu činí tyto systémy mnohem méně citlivé na denní výkyvy podmínek prostředí.
Vědci prezentovali své výsledky v dokumentu „Porozumění faktorům rozptylu tepla pro fotovoltaické moduly s pevným nakláněním a s jednou osou Tracked Open-Rack: Experimental Insights“, který se nedávno publikoval v Progress in Photovoltaics.
Zdroj: pv-magazine, Vapol
