Skupina výzkumníků ze Švédska vyvinula nový model pro nalezení optimálního úhlu sklonu ve fotovoltaických instalacích umístěných ve vysokých zeměpisných šířkách. Nový přístup bere v úvahu mimo jiné vliv změny propustnosti na základě sněhu.
Vědci ze Švédska vyvinuli nový model pro optimální úhly instalace FV v chladných oblastech s vysokou zeměpisnou šířkou. Model využívá velká data o počasí a také zohledňuje vliv změny propustnosti způsobené sněhem. Ta se vypočítává s přihlédnutím k hloubce sněhu a také rychlosti jeho tání.
,,Ztráta způsobená sněhem může být malá pro nízkou/střední zeměpisnou šířku,“ uvedli vědci. ,,Nicméně pro oblasti s vysokou zeměpisnou šířkou, kde je zimní období obecně dlouhé, hrají sněhové efekty důležitou roli, takže vyloučení sněhových efektů by významně ovlivnilo spolehlivost výsledků.“
Nová metoda spojuje optimální model úhlu instalace FV pro maximalizaci výroby FV energie se zjednodušeným modelem výtěžnosti FV na sněhu (SPYM). Úhlový model FV se provádí s úhly v rozsahu od 0 stupňů do 90 stupňů s intervaly 0,1 stupně. Přičemž optimální poloha se najde na základě celkového globálního slunečního záření na FV systému, které je dáno součtem přímého, difúzního a reflexního ozáření.
Upravené ozáření se odvodilo z modelu SPYM, který se zakládá na hloubce sněhu, teplotě vzduchu a ozáření. Zatímco teplota dokáže předpovědět, zda sníh na panelu taje nebo zakrývá modul, hloubka sněhu určuje jeho propustnost.
,,Výpočet tohoto faktoru ztráty sněhu se vztahuje k modelu propustnosti od Peroviche,“ uvedli akademici. „Propustnost prudce klesá z 1 na 0,1, když se hloubka sněhu zvýší z 0 na 2 cm. Poté bude pokles plynulejší a hodnota dosáhne 0,01, když se výška sněhu zvýší na 12 cm. Když je hloubka sněhu silnější než 12 cm, předpokládá se, že hodnota je 0.“
Model využívající data o počasí
Po vývoji modelu použili vědci jako vstup historická meteorologická data Solcast pro roky 2012-2021 pro švédské město Hammarby Sjöstad. Optimální výpočty se provedly pro jeden rok, pět let a deset let. Ve své případové studii předpokládali FV moduly s účinností 19,2 % a výkonem 430 MW.
Poté porovnali a použili svůj nový model pro tři scénáře. První případ byl základní případ bez sněhových podmínek. Přičemž se uvažovaly pouze historické údaje o ozáření a teplotě. Ve druhém scénáři se sněhové efekty počítaly s předpokladem, že roztaje po 12 hodinách. Poslední scénář předpokládal odklízecí prostředky, které zkrátily dobu odklízení sněhu na jednu hodinu. Všechny výsledky se porovnaly s komerčním izolačním úhlem 15 stupňů a geometrickým úhlem pro Švédsko, 40,7 stupňů.
„FV systém s ročním optimálním úhlem překonává systém s komerčním úhlem, což má za následek přibližně 4,8 % nárůst výroby elektřiny,“ uvedla výzkumná skupina. ,,Optimální úhel instalace FV se snižuje, když vezmeme v úvahu sněhové podmínky, přičemž rozdíl závisí každý rok na místních povětrnostních podmínkách a dosahuje až 7,8 stupně.“
Kromě toho vědecká skupina zjistila, že sněhové podmínky snížily podmínky výroby energie o 14,7 %. Zjistili také, že použití čisticích prostředků může zlepšit výkon FV o 0,1 %–2,3 %.
Jejich zjištění byla prezentována v „Novém optimálním úhlovém modelu instalace FV v chladných oblastech ve vysokých zeměpisných šířkách na základě velkých historických dat o počasí“, publikovaném na Applied Energy. Výzkum provedli akademici ze švédského KTH Royal Institute of Technology a Švédského meteorologického a hydrologického institutu.
Zdroj: pv-magazine, TowPoint
