Prostopadły montaż fotowoltaiki – dlaczego warto?

Przyjęło się, że optymalnym kątem nachylenia modułów fotowoltaicznych jest kąt około 30 stopni. Jak się jednak okazuje z innego, radykalnego ustawienia mogą płynąć większe korzyści. Naukowcy z Holandii przeprowadzili badania nad wydajnością modułów fotowoltaicznych zamontowanych pionowo. Uzyskali dosyć zaskakujące wyniki. Czy w Europejskich szerokościach geograficznych jest jakikolwiek sens takiego układu stołów? Odpowiedź znajdziecie poniżej. 

Zdjęcie autora: Redakcja GLOBEnergia

Redakcja GLOBEnergia

Podziel się

Pomogła sztuczna inteligencja

Zespół badaczy z holenderskiej niezależnej grupy naukowej TNO zbadał jak montaż modułów w pionie wpływa na uzysk energetyczny. Już wcześniej było wiadomo, że ten średnio korzystny dla wyłapywania promieni słonecznych układ przynosi jakimś sposobem większe zyski niż układy poziome. Dodatkowo montaż w pionie sprawia, że temperatury ogniw w trakcie pracy są niższe niż dla poziomych stołów. Wszystko to oczywiście dla takich samych warunków pracy i całkowitego nasłonecznienia modułu.  

Główną motywacją dla naukowców był brak konkretnych badań analizujących tę anomalię. A przecież aspekt temperatury ogniw jest kluczowy dla końcowego uzysku energetycznego. Zgodnie z analizami wzrost nasłonecznienia sprawia, że generacja wzrasta logarytmicznie. Z kolei rosnąca temperatura prowadzi do spadku napięcia zwykle o 0,3-0,4% /st. Celsjusza. 

Zespół TNO odnotował, że zyski generacyjne z tytułu dużego zwiększenia nasłonecznienia są tracone na rzecz strat powstałych przez wzrost temperatury ogniw wywołanych tym nasłonecznieniem. Tak przynajmniej wygląda to dla standardowych instalacji. Z kolei systemy prostopadłe do gruntu cechują się mniejszym wzrostem temp. ogniw, a zmiany napięcia na modułach nie są znaczące.

Na potrzeby analizy różnych układów stołów badacze wykorzystali tzw. cyfrowe bliźniaki. O tym udogodnieniu pisaliśmy już wcześniej. W dużym skrócie polega to na stworzeniu cyfrowej wersji danej instalacji, tak by można było poddać ją analizom za pomocą oprogramowania. W ten sposób nie ma potrzeby fizycznych zmian układu instalacji, które są skomplikowane i czasochłonne. Dodatkowo badacze mają pewność, że za każdym razem różne układy modułów zostały przeanalizowane w dokładnie tych samych warunkach środowiskowych. W rzeczywistym świecie, nawet w warunkach laboratoryjnych byłoby to ciężkie do uzyskania.

Przebieg badań

Cyfrowy bliźniak odwzorował instalację znajdującą się w holenderksim Petten. Orientacja stołów to wschód-zachód. System składa się z 9 rzędów paneli fotowoltaicznych, po 8 sztuk w każdym. Użyte moduły to typ bifacjalny o mocy 315 W. Odstępy między rzędami wynoszą kolejno 2, 4, 6 metrów. Na instalację w sumie składa się 72 moduły, z czego 60 zbudowanych jest z ogniw n-type M2 TOPCon.  

Istotnym elementem badań było określenie współczynnika ciepła przenikającego z otoczenia do modułu. To ten sam współczynnik R znany z branży budowlanej określający przenikanie przez przegrody. Wynik badań wskazał, że w przypadku pionowych instalacji przenikanie ciepła jest prawie dwukrotnie wyższe niż dla poziomo montowanych modułów. Dzięki temu przy rosnącym nagrzaniu modułu nie ma tak wielkich start energii. Według TNO przekłada się to końcowo na 2,5% wyższą generację energii w skali roku. Dodatkowo niższa temperatura operacyjna ogniw spowalnia proces degradacji modułów. Naukowcy uważają, że wykorzystanie pionowych modułów będzie miało szczególne znaczenie w wyższych temperaturach otoczenia i przy wysokim nasłonecznieniu. 

Źródła: Badania TNO, pv-magazine

Zdjęcie autora: Redakcja GLOBEnergia

Redakcja GLOBEnergia