Учени от Нидерландия са се опитали да разберат причината за неочакваните предимства на вертикалните фотоволтаични системи и са установили, че тези инсталации имат много по-висок коефициент на топлопреминаване от хоризонтално разположените им аналози.
Инсталираната вертикална фотоволтаична система, разположена в близост до съоръженията на TNO в Петен, Нидерландия Снимка: TNO, EPJ Photovoltaics, лиценз Creative Commons CC BY 4.0
Група изследователи от Нидерландската организация за приложни научни изследвания (TNO) е провела серия от тестове и симулации, за да разбере защо вертикалните фотоволтаични системи са склонни да осигуряват неочаквани печалби в сравнение с хоризонталните масиви и е установила, че вертикалните инсталации имат много по-ниски работни температури.
“Въпреки че на конференции и семинари се съобщава за по-добри от очакваните резултати при вертикална инсталация на двулицеви фотоволтаични системи, не сме виждали публикации, които да показват, че това е съпроводено с много по-ниска работна температура, отколкото бихте очаквали за свободно стояща фотоволтаична система с фиксиран наклон при същата обща радиация“, казва авторът на изследването Бас Б. Ван Акен пред PV Magazine. “Тези по-ниски работни температури имат положителен ефект върху работното напрежение. И по този начин върху общото производство на енергия, особено при условия на висока радиация.”
В изследването “Топлинният модел в цифровия двойник на вертикална фотоволтаична система помага да се обясни неочакваното повишаване на добива“, публикувано в EPJ Photovoltaics, Ван Акен и колегите му обясняват, че напрежението се влияе както от количеството светлина, така и от температурата на слънчевите клетки. С увеличаване на условията на облъчване напрежението се увеличава логаритмично, докато с повишаване на температурата напрежението намалява, обикновено с 0,3-0,4 % на С.
“За стандартна система наблюдавахме, че при условия на висока осветеност увеличаването, дължащо се на светлината, се компенсира от намаляването, дължащо се на по-високата работна температура“, подчертава Ван Акен. “За вертикалната система обаче наблюдавахме, че работната температура не се увеличава толкова много и увеличението и намалението на напрежението се балансират повече или по-малко.“
За нуждите на моделирането групата използва цифрови двойници, които представляват виртуални изображения, свързващи и визуализиращи реални активи, за да създаде двойници, състоящи се от реална фотоволтаична система и нейно копие в цифров формат. Цифровите близнаци обикновено се използват за експлоатация и поддръжка (ОиП) на слънчеви електроцентрали. “Цифровата версия имитира мощността на фотоволтаичните панели въз основа на времеви серии от данни за времето и други данни за околната среда. Симулираните стойности се сравняват с наблюдаваните данни“, обясняват учените.
Те са направили своите измервания във вертикална фотоволтаична система, разположена в близост до съоръженията на TNO в Петен, Нидерландия. Системата с посока изток-запад се състои от девет реда, всеки от които е оборудван с осем двулицеви модула с мощност 315 W, като разстоянието между редовете модули е съответно 2 m, 4 m или 6 m. От 72-те модула, разположени в системата, 60 разчитат на n-тип слънчеви клетки M2 TOPCon. Всички панели са оборудвани с оптимизатори на мощността, предоставени от израелската компания Solaredge.
За своя анализ групата използва разработен от самата нея метод за извличане и установява, че коефициентите на топлопреминаване на вертикалните панели са почти два пъти по-високи от стойностите на хоризонталните панели. Коефициентите на топлопреминаване определят начина, по който топлинната енергия преминава от един материал в друг, и обикновено се използват например за направата на изолация в домовете.
Те също така установяват, че вертикалният масив работи при температурна разлика спрямо околната среда, която е “почти наполовина”, което според тях води до 2,5 % по-висок годишен добив на енергия.
“Тези резултати показват колко е важно да се проверяват действителните условия на работа на нововъзникващите приложения на слънчевите панели“, заключава Ван Акен. “Очакваме, че този ефект има 2-3% увеличение на годишния добив на електроенергия в Нидерландия, по-ниската работна температура има забавящ ефект върху механизмите на деградация и ефектът може да бъде по-значим на места с по-високи условия на облъчване.“
Източник: PV Magazine
