Afbeelding 2.
Verloop van het inverterrendement als functie van het maximaal afgegeven vermogen.
De nauwkeurigheid van de Siderea PV Simulator..
De Siderea PV Simulator is een zeer betrouwbaar hulpmiddel om de productie van een bestaande (of nog te realiseren) zonnestroom-installatie inzichtelijk te maken. De nauwkeurigheid is hoog. De foutmarge op maand- en jaarbasis bedraagt slechts enkele procenten.
Rekenen aan zonnepanelen.
Zonnepanelen maken electriciteit uit daglicht. Daglicht heet officieel “globale straling” en meteostations wereldwijd meten deze globale straling. Dag- en uurwaardes van deze globale straling worden bijvoorbeeld voor Nederland vrijgegeven door het KNMI. Met deze gegevens zou je dus achteraf kunnen uitrekenen hoeveel electriciteit een zonnepaneel op een gegeven lokatie moet hebben geproduceerd. Dat kan en dat wordt ook gedaan door bijvoorbeeld Solargis. Er zijn ook prijzige softwarepakketten (zoals PVSYST of PVSOL) waarmee de productie van een zonnestroom installatie berekend kan worden.
Met al dit fraais mag je dus verwachten dat de opbrengst van een zonnepaneel in Nederland tot ver achter de komma bekend is. Niets is echter minder waar. Wilt u weten hoeveel uw zonnepanelen gaan produceren dan krijgt u daar geen duidelijk antwoord op. Installateurs bijvoorbeeld hanteren vaak het kental 850 kWh/kWp onder gemiddelde omstandigheden. Maar wat zijn eigenlijk ‘gemiddelde omstandigheden'? En wat is de opbrengst onder minder gemiddelde omstandigheden. Daar krijgt u helaas geen antwoord op vanwege een structureel gebrek aan kennis en ernstige tekortkomingen in de verouderde rekenmodellen.
Siderea maakt aan deze onzekere situatie een eind met de introductie van de 'Siderea PV Simulator'. Hiermee kan voor het eerst de opbrengst van een willekeurig pv-systeem nauwkeurig berekend worden. Ideaal dus om te controleren of uw pv-systeem goed functioneert. Maar hoe gaat dat in zijn werk.
De Siderea PV Simulator.
De Siderea PV simulator.
De Siderea PV Simulator is een rekenmodule die de dagproductie van een gegeven pv-systeem kan nabootsen. Dat gebeurt aan de hand van door het KNMI gemeten waardes van de globale straling (daglicht) en de gemeten luchttemperatuur (zonnepanelen zijn gevoelig voor temperatuur). De dagopbrengst aan elektrische energie wordt berekend door de straling op de panelen te vermenigvuldigen met het rendement van het pv-systeem.
Opbouw van de Simulator.
Voor het berekenen van de dagopbrengst van een gegeven pv-systeem moeten een aantal zaken bekend zijn:
1) gegevens over het pv-systeem
2) de straling op het paneelvlak
3) het rendement van het pv-systeem
Gegevens over het pv-systeem.
Voor het simuleren van een pv-systeem zijn gegevens nodig die invloed hebben op de productie. Dat zijn technische specificaties (panelen, omvormer) maar ook geografische (straling en temperatuur) en ruimtelijke gegevens (orientatie, hellingshoek, beschaduwing).
Straling op het schuine paneelvlak (het stralingsmodel).
De dagsom van de straling op een schuin paneelvlak is gelijk aan de (gemeten) horizontale straling vermenigvuldigt met de zogenaamde 'Tilt Factor' (TF). De TF is de verhouding tussen de straling op het schuine paneelvlak en het horizontale vlak. De TF is afhankelijk van de hoeveelheid en samenstelling van de horizontale straling (directe en diffuse straling), de dag van het jaar, de hellingshoek, de oriëntatie, de beschaduwing en de door het paneel gereflecteerde straling (reflectieverlies). Voor het berekenen van de Tilt Factor maakt de Siderea PV Simulator gebruik van de internationale standaard ISO 15469 (Spatial Distribution of Daylight) uit 2004. Dit model berekend ook de effecten door beschaduwing en reflectie.
6) Overige verliezen.
Dit zijn voornamelijk (kleine) verliezen die veroorzaakt worden doordat de zonnepanelen niet allemaal gelijk zijn (electrisch).
Bepaling van het systeemrendement.
Het systeemrendement is afhankelijk van de opgetreden verliezen in het pv-systeem. De verliezen in een pv-systeem zijn afhankelijk van:
- de (netto) instraling op het zonnepaneel (na aftrek van vervuiling en reflectie)
- de temperatuur van het zonnepaneel
- specificaties van de electrische bekabeling (lengte en diameter)
- de rendement karakterestiek van de omvormer
- begrenzing van stroom, spanning of vermogen in de omvormer
De verliezen in een pv-systeem.
1) Verliezen door vervuiling en reflectie.
Vervuiling van het paneel betekent dat er minder straling omgezet wordt in electriciteit. Reflectieverliezen ontstaan doordat de afdekplaat van het paneel een klein deel van de opvallende straling reflecteert (spiegeling). Door vervuiling nemen de reflectieverliezen echter af doordat de afdekplaat dan minder spiegelend wordt. Het gecombineerde effect door vervuiling en reflectie zal daardoor, binnen zekere grenzen, stabiel blijven. Reflectieverliezen worden berekend door het stralingsmodel.
2) Rendement van het paneel (instralingsverliezen).
Het rendementverlies als gevolg van de instraling (op het paneelvlak) wordt bepaald door de paneelkarakterestiek. De paneelkarakterestiek is de relatie tussen het paneelrendement (tov het STC rendement) en de instraling. Zie afbeelding 1.
Afbeelding 1.
Verloop van het paneelrendement als functie van de instraling.
3) Rendement van het zonnepaneel (temperatuurverliezen).
Behalve door de instraling wordt het paneelrendement ook beïnvloed door de temperatuur van het paneel. Hoe warmer het paneel, hoe lager het rendement. De paneeltemperatuur is afhankelijk van de instraling op het paneelvlak, de luchttemperatuur en de mate van ventilatie (wijze van montage).
4) Kabelverliezen (DC).
Het verlies in de DC bekabeling is afhankelijk van de lengte van de bekabeling (electrische weerstand) en de hoeveelheid stroom door de bekabeling.
5) Rendement van de omvormer.
Het rendement van de omvormer is afhankelijk van het maximum rendement van de omvormer en het aangeboden DC vermogen. De relatie tussen het aangeboden DC vermogen en het rendement (tov het max. rendement) ligt vast in een rendementskarakterestiek. Zie afbeelding 2.