Jak vypočítat denní výrobu solární energie na čtvereční metr podle nejnovější účinnosti fotovoltaických modulů

Díky neustálému pokroku ve fotovoltaické (PV) technologii se výrazně zlepšila účinnost komerčních solárních panelů, což umožňuje vyrobit více energie ze stejné plochy. Tento článek poskytuje podrobný návod, jak vypočítat odhadovaný denní výkon na čtvereční metr s využitím nejnovějších hodnot účinnosti PV modulů.

1. Klíčové faktory při výpočtu

• Účinnost fotovoltaického modulu (η): Procento slunečního světla převedené na elektrickou energii. Podle nejnovějších údajů (2024–2025) se účinnost běžných komerčních panelů pohybuje mezi 18 % až 24 % u běžných monokrystalických křemíkových modulů, přičemž některé vysoce výkonné modely překračují 25 %.

• Sluneční ozáření: Množství slunečního světla dopadajícího na zem, měřené v kilowatthodinách na čtvereční metr za den (kWh/m²/den). Tato hodnota se liší podle polohy, ročního období a počasí.

• Výkonový poměr (PR): Součinitel zohledňující ztráty systému (např. teplota, vedení, prach, neúčinnost měniče). Obvykle se PR pohybuje v rozmezí 0,75 až 0,85 u dobře udržovaných systémů.

• Špičkové sluneční hodiny (PSH): Ekvivalentní hodiny slunečního záření za standardních zkušebních podmínek (STC: 1000 W/m²). PSH je číselně rovno dennímu slunečnímu záření v kWh/m²/den.

2. Výpočtový vzorec

Denní výrobu energie na čtvereční metr lze odhadnout jako:

$$E_{\text{denní}}=G\times \eta \times \text{Pr}$$Edenní = G × η × PR

Kde:

• $E_{\text{denní}}$Edenní = Denní výstup energie na čtvereční metr (kWh/m²/den)

• $G$G = Denní sluneční záření (kWh/m²/den)

• $\eta$η = Účinnost fotovoltaického modulu (jako desetinné číslo, např. 0,22 pro 22 %)

• $\text{Pr}$Pr = Výkonový poměr (výchozí hodnota 0,80, pokud není znám)

3. Příklad krok za krokem

Předpokládejme následující podmínky:

• Místo: Madrid, Španělsko

• Průměrné denní sluneční záření (G): 5,2 kWh/m²/den (roční průměr)

• Účinnost fotovoltaického modulu (η): 22% (0,22)

• Výkonový poměr (PR):  0.82

Výpočet:

$$E_{\text{denní}}=5.2\text{kWh/m²/den}\times 0.22\times 0.82=0.938\text{kWh/m²/den}$$Edenně​=5,2kWh/m²/den×0,22×0,82=0,938kWh/m²/den

Takže každý čtvereční metr plochy FV modulu vygeneruje přibližně 0,94 kWh za den za těchto podmínek.

4. Dopad nových vysokoučinných modulů

Použití vysokoučinného modulu (η = 25 % nebo 0,25) za stejných podmínek:

$$E_{\text{denní}}=5.2\times 0.25\times 0.82=1.066\text{kWh/m²/den}$$Edenně​=5,2×0,25×0,82=1,066kWh/m²/den

Toto znamená zvýšení o 13,6 % v denním výstupu oproti modulu s účinností 22 %.

5. Důležité aspekty

• Ztráty teplotou: Vysoké teploty mohou snížit účinnost panelů. Většina panelů má teplotní koeficient kolem -0,3 % až -0,4 % na °C nad STC (25 °C).

• Stínění a orientace: Výpočty předpokládají optimální sklon a orientaci. Odchylky sníží výstup.

• Degradace: Moderní panely se degradují přibližně o 0,5 % ročně, což postupně snižuje výstup.

• Spektrální a odrazné ztráty: Tyto ztráty jsou obvykle zahrnuty v koeficientu využití (Performance Ratio).

6. Rychlá referenční tabulka: Odhadovaný denní výstup na m²

7. Závěr

Přesné výpočty denního výstupu solární energie na čtvereční metr vyžadují aktuální údaje o účinnosti modulů, lokální hodnoty ozáření a realistické faktory ztrát. U současných vysoce účinných panelů s účinností nad 24 % mohou solární systémy ve slunných oblastech vyrobit více než 1 kWh na čtvereční metr za den, čímž se zvyšují ekonomické i environmentální výhody solárních instalací.

Díky neustálému pokroku ve fotovoltaické (PV) technologii se výrazně zlepšila účinnost komerčních solárních panelů, což umožňuje vyrobit více energie ze stejné plochy. Tento článek poskytuje podrobný návod, jak vypočítat odhadovaný denní výkon na čtvereční metr s využitím nejnovějších hodnot účinnosti PV modulů.

1. Klíčové faktory při výpočtu

• Účinnost fotovoltaického modulu (η): Procento slunečního světla převedené na elektrickou energii. Podle nejnovějších údajů (2024–2025) se účinnost běžných komerčních panelů pohybuje mezi 18 % až 24 % u běžných monokrystalických křemíkových modulů, přičemž některé vysoce výkonné modely překračují 25 %.

• Sluneční ozáření: Množství slunečního světla dopadajícího na zem, měřené v kilowatthodinách na čtvereční metr za den (kWh/m²/den). Tato hodnota se liší podle polohy, ročního období a počasí.

• Výkonový poměr (PR): Součinitel zohledňující ztráty systému (např. teplota, vedení, prach, neúčinnost měniče). Obvykle se PR pohybuje v rozmezí 0,75 až 0,85 u dobře udržovaných systémů.

• Špičkové sluneční hodiny (PSH): Ekvivalentní hodiny slunečního záření za standardních zkušebních podmínek (STC: 1000 W/m²). PSH je číselně rovno dennímu slunečnímu záření v kWh/m²/den.

2. Výpočtový vzorec

Denní výrobu energie na čtvereční metr lze odhadnout jako:

$$E_{\text{denní}}=G\times \eta \times \text{Pr}$$Edenní = G × η × PR

Kde:

• $E_{\text{denní}}$Edenní = Denní výstup energie na čtvereční metr (kWh/m²/den)

• $G$G = Denní sluneční záření (kWh/m²/den)

• $\eta$η = Účinnost fotovoltaického modulu (jako desetinné číslo, např. 0,22 pro 22 %)

• $\text{Pr}$Pr = Výkonový poměr (výchozí hodnota 0,80, pokud není znám)

3. Příklad krok za krokem

Předpokládejme následující podmínky:

• Místo: Madrid, Španělsko

• Průměrné denní sluneční záření (G): 5,2 kWh/m²/den (roční průměr)

• Účinnost fotovoltaického modulu (η): 22% (0,22)

• Výkonový poměr (PR):  0.82

Výpočet:

$$E_{\text{denní}}=5.2\text{kWh/m²/den}\times 0.22\times 0.82=0.938\text{kWh/m²/den}$$Edenně​=5,2kWh/m²/den×0,22×0,82=0,938kWh/m²/den

Takže každý čtvereční metr plochy FV modulu vygeneruje přibližně 0,94 kWh za den za těchto podmínek.

4. Dopad nových vysokoučinných modulů

Použití vysokoučinného modulu (η = 25 % nebo 0,25) za stejných podmínek:

$$E_{\text{denní}}=5.2\times 0.25\times 0.82=1.066\text{kWh/m²/den}$$Edenně​=5,2×0,25×0,82=1,066kWh/m²/den

Toto znamená zvýšení o 13,6 % v denním výstupu oproti modulu s účinností 22 %.

5. Důležité aspekty

• Ztráty teplotou: Vysoké teploty mohou snížit účinnost panelů. Většina panelů má teplotní koeficient kolem -0,3 % až -0,4 % na °C nad STC (25 °C).

• Stínění a orientace: Výpočty předpokládají optimální sklon a orientaci. Odchylky sníží výstup.

• Degradace: Moderní panely se degradují přibližně o 0,5 % ročně, což postupně snižuje výstup.

• Spektrální a odrazné ztráty: Tyto ztráty jsou obvykle zahrnuty v koeficientu využití (Performance Ratio).

6. Rychlá referenční tabulka: Odhadovaný denní výstup na m²

7. Závěr

Přesné výpočty denního výstupu solární energie na čtvereční metr vyžadují aktuální údaje o účinnosti modulů, lokální hodnoty ozáření a realistické faktory ztrát. U současných vysoce účinných panelů s účinností nad 24 % mohou solární systémy ve slunných oblastech vyrobit více než 1 kWh na čtvereční metr za den, čímž se zvyšují ekonomické i environmentální výhody solárních instalací.