Kaip apskaičiuoti kasdienę saulės energijos kiekį kvadratiniame metre, remiantis naujausia fotovoltinių modulių efektyvumu

Dėl nuolatinių pasiekimų fotovoltinės (PV) technologijos srityje komercinių saulės baterijų efektyvumas žymiai padidėjo, leisdamas gauti daugiau energijos iš to paties ploto. Šiame straipsnyje pateikiamas žingsnis po žingsnio vadovas, kaip apskaičiuoti apytikslį kasdienį energijos išvestį vienam kvadratiniam metrui, naudojant naujausią fotovoltinių modulių efektyvumą.

1. Pagrindiniai skaičiavimo veiksniai

• Fotovoltinio modulio efektyvumas (η): Saulės šviesos, paverčiamos elektra, procentinė dalis. Remiantis naujausiais duomenimis (2024–2025 m.), komercinių plokštelių efektyvumas svyruoja nuo 18 % iki 24 % dažniems monokristalinio silicio moduliams, o kai kurių aukštos kokybės modelių efektyvumas viršija 25 %.

• Saulės spinduliavimas: Saulės šviesos kiekis, pasiekiantis žemę, matuojamas kilovatvalandėmis vienam kvadratiniam metrui per dieną (kWh/m²/dieną). Tai priklauso nuo vietovės, sezono ir oro sąlygų.

• Našumo santykis (PR): Koeficientas, atsižvelgiantis į sistemos nuostolius (pvz., temperatūra, laidai, dulkes, keitiklio inefektyvumą). Paprastai PR svyruoja nuo 0.75 iki 0.85 gerai prižiūrimoms sistemoms.

• Maksimalios saulės valandos (PSH): Ekvivalentinės saulės spinduliuotės valandos standartinėmis bandymo sąlygomis (STC: 1000 W/m²). PSH skaitine verte atitinka kasdienę saulės spinduliuotę kWh/m²/dieną.

2. Apskaičiavimo formulė

Kasdienė energijos gamyba vienam kvadratiniam metrui gali būti apskaičiuota taip:

$$E_{\text{kasdien}}=G\times \eta \times \text{Pr}$$Edaily = G × η × PR

Kur:

• $E_{\text{kasdien}}$Edaily = Kasdienis energijos kiekis vienam kvadratiniam metrui (kWh/m²/dieną)

• $G$G = Kasdienis saulės spinduliavimas (kWh/m²/dieną)

• $\eta$η = Fotovoltinio modulio efektyvumas (kaip dešimtainė trupmena, pvz., 0,22, jei 22 %)

• $\text{Pr}$Pr = Našumo santykis (numatytasis 0,80, jei nežinomas)

3. Žingsnis po žingsnio pavyzdys

Tarkime, galioja šios sąlygos:

• Vieta: Madridas, Ispanija

• Vidutinis kasdienis saulės spinduliavimas (G): 5,2 kWh/m²/dieną (metinis vidurkis)

• Fotovoltinio modulio efektyvumas (η): 22% (0,22)

• Našumo santykis (PR):  0.82

Skaičiavimas:

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

Taigi, kiekvienas saulės elementų ploto kvadratinis metras šiomis sąlygomis pagamina apytiksliai 0,94 kWh per dieną šiomis sąlygomis.

4. Naujausių aukštos efektyvumo plokščių poveikis

Naudojant aukštos efektyvumo plokštę (η = 25% arba 0,25) tose pačiose sąlygose:

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

Tai reiškia 13,6 % padidėjimas kasdieniame išvesties kiekyje, palyginti su 22 % efektyvumo moduliu.

5. Svarbūs dalykai, į kuriuos reikia atsižvelgti

• Temperatūros nuostoliai: Aukšta temperatūra gali sumažinti plokštės efektyvumą. Dauguma plokščių turi temperatūros koeficientą apie -0,3 % iki -0,4 % kiekvienam °C virš STC (25 °C).

• Šešėlis ir orientacija: Skaičiavimai atlikti, remiantis optimaliu pasvirimu ir orientacija. Nuokrypiai sumažins išvestį.

• Degradacija: Šiuolaikinės plokštės praranda apie 0,5 % efektyvumo kasmet, laikui bėgant šiek tiek mažėjant išvesties kiekiui.

• Spektriniai ir atspindžio nuostoliai: Jie paprastai įtraukti į našumo santykį.

6. Greitoji nuorodų lentelė: apytikslė kasdienė išvestis vienam m²

7. Išvada

Tiksliai apskaičiuoti kasdienį saulės energijos kiekį vienam kvadratiniam metrui reikia naujausių modulių efektyvumo duomenų, vietinių spinduliavimo verčių ir reališkų nuostolių koeficientų. Dabartiniai aukštos efektyvumo skydeliai, viršijantys 24 %, saulėtose vietovėse gali pagaminti daugiau nei 1 kWh energijos vienam kvadratiniam metrui per dieną, taip padidinant saulės energetikos sistemų ekonominę ir aplinkosauginę naudą.

Dėl nuolatinių pasiekimų fotovoltinės (PV) technologijos srityje komercinių saulės baterijų efektyvumas žymiai padidėjo, leisdamas gauti daugiau energijos iš to paties ploto. Šiame straipsnyje pateikiamas žingsnis po žingsnio vadovas, kaip apskaičiuoti apytikslį kasdienį energijos išvestį vienam kvadratiniam metrui, naudojant naujausią fotovoltinių modulių efektyvumą.

1. Pagrindiniai skaičiavimo veiksniai

• Fotovoltinio modulio efektyvumas (η): Saulės šviesos, paverčiamos elektra, procentinė dalis. Remiantis naujausiais duomenimis (2024–2025 m.), komercinių plokštelių efektyvumas svyruoja nuo 18 % iki 24 % dažniems monokristalinio silicio moduliams, o kai kurių aukštos kokybės modelių efektyvumas viršija 25 %.

• Saulės spinduliavimas: Saulės šviesos kiekis, pasiekiantis žemę, matuojamas kilovatvalandėmis vienam kvadratiniam metrui per dieną (kWh/m²/dieną). Tai priklauso nuo vietovės, sezono ir oro sąlygų.

• Našumo santykis (PR): Koeficientas, atsižvelgiantis į sistemos nuostolius (pvz., temperatūra, laidai, dulkes, keitiklio inefektyvumą). Paprastai PR svyruoja nuo 0.75 iki 0.85 gerai prižiūrimoms sistemoms.

• Maksimalios saulės valandos (PSH): Ekvivalentinės saulės spinduliuotės valandos standartinėmis bandymo sąlygomis (STC: 1000 W/m²). PSH skaitine verte atitinka kasdienę saulės spinduliuotę kWh/m²/dieną.

2. Apskaičiavimo formulė

Kasdienė energijos gamyba vienam kvadratiniam metrui gali būti apskaičiuota taip:

$$E_{\text{kasdien}}=G\times \eta \times \text{Pr}$$Edaily = G × η × PR

Kur:

• $E_{\text{kasdien}}$Edaily = Kasdienis energijos kiekis vienam kvadratiniam metrui (kWh/m²/dieną)

• $G$G = Kasdienis saulės spinduliavimas (kWh/m²/dieną)

• $\eta$η = Fotovoltinio modulio efektyvumas (kaip dešimtainė trupmena, pvz., 0,22, jei 22 %)

• $\text{Pr}$Pr = Našumo santykis (numatytasis 0,80, jei nežinomas)

3. Žingsnis po žingsnio pavyzdys

Tarkime, galioja šios sąlygos:

• Vieta: Madridas, Ispanija

• Vidutinis kasdienis saulės spinduliavimas (G): 5,2 kWh/m²/dieną (metinis vidurkis)

• Fotovoltinio modulio efektyvumas (η): 22% (0,22)

• Našumo santykis (PR):  0.82

Skaičiavimas:

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

Taigi, kiekvienas saulės elementų ploto kvadratinis metras šiomis sąlygomis pagamina apytiksliai 0,94 kWh per dieną šiomis sąlygomis.

4. Naujausių aukštos efektyvumo plokščių poveikis

Naudojant aukštos efektyvumo plokštę (η = 25% arba 0,25) tose pačiose sąlygose:

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

Tai reiškia 13,6 % padidėjimas kasdieniame išvesties kiekyje, palyginti su 22 % efektyvumo moduliu.

5. Svarbūs dalykai, į kuriuos reikia atsižvelgti

• Temperatūros nuostoliai: Aukšta temperatūra gali sumažinti plokštės efektyvumą. Dauguma plokščių turi temperatūros koeficientą apie -0,3 % iki -0,4 % kiekvienam °C virš STC (25 °C).

• Šešėlis ir orientacija: Skaičiavimai atlikti, remiantis optimaliu pasvirimu ir orientacija. Nuokrypiai sumažins išvestį.

• Degradacija: Šiuolaikinės plokštės praranda apie 0,5 % efektyvumo kasmet, laikui bėgant šiek tiek mažėjant išvesties kiekiui.

• Spektriniai ir atspindžio nuostoliai: Jie paprastai įtraukti į našumo santykį.

6. Greitoji nuorodų lentelė: apytikslė kasdienė išvestis vienam m²

7. Išvada

Tiksliai apskaičiuoti kasdienį saulės energijos kiekį vienam kvadratiniam metrui reikia naujausių modulių efektyvumo duomenų, vietinių spinduliavimo verčių ir reališkų nuostolių koeficientų. Dabartiniai aukštos efektyvumo skydeliai, viršijantys 24 %, saulėtose vietovėse gali pagaminti daugiau nei 1 kWh energijos vienam kvadratiniam metrui per dieną, taip padidinant saulės energetikos sistemų ekonominę ir aplinkosauginę naudą.