Napelemes rendszerek 3D szimulációja

  • 0

Napelemes rendszerek 3D szimulációja

Napelemes rendszerek 3D szimulációja

 

A hazánkban is egyre gyakrabban látható napelemes rendszerek – melyek a tetőkre vagy földre telepítve termelik meg/váltják ki villamos energia fogyasztásunkat – gazdaságossági paraméterei a telepítés költségeitől és a valós megtermelt (helyben elfogyasztott és hálózatra visszatáplált) energia mennyiségétől függenek.

A telepítés költségei az épület vagy terület adottságai után könnyen becsülhetők, kalkulálhatók: kiválaszthatóak a megfelelő napeleme panelek, a hálózati csatlakozást segítő rendszerelemek (inverter), a szükséges tartószerkezet és a szerelési munka egyéb költségei.

A várható energiahozam becslése (ha egészen pontos eredményt várunk) azonban már jóval összetettebb kérdés lehet:

 

            I.-es szint:

Magyarországon az átlagos várható fajlagos energiahozam kb. 1 050 – 1 150 kWh/kWp×év, ami azt jelenti, hogy 1 kWp csúcsteljesítménnyel rendelkező rendszer(-részlet) 1 050 – 1 150 kWh villamos energiát termel évente.

 

            II.-es szint:

Létezik egy online adatbázis, amely (többek között) teljes Európa napenergia hozam adatait tartalmazza. A térkép alapú GIS adatbázissal megadható a telepítés pontos helye, így a program a helyi meteorológiai (besugárzási) adatokat felhasználva számol, figyelembe véve a rendszer szintű domborzati (CSAK DOMBORZATI) árnyékhatásokat.

PVGIS
forrás: http://re.jrc.ec.europa.eu/pvgis/apps4/pvest.php#

            III.-as szint:

Ahhoz, hogy a fenti pontossági szintről elugorhassunk, már mindenképp 3D alapú valós szimulációra van szükség. A telepítés helyének és adottságainak pontos megadásával (domborzat esetén a domborzati viszonyok; épület esetén az épület pontos 3D modellje) már részleteiben vizsgálható a természetes és épített környezet árnyékoló hatása (mely a rendszerelemek hatásfokából eredő veszteségeket és hőmérséklet-változás okozta hatásfokváltozást követően a legjelentősebb veszteségforrás).

Napelemes rendszerek 3D

Természetesen ebben az esetben is helyi meteorológiai adatokra kell hagyatkozni, hogy minél pontosabb eredményeket kapjunk.

A rendszert elérő napenergia %-ban kifejezve a nap minden órájában (havi átlagokat figyelembe véve):

shade

 

A 3D alapú vizsgálat lehetővé teszi, hogy az átlagos meteorológiai év minden pillanatában vizsgáljuk az rendszerre vetett árnyékok hatását és így pontos éves energiahozam adatot kapjunk.

09_01_11-00   szeptember 1. – 11:00

 


11_01_15-00november 1. – 15:00

 

            IV.-es szint:

A 3D model szimuláció alapú energiahozam számítás pontossága tovább fokozható: ahhoz, hogy ezt megértsük ismernünk kell a napelemes rendszerek felépítését és viselkedését, miszerint a rendszer füzérekből (stringekből épül fel), mely általában 10-20 db sorba kötött napelem panelt jelent. Ha egy string egyik panelére erős árnyék vetül, akkor az a string a „leggyengébb láncszem” szerint kiesik az energiatermelésből). Ha a 3D alapú rendszer modellben megadjuk a napelem füzéreket/stringeket, és így számoljuk az energiahozamot, mindent megtettünk a legpontosabb éves energiahozam kiszámításához. A fent leírtakkal világos, hogy össze is lehet hasonlítani a különböző string elrendezéseket (melyik a legoptimálisabb az árnyékok negatív hatásának minimalizálására).

Napelemes rendszerek 3D

STRINGENKÉNTI ENERGIAHOZAM SZÁMÍTÁS

A szimulációval panelenként kalkulálható az árnyékhatásokat is figyelembe vevő beeső napenergia részaránya százalékosan (azaz az éves összes, adott meteorológiára vonatkozó napenergia hány százaléka éri el az adott napelemet):

stringek_percent

A III.-as és a IV.-es szint különösen komoly árnyékhatást okozó tényezők és nagy rendszerek esetén indokolt elsősorban, a II.-es szintű vizsgálatot azonban mindenképpen javasoljuk a rendszer (nem elhanyagolható) gazdaságossági paramétereinek vizsgálatára.


Leave a Reply