Высокоэффективные солнечные модули означают большую отдачу энергии?

Высокоэффективные модули предлагают массу преимуществ. Большинство солнечных батарей ограничено в пространстве, и использование более эффективных модулей означает, что размер системы будет больше и будет генерировать больше общей энергии. Поскольку модули отличаются высокой эффективностью, стоимость остальной части системы (включая стеллажи, рабочие и электрические компоненты) часто ниже в расчете на ватт.

Тем не менее, разработчики, которые строят и устанавливают высокоэффективные солнечные модули, часто ожидают, что массив будет иметь более высокую производительность (как измеряется удельным выходом энергии, или кВтч / кВт / ч) по сравнению с массивом с традиционными модулями. Когда этого не происходит, может показаться, что в расчетах есть изъян. Но производительность (кВтч / кВт / ч) высокоэффективного модуля должна фактически быть такой же, как у стандартного модуля эффективности. Вот почему

Определение «эффективности»
Основная причина путаницы в том, что слово «эффективность» не совсем понятно. На самом деле есть два аспекта эффективности.

1. Эффективность модуля. Какая доля солнечного света преобразуется модулем в ватт постоянного тока?
2. Выход системы. Насколько хорошо система работает, достигая своего пика в течение года?

Оба имеют значение; общее годовое производство энергии является в основном продуктом обоих этих факторов. Высокоэффективные модули будут иметь более высокую эффективность модулей, но, как правило, будут иметь такую ​​же производительность системы.

Кроме того, более эффективные модули будут генерировать больше энергии на единицу площади, чем стандартный модуль. Но энергия, генерируемая с течением времени на ватт пиковой мощности, обычно будет одинаковой. Таким образом, хотя слово «эффективность» выглядит так, что со временем модули будут иметь более высокую производительность, правильнее будет считать эти модули «более мощными», а не более производительными.

Высокая эффективность на практике
Мы также можем просто посмотреть на реальный пример, чтобы увидеть эти различия на практике. В этой простой жилой системе в Фениксе на крыше, обращенной на юг, можно разместить 24 модуля по 60 ячеек. С низкоэффективными модулями (Centrosolar мощностью 240 Вт) на крыше может размещаться блок мощностью 5,8 кВт. С высокоэффективными модулями (360-Вт SunPower), крыша имеет 8,6 кВт солнечной энергии. При одинаковой площади крыши система SunPower на 50% больше, чем система Centrosolar. Это главное преимущество высокоэффективного модуля.

Высокоэффективные модули предлагают массу преимуществ

Рисунок 1: этот 24-модульный массив представляет собой фирменную табличку мощностью 5,8 кВт с модулями Centrosolar мощностью 240 Вт и фирменную табличку мощностью 8,6 кВт с модулями SunPower мощностью 360 Вт

Если затем мы смоделируем массивы и посмотрим на производительность обоих, мы увидим, что показатели находятся в пределах 0,5%. КВтч / кВт / ч (также известный как «удельная мощность») для массива SunPower составляет 1767, по сравнению с 1759 для системы Centrosolar. Коэффициенты производительности также практически идентичны: 73,7% для модели Centrosolar и 74,0% для конструкции SunPower (подробности ниже).

В конечном счете, ежегодное производство энергии благоприятствует SunPower. Массив SunPower вырабатывает 15 300 кВт-ч в год, а система Centrosolar - 10 100 кВт-ч в год. Но это почти полностью обусловлено наличием «большей» системы (8,6 кВт против 5,8 кВт), а не сжатием большего количества кВтч на каждый кВт установленной мощности.

Сравнение производства энергии
Чтобы лучше понять, почему показатели производительности одинаковы, мы можем шаг за шагом взглянуть на расчеты энергии для двух систем.

Рисунок 2: Сравнение расчетов энергии между стандартными и высокоэффективными модулями (нажмите, чтобы увеличить).

Первая половина расчетов в основном основана на расположении массива (годовое глобальное горизонтальное излучение) и ориентации массива. Шаг «табличка с именем» - это место, где в игру вступает размер системы. При увеличении размера шильдика на 50% система SunPower значительно расширилась: 19 400 против 12 900 кВтч.

Для расчета доходности обратите внимание, что модули довольно похожи по всем направлениям. Модули SunPower немного лучше по производительности при слабом освещении (этап расчета «выход при освещенности») и потерям температуры (поскольку модули имеют несколько разные температурные коэффициенты), и немного хуже по потерям несоответствия. Но каждое из этих различий составляет менее 1%. Поскольку они компенсируются, чистая разница составляет менее 0,5%.

Что вызывает различия в доходности?
Это не означает, что все модули будут иметь одинаковые характеристики выхода энергии; некоторые могут иметь лучшие или худшие характеристики при слабом освещении, другие будут иметь лучшие или худшие тепловые потери. Но важно, что эти атрибуты не зависят от эффективности модуля.

Например, модули CdTe имеют более низкую эффективность, чем модули из кристаллического кремния, но по всей плате имеют лучшие температурные коэффициенты и более низкие температурные потери. Таким образом, модули First Solar обычно имеют более высокие значения кВтч / кВт, чем более эффективные модули из кристаллического кремния.

Наконец, приведенный выше анализ предполагает использование ограниченного пространства, где модули с более высокой эффективностью обеспечивают больший размер системы и большую выработку энергии. Но сравнение кажется другим, если вы сравниваете системы с одинаковыми характеристиками. Система SunPower мощностью 10 кВт будет производить примерно столько же энергии, сколько и центросолярная система мощностью 10 кВт. Основное отличие состоит в том, что система SunPower мощностью 10 кВт займет меньше места.

Какая доля солнечного света преобразуется модулем в ватт постоянного тока?
Насколько хорошо система работает, достигая своего пика в течение года?
Что вызывает различия в доходности?