Výkonový poměr. Obsah. Faktor kvality FV systému

Technické informace

Výkonový poměr Faktor kvality FV systému

Obsah Výkonový poměr (Performance Ratio) je jedna z nejdůležitějších veličin pro hodnocení účinnosti FV systému. Konkrétně výkonový poměr představuje poměr skutečného energetického výnosu vzhledem k teoreticky možnému. Je prakticky nezávislý na nasměrování FV systému i na dopadu slunečních paprsků na FV systém. Díky tomu je možné pomocí výkonového poměru porovnávat FV systémy zapojené do rozvodné či distribuční sítě na různých místech kdekoliv na světě. V tomto dokumentu naleznete informace o tom, co výkonový poměr je a jakou má funkci. Kromě toho se dozvíte, jak můžete výkonový poměr pro svůj FV systém vypočítat a jaké faktory ho ovlivňují.

Perfratio-UCZ100810

Verze 1.0

1/9


Co je výkonový poměr?

1 Co je výkonový poměr? Výkonový poměr (podle anglického Performance Ratio, performance = výkon, výsledek a ratio = poměr, podíl) je na lokalitě nezávislé měřítko kvality FV systému, a proto se často označuje také jako faktor kvality. Výkonový faktor (Performance Ratio, PR) se udává v procentech a představuje poměr mezi skutečným a požadovaným energetickým výnosem FV systému. Udává tak, jaký podíl elektrické energie je po odečtení energetických ztrát (např. v důsledku tepelných ztrát a ztrát ve vedení) a vlastní spotřeby reálně k dispozici pro dodávku do sítě. Čím více se hodnota PR vypočítaná pro určitý FV systém blíží 100 %, tím efektivněji tento FV systém pracuje. Hodnoty 100 % však ve skutečnosti nelze dosáhnout, protože při provozu FV systému vždy dochází i k takovým ztrátám, kterým se nedá předejít (např. tepelné ztráty v důsledku zahřívání FV panelů). Výkonné FV systémy však dosahují výkonových poměrů až 80 %.

2 Jakou funkci má výkonový poměr? Výkonový poměr vás informuje o energetické účinnosti a spolehlivosti vašeho FV systému. Pomocí výkonového poměru můžete porovnávat energetický výnos svého FV systému s energetickým výnosem jiných FV systémů nebo můžete sledovat stav svého FV systému v průběhu delšího období. Při pravidelném výpočtu výkonového poměru prováděném ve stanovených intervalech však nejde o absolutní srovnání, nýbrž o možnost kontroly vývoje a energetického výnosu: Vycházíme-li při uvedení FV systému do provozu, přičemž předpokládáme, že FV systém v tento okamžik funguje optimálně, z výchozí hodnoty výkonového poměru 100 %, je možné výpočtem dalších hodnot PR v průběhu času identifikovat odchylky a včas realizovat protiopatření. Odchylky hodnoty PR v podobě hodnot pod noremním rozsahem tak včas indikují možnou poruchu vašeho FV systému. Jaké faktory mohou vést k odchylce hodnoty PR, je popsáno v kapitole 4 „Jaké faktory ovlivňují výkonový poměr?” (Strana 7).

SMA Solar Technology AG

2/9


Jak se výkonový poměr vypočítá?

3 Jak se výkonový poměr vypočítá? Abyste mohli vypočítat výkonový poměr svého FV systému, potřebujete znát různé veličiny. Jednak to jsou hodnoty dopadu slunečních paprsků v místě instalace FV systému. Tyto hodnoty můžete zaznamenat pomocí měřicího přístroje (např. Sunny SensorBox), který měří množství sluneční energie dopadající na váš FV systém. Dále potřebujete znát velikost plochy panelů svého FV systému a účinnost svých FV panelů. Účinnost FV panelů je uvedena v jejich katalogovém listu. Výkonový poměr můžete vypočítat sami (viz strana 3) nebo je možné ho vypočítat automaticky (viz strana 6).

Podmínky výpočtu Pokud pro svůj FV systém používáte měřicí přístroj (např. Sunny SensorBox), který měří přímé ozáření slunečními paprsky, musí být FV panely a měřicí přístroj stejně nasměrované, abyste mohli vypočítat správnou hodnotu PR. Zajistíte tak, aby FV panely a měřicí přístroj byly vystaveny stejné intenzitě ozáření slunečními paprsky a stejné teplotě.

Sledované období Optimální sledované období pro výpočet výkonového poměru je 1 rok. Můžete však zvolit i kratší časové intervaly, např. pokud svůj FV systém chcete přímo srovnávat s jinými FV systémy. I v takovém případě byste však měli zvolit sledované období v délce minimálně jednoho měsíce, aby bylo zajištěno, že výpočet nebude příliš ovlivněn podmínkami prostředí, jako je nízká poloha slunce, nízké teploty či zastínění FV panelů a/nebo měřicího přístroje.

3.1 Ruční výpočet Pokud chcete výkonový poměr vypočítat sami, můžete použít následující zjednodušený vzorec: Vzorec pro ruční výpočet výkonového poměru skutečný, odečtený energetický výnos FV systému v kWh za rok PR = vypočítaný, jmenovitý energetický výnos FV systému v kWh za rok Skutečný energetický výnos FV systému v kWh se odečítá na konci roku na elektroměru pro měření dodávky do sítě. Vypočítaný, jmenovitý energetický výnos FV systému se získá následovně: Vzorec pro výpočet jmenovitého energetického výnosu FV systému celoroční dopad slunečních paprsků na plochu generátoru FV systému × účinnost panelů FV systému Hodnota ozáření slunečními paprsky, kterou měří měřicí přístroj, se zaznamenává na úrovni FV panelů a v ideálním případě v průběhu jednoho celého roku. Pro zjištění této hodnoty ozáření se musí z hodnot ozáření zaznamenaných měřicím přístrojem (např. Sunny SensorBox) vypočítat průměrná hodnota ozáření za sledované období. Takto zjištěná hodnota ozáření na m2 se pak musí vynásobit celkovou plochou FV systému (= plochou FV generátoru). Účinnost FV panelů je uvedena v jejich katalogovém listu.


3/9



Příklad: výpočet výkonového poměru za jednoleté sledované období Tento příklad vysvětluje výpočet výkonového poměru pomocí dat přístroje Sunny SensorBox a dataloggeru Sunny WebBox. Ruční výpočet se považuje za alternativu. Společnost SMA Solar Technology AG nabízí automatický výpočet výkonového poměru v portálu Sunny Portal (viz strana 6). Jak registrovat váš FV systém na portálu Sunny Portal, je popsáno v návodu k obsluze dataloggeru Sunny WebBox. Pokud však přesto chcete výkonový poměr vypočítat ručně, postupujte následovně. Pro ruční výpočet potřebujete znát následující informace: • Sledované období Sledované období předem stanovíte. Optimální sledované období trvá 1 rok. • Plocha generátoru FV systému Velikost plochy generátoru vašeho FV systému je známá. • Účinnost FV panelů Účinnost FV panelů vašeho FV systému je uvedena v katalogovém listu FV panelů. • Skutečný, odečtený energetický výnos FV systému Tuto hodnotu odečtete na konci roku na svém elektroměru pro měření dodávky do sítě. • Vypočítaný, jmenovitý energetický výnos FV systému Pro výpočet této hodnoty potřebujete vzorec pro výpočet jmenovitého energetického výnosu FV systému (viz strana 3). • Naměřený dopad slunečních paprsků během sledovaného období Pro výpočet této hodnoty potřebujete hodnoty ozáření, které přístroj Sunny SensorBox přenesl do dataloggeru Sunny WebBox. Datalogger Sunny WebBox pravidelně zjišťuje jednotlivé hodnoty naměřené přístrojem Sunny SensorBox. Z těchto jednotlivých hodnot pak datalogger Sunny WebBox počítá denní průměrné hodnoty. Chcete-li získat celkovou hodnotu ozáření slunečními paprsky během sledovaného období, musíte denní průměrné hodnoty ozáření odpovídajícím způsobem sečíst a vydělit. Postupujte při tom následovně. Datalogger Sunny WebBox ukládá denní průměrné hodnoty dopadu slunečních paprsků na váš FV systém v závislosti na vašich nastaveních v 5-, 10- či 15minutových intervalech. Datalogger Sunny WebBox ukládá denní průměrné hodnoty za každý měsíc společně s dalšími průměrnými hodnotami vašeho FV systému do odpovídajícím způsobem pojmenovaných adresářů jako soubory .csv či .xml. Chcete-li z uložených denních průměrných hodnot vypočítat hodnotu ozáření například za jeden rok, musíte nejdříve vypočítat měsíční průměrné hodnoty. Tuto hodnotu získáte sečtením denních průměrných hodnot za daný měsíc. Takto získanou celkovou hodnotu pak vydělíte počtem dnů v daném měsící a získáte měsíční průměrnou hodnotu. Tímto způsobem můžete v průběhu roku vypočítat měsíční průměrné hodnoty pro všech 12 měsíců.


4/9



Chcete-li vypočítat roční průměrnou hodnotu, musíte sečíst všech 12 měsíčních průměrných hodnot den a celkový součet vydělit počtem měsíců, tedy 12. Takto vypočítanou hodnotu potom vynásobíte plochou generátoru svého FV systému. Získáte tak jmenovitý energetický výnos FV systému za jednoleté sledované období, který můžete spolu s již známými hodnotami dosadit do vzorce pro výpočet výkonového poměru. Pro náš příklad jsou nyní dány následující konkrétní podmínky a hodnoty: • Sledované období: 1 rok • Naměřený průměrný dopad slunečních paprsků za 1 rok: 120 kWh/m2 • Plocha generátoru FV systému: 10 m2 • Účinnost FV panelů: 15 % • Skutečný energetický výnos FV systému dodaný do sítě: 110 kWh Z hodnot ozáření slunečními paprsky naměřených na místě instalace za celé sledované období vyplývá průměrné ozáření 120 kWh/m2. Tato hodnota ozáření se následujícím způsobem vynásobí plochou panelů FV systému: hodnota ozáření v kWh/m2 × plocha FV systému v m2 = 120 kWh/m2 × 10 m2 = 1200 kWh Pro následný výpočet jmenovitého energetického výnosu FV systému se získaná hodnota ozáření FV systému vynásobí účinností FV panelů: 1200 kWh × 15 % = 1200 kWh × 0,15 = 180 kWh Pro zvolené sledované období tak získáme očekávatelný, jmenovitý energetický výnos FV systému 1200 kWh. Tento očekávatelný, jmenovitý energetický výnos FV systému odpovídá výkonovému poměru 100 %. Odečtená hodnota energetického výnosu, který FV systém skutečně dodal do sítě, však činí jen 110 kWh. Když tuto hodnotu a vypočítaný jmenovitý energetický výnos FV systému dosadíme do vzorce pro výpočet výkonového poměru, vyjde: PR =

110 kWh 180 kWh

= cca 0,61 = cca 61 %

Hodnota PR činí cca 61 %. To znamená, že cca 39 % sluneční energie dopadající během sledovaného období na FV systém nebylo v důsledku okolností, jako jsou ztráty ve vedení, tepelné ztráty nebo např. závady na komponentách, využito. Výkonový poměr zde slouží jako indikátor a může být podnětem k provedení přesnější inspekce FV systému, takže například bude možné odstranit znečištění FV panelů nebo opravit či vyměnit vadné komponenty.


5/9



3.2 Automatický výpočet Výkonový poměr lze vypočítat i automaticky tak, že příslušné údaje svého FV systému přenesete do portálu Sunny Portal. V portálu Sunny Portal lze výkonový poměr kromě toho také znázornit v podobě grafů. Jak výkonový poměr automaticky vypočítat a jak zobrazit hodnoty PR v podobě grafů, je popsáno v návodu k použití portálu Sunny Portal na adrese www.SunnyPortal.com. Podmínky automatického výpočtu v portálu Sunny Portal Abyste mohli v portálu Sunny Portal vypočítat výkonový poměr, musí být splněny následující podmínky: • Máte datalogger Sunny WebBox, který přenáší potřebná data do portálu Sunny Portal. • K vašemu dataloggeru Sunny WebBox je připojen přístroj Sunny SensorBox. • Používáte senzor ozáření na přístroji Sunny SensorBox. • Přístroj Sunny SensorBox naměří na místě instalace vašeho FV systému za hodinu ozáření slunečními paprsky minimálně 60 W/m2. Jak se můžete prostřednictím dataloggeru Sunny WebBox přihlásit k portálu Sunny Portal, je popsáno v návodu k obsluze dataloggeru Sunny WebBox.


6/9


Jaké faktory ovlivňují výkonový poměr?

4 Jaké faktory ovlivňují výkonový poměr? Výkonový poměr je čistě definiční veličina, která působením určitých faktorů může nabývat i hodnot vyšších než 100 %. Důvodem je, že se při výpočtu výkonového poměru používají výkonové charakteristiky FV panelů, které byly zjištěny za standardních testovacích podmínek (ozáření 1000 W/m² a teplota FV panelů 25 °C). Odlišné podmínky při skutečném provozu proto ovlivňují výkonový poměr. Na hodnotu PR mohou mít vliv následující faktory: • Faktory prostředí ‒ teplota FV panelů ‒ ozáření slunečními paprsky a ztracený výkon ‒ zastínění nebo znečištění měřicího přístroje (např. Sunny SensorBox) ‒ zastínění nebo znečištění FV panelů • Další faktory ‒ zaznamenávané období ‒ ztráty na vedení ‒ účinnost FV panelů ‒ účinnost střídače ‒ rozdíl v technologii FV článků mezi měřicím přístrojem (např. Sunny SensorBox) a FV panely ‒ nasměrování měřicího přístroje (např. Sunny SensorBox)

4.1 Faktory prostředí Teplota FV panelů Výkon a účinnost FV článku závisí mimo jiné na teplotě FV panelu. Při nízké teplotě je FV panel mimořádně výkonný. FV panel je například při oblačném počasí v zimě studený. Když se za těchto povětrnostních podmínek na studený FV panel dostane plné sluneční záření, panel pak pracuje velmi efektivně. Krátkodobě tak může vzniknout vysoká hodnota PR. Po určité době se ovšem FV panel zahřeje a jeho účinnost opět klesne.

Ozáření slunečními paprsky a ztracený výkon Ráno, večer a zejména v zimě, když je slunce nízko nad obzorem, se hodnota ozáření slunečními paprsky blíží hodnotě ztraceného výkonu (= rozdíl mezi zachyceným a odevzdaným výkonem) více než v jiné denní a roční doby. Z tohoto důvodu je hodnota PR v případě výpočtů v tyto okamžiky nižší než obvykle.


7/9



Zastínění nebo znečištění měřicího přístroje (např. Sunny SensorBox) V závislosti na místě instalace mohou na měřicí přístroj vašeho FV systému (např. Sunny SensorBox) vrhat stín rostliny a stavby, a tím způsobovat fázové, nebo dokonce trvalé zastínění měřicího přístroje. Zejména při nízké poloze slunce mohou na měřicí přístroj vrhat stín i samotné části FV systému. Částečné či kompletní zastínění měřicího přístroje může vést hodnotám PR převyšujícím 100 %. Kromě toho mohou faktory prostředí jako sníh, prach nebo pyl měřicí přístroj vašeho FV systému znečistit, což rovněž může vést k hodnotám PR převyšujícím 100 %.

Zastínění nebo znečištění FV panelů V závislosti na místě instalace mohou na vaše FV panely vrhat stín rostliny a stavby, a tím způsobovat fázové, nebo dokonce trvalé zastínění FV panelů. K zastínění FV panelů může vést i znečištění např. prachem, pylem či sněhem. Toto zastínění vede k tomu, že FV panely dokážou pojmout méně dopadajících slunečních paprsků. Klesá tak účinnost FV panelů, a tím i hodnota PR vašeho FV systému.

4.2 Další faktory Zaznamenávané období Pokud je zaznamenávané období příliš krátké (tj. kratší než 1 měsíc), je k dispozici příliš málo naměřených údajů pro výpočet výkonového poměru. Nízká poloha slunce, nízké a vysoké teploty i zastínění v takovém případě ovlivňují výsledek výpočtu silněji, protože tyto hodnoty se možná zaznamenávají jen nekompletně.

Ztráty na vedení Při přenosu elektrické energie ze střídače do elektroměru pro měření dodávky do sítě, poskytnutého provozovatelem rozvodné či distribuční sítě, dochází podle druhu a materiálu použitých kabelů ke ztrátám ve vedení. Těmito ztrátami ve vedení se může hodnota PR snižovat.

Účinnost FV panelů Účinnost FV panelů má rozhodující vliv na výkonový poměr vašeho FV systému. Čím vyšší je účinnost FV panelů, tím vyšší je hodnota PR (při odpovídajících rámcových podmínkách, jako je vysoké ozáření slunečními paprsky na místě instalace apod.).

Účinnost střídače Pokud střídač používaný ve vašem FV systému má vysokou účinnost, může to vést k vysokým hodnotám PR. Se střídači SMA s účinností nad 90 % je možné dosáhnout hodnot PR i přes 80 %.


8/9



Rozdíl v technologii FV článků mezi FV panely a měřicím přístrojem (např. Sunny SensorBox) Existují různé typy FV článků pro FV panely. Nejčastěji se používají následující tři typy FV článků: monokrystalické křemíkové články, polykrystalické křemíkové články a tenkovrstvé články. Pokud měřicí přístroj integrovaný do vašeho FV systému (např. Sunny SensorBox) používá jinou technologii FV článků než vaše FV panely, mohou při výpočtu výkonového poměru vzniknout odchylky.

Degradace FV článků Stářím podmíněná degradace FV článků vede v průběhu let k nižší hodnotě PR. Monokrystalické a polykrystalické FV články během 20 let zestárnou až o 20 %.

Nasměrování měřicího přístroje (např. Sunny SensorBox) Pokud je součástí vašeho FV systému měřicí přístroj (např. Sunny SensorBox) a není nasměrován v souladu s FV panely vašeho FV systému, mohou vzhledem k různému dopadu slunečních paprsků vzniknout hodnoty PR přesahující 100 %.


9/9

Výkonový poměr. Obsah. Faktor kvality FV systému

Recommend Documents