Analiza wpływu zacienienia krystalicznych modułów PV na efektywność energetyczną farm słonecznych

• Autorzy: Tatarczak J. , Siedliska K. , Kosacki R. , Olchowik J.M.

Identyfikatory

DOI

10.7862/rb.2015.79

Warianty tytułu

EN

The analysis of the shading impact on PV crystalline modules for the energy efficiency of solar farms

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Inwestycje związane z energetyką słoneczną posiadają stosunkowo długi czas zwrotu w odniesieniu do innych źródeł energii elektrycznej. Powodem tego są słabe uregulowania prawne wspierające rozwój tego rodzaju energetyki w Polsce. Jednak istnieją efektywniejsze sposoby pozyskiwania energii elektrycznej ze słońca, dzięki którym można znacznie skracać czas zwrotu tego typu inwestycji. Sposoby te można realizować już na etapie projektowania poprzez dobór modułów o wysokiej sprawności, odpowiedniego kąta ich nachylenia, czy też ograniczenie samo zacienienie modułów. W artykule został przeanalizowany wpływ cienia na moduły PV. Efekt cienia jest niekorzystnym zjawiskiem występującym podczas eksploatacji różnych systemów fotowoltaicznych, zarówno układów nadążnych, małych instalacji przydomowych, jak i dużych farm słonecznych. Zjawisko to powoduje zróżnicowanie poziomów napromieniowania słonecznego na powierzchni modułów, którego skutkiem jest obniżenie generacji energii elektrycznej. W najgorszym przypadku efekt cienia może wywołać trwałe uszkodzenie struktury ogniw, np. przez powstanie tzw. „gorących punktów”. Stosując odpowiednie algorytmy obliczeniowe, można przewidzieć skutki nieuniknionego zacienienia, a tym samym umożliwić podjęcie pewnych kroków zapobiegających występowaniu tego zjawiska już na etapie projektowania. Do tego celu służy analiza względnego ruchu słońca nad horyzontem przy uwzględnieniu typowych parametrów modułów fotowoltaicznych takich jak moc, długość czy szerokość oraz z ich kombinację ustawień na farmie fotowoltaicznej. Wyniki symulacji przedstawione w artykule pozwalają stwierdzić, w jaki sposób padający cień może wpływać na produkcję energii elektrycznej farmy słonecznej.

EN

Investments related to solar energy have a relatively long payback period in relation to other sources of electricity. The reason for this is problem are poor law regulations to promote the development of this type of energy in Poland. The payback period of solar energy investments is very long. The reason for this is the problem of weak regulation which support the development of this type of energy in Poland. However, there are effective methods to obtain electricity from the sun – the methods by which you can significantly shorten the time of reimbursement of capital expenditures. These methods can be implemented at the design stage by the selections of high-efficiency module and the proper angle of inclination, or by the reduction of the self-shading effect for modules. The article examined the impact of shadow on modules (a shadow effect). The shadow effect is a negative phenomenon for the different photovoltaic systems, starting from tacking systems, passing the large-scale solar farms and ending with the small domestic installations. This phenomenon causes the differentiation levels of the solar irradiation on the surface of modules and results in a decrease in generation of the electric potential energy. In the worst case scenario, the shadow effect can cause permanent damage to the structure of the solar cells – e.g. by creating so-called "hot spots". Using appropriate calculation algorithms, you may predict the effects of unavoidable shading, and thereby it allow you to take certain steps to prevent the occurrence of this phenomenon at the design stage. For this purpose the analysis of the relative movement of the sun above the horizon with taking into account the typical parameters of photovoltaic modules, such as power, length or width, and their combination of settings for a given photovoltaic farm. The simulation results, which are presented in the paper, enable reader to understand how to shadow can affect on the electricity production.

Słowa kluczowe

PL

promieniowanie słoneczne; fotowoltaika; ogniwo słoneczne; farma słoneczna; efektywność energetyczna; efekt cienia

EN

solar radiation; photovoltaics; PV cell; solar farm; energy efficiency; shadow effect

• Wydawca: Oficyna Wydawnicza Politechniki Rzeszowskiej
• Czasopismo: Czasopismo Inżynierii Lądowej, Środowiska i Architektury / Journal of Civil Engineering, Environment and Architecture
• Rocznik: 2015
• Tom: z. 62, nr 2
• Strony: 495--504
• Opis fizyczny: Bibliogr. 5 poz., il., tab.

Twórcy

autor

Tatarczak J.

• Uniwersytet Przyrodniczy, Katedra Maszyn Ogrodniczych i Leśnych, Lublin

autor

Siedliska K.

• Uniwersytet Przyrodniczy, Katedra Fizyki, Lublin

autor

Kosacki R.

• Politechnika Lubelska

autor

Olchowik J.M.

• Politechnika Lubelska, Instytut Inżynierii Odnawialnych Źródeł Energii

Bibliografia

• [1] Jahn U., Tregtmeyer D., Grochowski J., Auswertungenausdem 1000-Dächer PV Programme: Vergleischsmessungen an PVGeneratoren. Proc., 10th Symposium PhotovoltaisheSolarenergie, Staffelstein, Germany 1995, s. 66–77.
• [2] King D. L., Kratochvil J. A., Boyson W. E., Measuring Solar Spectral and Angle-of-Incidence Effects on Photovoltaic Modules and Solar Irradiance Sensor, 26th IEEE Photovoltaic Specialists Conference, Wrzesień 1997, Anaheim, California.
• [3] Markvart T., Fragaki A., Ross J.N., PV system sizing using observed time series of solar radiation, Solar Energy 80, 2006, s. 46-50.
• [4] Picault D., Raison B., Bacha S., Aguilera J., De La Casa J., Reducing mismatch losses in grid-connected PV systems by the means of alternative array topologies, Technical handbook 11a’10, 2010, s. 1-6.
• [5] Program stworzony w ramach projektu Komisji Europejskiej, dostępny pod adresem http://re.jrc.ec.europa.eu/pvgis/.