Naučnici iz Švedske razvili su novi model za optimalne uglove fotonaponske instalacije u hladnim regionima visoke geografske širine. Model koristi velike podatke o vremenu i također uzima u obzir efekat promjene propustljivosti uzrokovane snijegom, koji se izračunava uzimajući u obzir dubinu snijega, kao i brzinu njegovog topljenja.
"Gubitak uzrokovan snijegom mogao bi biti mali udio za niske/srednje geografske širine", rekli su istraživači. "Međutim, za područja na visokim geografskim širinama gdje su zimske sezone općenito duge, snježni efekti igraju važnu ulogu tako da bi isključenje snježnih efekata značajno uticalo na pouzdanost rezultata."
Nova metoda spaja model optimalnog ugla fotonaponske instalacije kako bi se maksimizirala proizvodnja PV energije sa pojednostavljenim modelom prinosa snijega (SPYM). Model uglova PV se izvodi sa uglovima u rasponu od 0 stepeni do 90 stepeni sa intervalima od 0.1-stepeni, pronalaženje optimalne pozicije na osnovu ukupnog globalnog sunčevog zračenja na PV sistemu, koji je dat zbrojem direktnog, difuznog i refleksijskog zračenja.
Prilagođeno zračenje je dobijeno iz SPYM modela, koji se zasniva na dubini snijega, temperaturi zraka i zračenju. Dok temperatura može predvidjeti da li se snijeg na panelu topi ili prekriva modul, visina snijega određuje njegovu propusnost.
"Proračun ovog faktora gubitka snijega odnosi se na model transmitantnosti iz Perovicha", rekli su akademici. "Propustljivost naglo pada sa 1 na 0.1 kada se visina snijega poveća sa 0 na 2 cm. Zatim smanjenje postaje glatkije, a vrijednost dostiže 0.{{9} }1 kada se visina snijega poveća na 12 cm. Kada je visina snijega veća od 12 cm, pretpostavlja se da je vrijednost 0."
Smanjenje PV proizvodnje zbog snijega
Slika: Primijenjena energija, KTH Royal Institute of Technology, CC BY 4.0 DJELOVANJE
Nakon razvoja modela, naučnici su koristili Solcast istorijske meteorološke podatke za 2012-2021 za švedski grad Hammarby Sjöstad kao ulaz. Optimalni proračuni su napravljeni za godinu, pet godina i deset godina. U svojoj studiji slučaja, pretpostavili su fotonaponske module sa efikasnošću od 19,2% i izlaznom snagom od 430 MW.
Zatim su uporedili i koristili svoj novi model za tri scenarija. Prvi slučaj je bio osnovni slučaj bez snježnih uslova, uzimajući u obzir samo historijske podatke o zračenju i temperaturi. U drugom scenariju, efekti snijega su izračunati uz pretpostavku da se on topi nakon 12 sati. Posljednji scenario je pretpostavljao sredstva za uklanjanje, što je skratilo vrijeme uklanjanja snijega na jedan sat. Svi rezultati su upoređeni sa komercijalnim uglom izolacije od 15 stepeni i geometrijskim uglom za Švedsku od 40,7 stepeni.
"PV sistem sa godišnjim optimalnim uglom nadmašuje onaj sa komercijalnim uglom, što rezultira povećanjem proizvodnje energije od približno 4,8%", navela je istraživačka grupa. "Optimalni ugao PV instalacije se smanjuje kada se uzmu u obzir snježni uslovi, a razlika zavisi od lokalnih vremenskih uslova svake godine, dostižući do 7,8 stepeni."
Pored toga, naučna grupa je otkrila da su snežni uslovi smanjili uslove za proizvodnju električne energije za 14,7%. Također su otkrili da primjena sredstava za uklanjanje može poboljšati PV performanse za 0.1%–2.3%.
Njihovi nalazi su predstavljeni u "Novi model optimalnog ugla fotonaponske instalacije u hladnim regijama na visokim geografskim širinama zasnovan na istorijskim velikim podacima o vremenu”, objavljeno naPrimijenjena energija.Istraživanje su sproveli akademici sa švedskog KTH Kraljevskog tehnološkog instituta i Švedskog meteorološkog i hidrološkog instituta.
