Znanstvenici iz Švedske razvili su novi model za optimalne kutove PV instalacije u hladnim područjima visoke geografske širine. Model koristi velike vremenske podatke i također uzima u obzir učinak promjene propusnosti uzrokovane snijegom, koji se izračunava uzimajući u obzir dubinu snijega, kao i brzinu njegovog otapanja.
"Gubitak izazvan snijegom mogao bi biti mali udio za nisku/srednju geografsku širinu", rekli su istraživači. "Međutim, za područja visoke geografske širine gdje su zimske sezone općenito duge, snježni učinci igraju važnu ulogu tako da bi isključivanje snježnih učinaka značajno utjecalo na pouzdanost rezultata."
Nova metoda spaja model optimalnog kuta PV instalacije kako bi se maksimizirala proizvodnja PV energije s pojednostavljenim modelom prinosa snježne PV (SPYM). Model PV kuta izvodi se s kutovima u rasponu od 0 stupnjeva do 90 stupnjeva s intervalima od 0.1-stupnjeva, pronalazeći optimalnu poziciju na temelju ukupnog globalnog sunčevog zračenja na fotonaponskom sustavu, koji je dan zbrojem izravnog, difuznog i refleksijskog zračenja.
Prilagođeno zračenje dobiva se iz SPYM modela koji se temelji na visini snijega, temperaturi zraka i zračenju. Dok temperatura može predvidjeti topi li se snijeg na ploči ili prekriva modul, dubina snijega određuje njegovu propusnost.
"Izračun ovog faktora gubitka snijega odnosi se na model prijenosa iz Perovicha", rekli su akademici. "Propusnost naglo pada od 1 do 0.1 kada se visina snijega poveća od 0 do 2 cm. Zatim smanjenje postaje glađe, a vrijednost doseže 0.{{9} }1 kada se visina snijega poveća na 12 cm. Kada je visina snijega deblja 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 DEED
Nakon razvoja modela, znanstvenici su koristili povijesne meteorološke podatke Solcasta za 2012-2021 za švedski grad Hammarby Sjöstad kao ulazne podatke. Optimalni izračuni napravljeni su za jednu godinu, pet godina i deset godina. U svojoj studiji slučaja pretpostavili su fotonaponske module s 19,2% učinkovitosti i izlaznom snagom od 430 MW.
Zatim su usporedili i upotrijebili svoj novi model za tri scenarija. Prvi slučaj bio je osnovni slučaj bez snježnih uvjeta, uzimajući u obzir samo povijesne podatke o zračenju i temperaturi. U drugom scenariju, učinci snijega izračunati su uz pretpostavku da se otopi nakon 12 sati. Zadnji scenarij je podrazumijevao sredstva za uklanjanje, što je skratilo vrijeme čišćenja snijega na jedan sat. Svi rezultati uspoređeni su s komercijalnim izolacijskim kutom od 15 stupnjeva i geometrijskim kutom za Švedsku od 40,7 stupnjeva.
"PV sustav s godišnjim optimalnim kutom nadmašuje onaj s komercijalnim kutom, što rezultira povećanjem proizvodnje električne energije od približno 4,8%", izjavila je istraživačka skupina. "Optimalni kut ugradnje PV-a smanjuje se kada se uzmu u obzir snježni uvjeti, a razlika ovisi o lokalnim vremenskim uvjetima svake godine, dosežući do 7,8 stupnjeva."
Osim toga, znanstvena skupina je otkrila da su snježni uvjeti smanjili uvjete proizvodnje električne energije za 14,7%. Također su otkrili da primjena sredstava za uklanjanje može poboljšati PV učinak za 0.1%–2.3%.
Njihovi nalazi predstavljeni su u "Novi optimalni model kuta instalacije PV-a u hladnim regijama visoke geografske širine temeljen na povijesnim vremenskim velikim podacima”, objavljeno naPrimijenjena energija.Istraživanje su proveli akademici sa švedskog KTH Royal Institute of Technology i Švedskog meteorološkog i hidrološkog instituta.
