¿Cómo puede calcular la cantidad de energía que un panel fotovoltaico (tamaño y vataje conocido) produce en un día dada la insolación exacta en kWh / m2 / día?
¿Cómo puede calcular la cantidad de energía que un panel fotovoltaico (tamaño y vataje conocido) produce en un día dada la insolación exacta en kWh / m2 / día?
La irradiación se define como el poder de la radiación electromagnética por unidad de área incidente en una superficie. En el ejemplo que ha dado, debe ser kW / m², no kWh / m² / día.
La energía se define como la energía gastada en el tiempo, con un kilovatio-hora (kWh) que es una unidad de energía equivalente a un kilovatio de energía consumida durante una hora. En consecuencia, un kilovatio gastado durante 30 minutos sería 0.5kWh, (al igual que 500 watts gastados durante una hora) y 1kW gastado durante un día sería 24kWh.
Luego, al ser irradiado por 1kW / m² cayendo, y normal a la superficie de un conjunto fotovoltaico perfecto de 1 metro cuadrado, podría suministrar 1000 vatios de potencia a una carga mientras la irradiación persista.
Su pregunta asume varios parámetros ideales, pero es capaz de dar una respuesta exacta SI las suposiciones de idealización son correctas. (No estarán en la vida real :-)).
Los paneles fotovoltaicos por lo general se clasifican en vatios en una carga ideal a 1000 W / m ^ 2 a 25 ° C en AM 1.5.
Para ver el significado de AM 1.5, consulte Wikipedia = Masa de aire: energía solar . Brevemente, AM1.5 se define como las condiciones de insolación solar estandarizadas cuando una cierta masa de aire se encuentra en una trayectoria atmosférica definida entre el panel y el borde exterior de la atmósfera.
Supongamos condiciones AM1.5 (todos tienden a hacerlo).
Supongamos una operación de 25C por ahora (por lo general, la temperatura del panel será de 50C + a máxima potencia y los vatios se reducirán en un 10% en el valor de 25C).
Supongamos una carga idealmente igualada por ahora.
Entonces:
... ¿energía que un panel fotovoltaico (tamaño y vataje conocidos) produce en un día dada la irradiancia exacta en kWh / m2 / día?
Diga la potencia del panel = Wmp
Tamaño del panel irrelevante.
Suponga que el valor de kWh / m ^ 2 / día = SSH (horas de sol) que usted declara es correcto.
Entonces
No idealidades:
SSH = kWh / m ^ 2 / día disponible para el panel será menor que el disponible en el sitio debido a las condiciones no ideales del panel. Un panel de seguimiento limpio estará cerca.
La impedancia de carga del punto de máxima potencia del panel varía con la insolación, la temperatura y la limpieza del panel. Un controlador MPPT (seguimiento del punto de máxima potencia) intentará optimizar los vatios realmente entregados. por ejemplo, un panel de sistema de 12V típicamente tiene un Voc de > 20V y un Vmp de 18V. Un ácido de plomo "12V" puede necesitar entre 12V y aproximadamente 14V con la batería, por lo que sin MPPT, la eficiencia máxima de transferencia es < = 14V / 18V = ~ 78%.
La eficiencia mínima es < = 12V / 18V ~ = 67%.
Estas eficiencias se deben únicamente al panel para la falta de coincidencia de carga. Una batería tendrá una salida de energía / eficiencia de energía que varía según la química y las circunstancias, pero puede estar en el rango de 50-75%. (Por ejemplo, una celda individual de NiCd tiene un voltaje terminal máximo con una carga de 1.45 V, pero suministra energía a 1.0 - 1.2 V en la mayor parte de su rango de capacidad. En los sistemas fotovoltaicos solares es habitual proporcionar ~ = 2 V / celda Vmp para cargar baterías NimH . Por lo tanto, la eficiencia energética de la batería es MÁXIMO JUSTO debido a la falta de coincidencia de voltaje = 1.0 / 2v = 50% cuando la batería está descargada y 1.2 / 2 = ~ 60% promedio. Incluso cuando se proporciona el máximo necesario de 1,45 V por celda cuando se carga, la eficiencia es < = 1.45V / 2V ~ = 73% debido a la falta de coincidencia de voltaje solo.
Para obtener kWh / m ^ 2 / día en un día típico en un mes determinado GarBling: Gaisma city_name y observe la tabla que muestra kWh / m ^ 2 por mes.
Por ejemplo, buscando: gaisma vladivostok proporciona -
enlace
Y la cuarta tabla muestra que kWh / m ^ 2 / día tiene un máximo de 5.25 kWh en un día promedio de mayo y un mínimo de 1.76 kWh en un día promedio de diciembre.
Por lo tanto, un panel de 20Wmp, por ejemplo, produciría 20 x 1.76 = 35.2 Wh / día en un día promedio de mayo a 25C AM 1.5 y una orientación óptima durante todo el día.
Como se dijo, la pregunta no puede ser respondida, no hay suficiente información.
Además, si conoce la irradiancia máxima y puede suponer que se produce el vataje fotovoltaico conocido a esa irradiancia, puede calcular la eficiencia de la unidad.
Para una primera aproximación, simplemente multiplica la irradiancia total por la eficiencia para obtener la energía total.
Por supuesto, nunca es tan simple. A medida que cambia el ángulo del sol, la intensidad a diferentes longitudes de onda cambia, debido tanto a la dispersión como a la absorción. Esto cambiará la eficiencia aparente. Además, la eficiencia de una célula fotovoltaica cambia con el nivel de irradiancia y la temperatura. El silicio monocristalino, por ejemplo, tiene una mayor eficiencia a niveles de irradiancia altos y funciona mejor con luz solar brillante. El silicio amorfo, por otro lado, funciona mejor en niveles más bajos.
Se proporciona mucha información: simplemente falta un tiempo de exposición para completar o la desviación de cómo se mide su insolación en comparación con cómo se mide un panel.
Simplemente toma la clasificación del panel STC (Condiciones de prueba estándar) que especifica la temperatura, la irradiancia y el ángulo.
Los datos específicos de un módulo solar se miden bajo condiciones de prueba estándar. Las condiciones de prueba estándar se definen como la irradiación solar de un kilovatio (kW) por metro cuadrado, una temperatura del módulo de 25 grados centígrados y un ángulo de irradiación solar de 45 grados.
Una vez que tenga su tiempo de exposición, ahora puede simplemente determinar la insolación bajo STC y luego escalar adecuadamente. O puede determinar el valor de tiempo escalado y asumir que se cumplen las condiciones de STC.
Si asume que la medición de la insolación se toma bajo las mismas condiciones en las clasificaciones STC del panel. Simplemente multiplicando el valor de Insolación por el área del panel y su Wpeak obtendrá su calificación W * Hr (Energía) para el día.
Insolación dividida por la irradiancia de STC = $$ \ frac {(kWhr) (m) ^ {- 2} {d} ^ {- 1}} {(kW) (m) ^ {- 2}} = \ frac {(hr)} {(d)} $$
ya que estás hablando de un día, si divides tu insolación por la radiación de STC obtienes un resultado de tiempo escalado.
Pero esto supone que los ángulos y las temperaturas son los mismos que los de STC.
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