Ruotsalaiset tutkijat ovat kehittäneet uuden mallin optimaalisille aurinkosähköasennuskulmille kylmillä korkeilla leveysasteilla. Malli käyttää sään suurdataa ja ottaa huomioon myös lumen aiheuttaman läpäisymuutoksen vaikutuksen, joka lasketaan ottamalla huomioon lumen syvyys sekä sen sulamisnopeus.
"Lumen aiheuttama menetys saattaa olla pieni osa matalilla / keskipitkillä leveysasteilla", tutkijat sanoivat. "Kuitenkin korkeilla leveysasteilla, joilla talvikaudet ovat yleensä pitkiä, lumivaikutukset ovat tärkeässä roolissa, joten lumivaikutusten poissulkeminen vaikuttaisi merkittävästi tulosten luotettavuuteen."
Uusi menetelmä yhdistää optimaalisen aurinkosähkön asennuskulmamallin maksimoidakseen aurinkosähkön tuotannon yksinkertaistettuun lumi-PV-tuottomalliin (SPYM). PV-kulmamalli suoritetaan kulmilla, jotka vaihtelevat 0 asteesta 90 asteeseen 01- asteen välein, optimaalisen sijainnin löytämiseksi aurinkosähköjärjestelmän maailmanlaajuisen auringon kokonaissäteilyn perusteella, joka saadaan suoran, haja- ja heijastussäteilyn summana.
Säädetty säteilytys saadaan SPYM-mallista, joka perustuu lumen syvyyteen, ilman lämpötilaan ja säteilytykseen. Lämpötila voi ennustaa, sulaako paneelin lumi vai peittääkö se moduulin, mutta lumen syvyys määrää sen läpäisevyyden.
"Tämän lumen hävikkikertoimen laskeminen viittaa Perovichin läpäisymalliin", tutkijat sanoivat. "Läpäisevyys putoaa jyrkästi arvosta 1 arvoon 0,1, kun lumen syvyys kasvaa arvosta 0 2 cm:iin. Sitten laskusta tulee tasaisempi ja arvo saavuttaa 0.{{9} }1, kun lumen syvyys kasvaa 12 cm:iin. Kun lumen paksuus on yli 12 cm, arvoksi oletetaan 0."
PV-tuotannon väheneminen lumen takia
Kuva: Applied Energy, KTH Royal Institute of Technology, CC BY 4.0 DEED
Mallin kehittämisen jälkeen tutkijat käyttivät Solcastin historiallisia meteorologisia tietoja 2012-2021 Ruotsin Hammarby Sjöstadin kaupungista. Optimaaliset laskelmat tehtiin vuodelle, viidelle vuodelle ja kymmenelle vuodelle. Tapaustutkimuksessaan he olettavat aurinkosähkömoduuleita, joiden hyötysuhde on 19,2 % ja teho 430 MW.
Sitten he vertasivat ja käyttivät uutta malliaan kolmeen skenaarioon. Ensimmäinen tapaus oli perustapaus, jossa ei ollut lumiolosuhteita, ottaen huomioon vain historialliset säteily- ja lämpötilatiedot. Toisessa skenaariossa lumivaikutukset laskettiin olettaen, että se sulaa 12 tunnin kuluttua. Viimeisessä skenaariossa oletettiin poistoaineita, mikä lyhensi lumenpoistoaikaa yhteen tuntiin. Kaikkia tuloksia verrattiin kaupalliseen 15 asteen eristyskulmaan ja Ruotsin geometriseen kulmaan 40,7 astetta.
"Vuotuisella optimaalisella kulmalla varustettu aurinkosähköjärjestelmä ylittää kaupallisen kulman, mikä johtaa noin 4,8 prosentin lisäykseen sähköntuotannossa", tutkimusryhmä totesi. "Optimaalinen aurinkosähköasennuskulma laskee lumiolosuhteet huomioon ottaen, ja ero riippuu paikallisista sääolosuhteista vuosittain ja on jopa 7,8 astetta."
Lisäksi tieteellinen ryhmä havaitsi, että lumiolosuhteet alensivat sähköntuotannon olosuhteita 14,7%. He havaitsivat myös, että poistoaineiden käyttö voi parantaa aurinkosähkötehoa 0,1 %–2,3 %.
Heidän havainnot esiteltiin "Uusi optimaalinen aurinkosähkön asennuskulmamalli korkeilla leveysasteilla kylmillä alueilla historiallisten säätietojen perusteella," JulkaistuSovellettu energia.Tutkimuksen suorittivat tutkijat Ruotsin KTH:n kuninkaallisesta teknillisestä korkeakoulusta ja Ruotsin meteorologisesta ja hydrologisesta instituutista.
