We wpisie „Lokalizacyjnie, …” obiecałem, że przygotuję narzędzie do określenia uzysku energii elektrycznej z domowej instalacji fotowoltaicznej o nieco bardziej skomplikowanym schemacie. Co mam na myśli? Nie zawsze jest tak, że całość instalacji zwrócona jest w jedną stronę świata. Często sytuacja zmusza do podziału instalacji na kilka części, które są w stosunku do stron świata różnie położone, pod innym kątem do padającego promieniowania słonecznego, w dodatku część na dachu, część na gruncie, montowane na stałe lub na trakerze. Idąc jeszcze dalej moduły wykonane są w różnych technologiach, o różnej sprawności, mają inną wartość mocy znamionowej itd.
Jak zatem widać parametrów, które mogą wpływać na finalnie uzyskaną ilość energii elektrycznej z domowej instalacji fotowoltaicznej jest dość sporo. Skoro tak, to korzystanie z takiego narzędzia, jak choćby przedstawiony we wspomnianym wyżej wpisie, PVGIS [1] staje się lekko utrudnione.
Aby tą trudność pokonać można skorzystać z przygotowanego przeze mnie kodu uruchamiając go w środowisku Jupyter Notebook (na dole wpisu opis narzędzia) lub uruchomić Colaboratory i do niego skopiować zamieszczony niżej kod (plik można pobrać także z repozytorium GitHuba).
Zatem prześledźmy co mamy zrobić aby wykonać obliczenia. Na początek określamy położenie geograficzne naszej lokalizacji, czyli szerokość i długość geograficzną. Najprościej w tym celu skorzystać np. z Google Maps znajdując właściwe miejsce, i następnie wywołując dla niego prawnym klawiszem myszy menu podręczne. W pierwszej linii mamy informację o współrzędnych naszej lokalizacji. Pierwsza wartość to szerokość geograficzna, druga to długość.
Odczytane wartości kopiujemy odpowiednio do pola szerokość geograficzna i długość geograficzna.
W dalszej części określamy parametry instalacji. Przygotowane narzędzie umożliwia dodanie do czterech części, ale prosta modyfikacja kodu pozwala na dowolną rozbudowę instalacji o kolejne składowe. Pola identyfikujące parametry wydzielonej części instalacji przedstawiono poniżej.
- Zmienna Nazwa przechowuje nazwy części instalacji celem ich identyfikacji.
- Zmienna Kąt nachylenia określa kąt, podany w stopniach, nachylenia instalacji względem poziomu. Można go znaleźć w projekcie instalacji, projekcie domu o ile montaż odbywa się na dachu czy własnoręczne go wyznaczyć z ogólnodostępnych wskazówek [2]
- Zmienna Azymut określa położenie części instalacji względem kierunku świata. Praktycznie każdy smartfon wyposażony jest w kompas [3]. Z jego pomocą można ustalić azymut. Pamiętać jedynie należy że kierunkowi południe przypisana jest wartość zero, zatem jeżeli będziemy odchylać się w kierunku wschodnim wartość będzie ujemna (dla wschodu wartość azymutu wynosi -90), a jeżeli na zachód wartość będzie dodatnia (dla zachodu azymut wynosi 90)
- Zmienna Ilość paneli określa ilość paneli fotowoltaicznych tego samego rodzaju i tej samej mocy znamionowej. Jeżeli zostawimy wartość 0 w tym polu ta część instalacji nie bierze udziału w obliczeniach uzysku energii.
- Zmienna Moc panelu określa moc znamionową w kW pojedynczego panelu w części instalacji
- Zmienna Technologia określa rodzaj technologii, w której wykonany jest panel fotowoltaiczny. Najczęściej będzie to ‘crystSi’ identyfikując panele pierwszej generacji wykonane w technologii krzemu krystalicznego.
- Zmienna Montaż określa sposób montażu części intalacji. Dostępne są dwie opcje, opcja ‘free’ określa montaż na gruncie podczas gdy ‘building’ na dachu budynku.
Przykładowa konfiguracja dla instalacji składającej się z dwóch części montowanej na dachu budynku, w której część ulokowana jest w kierunku wschodnim, a część w kierunku zachodnim wygląda następująco:
Tak przygotowana konfiguracja wykorzystywana jest przez funkcję get_data_for_pv_installation, która dla każdej wydzielonej części wykorzystuje metodę pvlib.iotools.get_pvgis_hourly z biblioteki pvlib-python do obliczeń uzysku energii. Metodę get_pvgis_hourly opisałem we wpisie „Lokalizacyjnie, …”
Efektem końcowym jest wyznaczenie możliwego do uzyskania efektu w postaci wytworzonej energii elektrycznej z naszej instalacji.
Przykład
Celem porównania obliczonych wartości z wartościami uzyskanymi z rzeczywistej instalacji przeprowadziłem analizę własnej instalacji fotowoltaicznej składającej się z 20 modułów Jinko Solar o mocy 275 W każdy. Dziesięć modułów przypada na wschód (azymut -85), drugie dziesięć na zachód (azymut 105). Instalacja położona jest na dachu budynku o kącie nachylenia 38 stopni. Rezultat uzysku energii z instalacji w poszczególnych miesiącach oraz jako wartość skumulowaną przedstawiono na poniższym wykresie.
Kształt rzeczywistego i obliczonego rozkładu miesięcznego uzysku energii z instalacji jest praktyczne tożsamy. Oczywiście występują różnice. W okresie zimowym na korzyść wartości obliczonych, w pozostałej części roku na korzyść wartości rzeczywistych z instalacji. Średni miesięczny uzysk energii w przypadku obliczeń wyniósł 380 kWh, podczas gdy w rzeczywistości wartość ta wyniosła 398 kWh. Łącznie, według obliczeń instalacja powinna wytworzyć 4556 kWh, a wytworzyła 4779 kWh. Różnica zatem jest rzędu 5% na korzyść uzyskanej rzeczywiście z instalacji energii.
A jak sytuacja przedstawia się u Państwa? Jaka jest różnica pomiędzy wartościami rzeczywistymi a obliczonymi?
