Close
Uzysk energii z paneli fotowoltaicznych

Uzysk energii z paneli fotowoltaicznych

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.

współrzędne geograficzne mapa google uzysk energii elektrycznej

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:

Konfiguracja instalacji fotowoltaicznej

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.

Uzysk energii elektrycznej z instalacji fotowoltaicznej

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.

Uzysk energii - wyniki

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?

Kod źródłowy


Odnośniki

[1]. https://re.jrc.ec.europa.eu/pvg_tools/en/

[2]. Kąt nachylenia dachu – jak obliczyć i od czego zależy kąt nachylenia dachu? (extradom.pl)

[3]. https://faktysatakie.pl/kompas-w-telefonie-jak-poslugiwac-sie-kompasem-w-telefonie/

dr hab. inż., prof. Politechniki Częstochowskiej; zainteresowania: aspekty środowiskowe, gospodarowanie odpadami (praktyczne), danologia (hobbystycznie)

Leave a Reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *

Witryna wykorzystuje Akismet, aby ograniczyć spam. Dowiedz się więcej jak przetwarzane są dane komentarzy.