Pred dvoma rokmi búrka Uri spôsobila v Texase hlboké mrazy, ktoré spôsobili rozsiahle výpadky elektriny, ktoré postihli viac ako 4,5 milióna ľudí. Drastické zmeny teploty počas búrky nielenže znížili produkciu zemného plynu a zmrazili veterné turbíny v celom štáte, ale mali aj rozsiahly vplyv na solárne elektrárne.
Keď sa počas búrky zrútila sieť, mnohé fotovoltaické elektrárne neboli schopné po vypnutí obnoviť dodávku energie. Jedným z dôvodov bolo, že celkové napätie otvoreného obvodu (VOC) bolo vyššie ako rozsah jednosmerného rozbehového napätia ich striedačov - čo viedlo k problémom s výkonom a ovplyvnilo výkonové komponenty fotovoltických elektrární.
Búrka Uri pri spätnom pohľade poskytuje dôležitú lekciu pri navrhovaní solárnych projektov: Prístup k časovým radom solárnych údajov a využívanie informácií získaných z týchto údajov vo fáze návrhu solárneho projektu poskytuje informácie a významne posilňuje odolnosť solárneho projektu voči extrémnym poveternostným udalostiam spolu s prudkými zmenami teploty.
Obrázok 1: Teplota okolia (temp) od roku 1999 do roku 2021.
Os X: roky od 1999 do 2021, os Y: teplota od -15 °C do 40 °C.
Obrázok 2: Heatmap teploty okolia pre rok 2021. Tmavomodrá farba - extrémne negatívne poveternostné udalosti.
Farebná škála je v stupňoch Celzia.
Solargis Analyst zaznamenané teploty, ktoré počas búrky Uri klesli výrazne pod dlhodobé priemery a historické údaje, ako je vidieť na obrázkoch 1 a 2.
Údaje z časových radov v porovnaní so súbormi údajov TMY
Odborníci na striedače zdôraznili dôležitosť zohľadnenia extrémnych poveternostných podmienok pri navrhovaní konfigurácií fotovoltických systémov, aby sa zabezpečila spoľahlivosť systému a zabránilo sa výpadkom.
Zdôrazňujú, že extrémne poveternostné udalosti, ako je sneh, mrznúci dážď a nízke teploty, môžu spôsobiť vlhkosť vzduchu, čo môže mať za následok vypínanie striedačov a problémy s prepätím v dôsledku nižšej impedancie káblov a elektrických rozvodov.
Solárne články sú pritom citlivé na teplotu a môžu byť ovplyvnené extrémnymi poveternostnými podmienkami. Extrémne teploty sa však vo fáze návrhu solárneho projektu zvyčajne neberú do úvahy a odvetvie sa pri návrhu projektu naďalej spolieha na súbory údajov o typickom meteorologickom roku (TMY), čo spôsobuje slepé miesta v pevnosti návrhu a môže viesť k väčším finančným stratám, ako to bolo vidieť po búrke Uri.
Obrázok 3: Histogram teplôt v stupňoch Celzia: Zobrazený je histogram skutočných historických údajov (od roku 1999 do roku 2023) a súborov TMY (od Solargis Analyst).
Obrázok 3, prevzatý z Solargis Analyst, poukazuje na dôležitosť využívania presných údajov a nespoliehania sa príliš na scenáre TMY pri navrhovaní a plánovaní projektov solárnej energie. Výrazný kontrast medzi hodnotami teploty v týchto súboroch údajov - v čase búrky Uri - možno vidieť pri pohľade na zápornú časť grafu.
Percentuálny podiel týchto záporných hodnôt sa blíži k 0 %, čo ilustruje veľkosť odchýlok, ktoré sa môžu vyskytnúť počas extrémnych poveternostných podmienok, ako sú napríklad snehové búrky. Obrázok 3 jasne znázorňuje, že iba údaje časových radov presne zachytili udalosti s extrémne nízkou teplotou (uvedené v rámci zakrúžkovaných hodnôt), zatiaľ čo súbory údajov TMY nemohli takéto udalosti zohľadniť, pretože predstavujú iba typické pravdepodobnostné scenáre.
Rôzne odtiene jednotlivých farieb na obrázku 3, ktoré zodpovedajú jednotlivým súborom údajov, zvýrazňujú kumuláciu dátových bodov - pričom svetlejšie odtiene znamenajú nižšiu hustotu údajov. Tým sa opäť zdôrazňuje zriedkavosť takýchto hodnôt nízkych teplôt, ktoré možno pozorovať len prostredníctvom súborov časových radov.
Význam údajov časových radov pri navrhovaní projektov
Zistenia z obrázku 3 poukazujú na význam využívania presných viacročných údajov časových radov pre komplexnejšie pochopenie potenciálnych vplyvov extrémnych poveternostných udalostí na solárne energetické systémy.
Na posilnenie návrhu solárneho projektu proti takýmto udalostiam je veľmi dôležité študovať a používať presné údaje na prijímanie informovaných rozhodnutí, najmä počas ranej fázy návrhu projektov solárnej energie. Takýto postup pomáha určiť počet modulov, ktoré sa majú zapojiť do série a paralelne ku každému striedaču, a zabezpečiť, aby boli projekty postavené tak, aby odolali extrémnym poveternostným podmienkam.
Presné historické hodnoty teploty a ožiarenia sú tiež kľúčové pre analýzu trendov, predpovedanie scenárov a prijímanie informovaných rozhodnutí pri navrhovaní fotovoltických projektov. Využívanie pravdepodobnostných scenárov, analýza dlhodobých priemerných, maximálnych a minimálnych hodnôt údajov o teplote a ožiarení odomyká lepšie informované rozhodnutia a zabezpečuje, že solárny projekt je postavený tak, aby odolal extrémnym poveternostným a teplotným podmienkam.
Zistite viac o tom, ako môžu údaje, softvér a poradenské služby spoločnosti Solargis podporiť návrh projektu a odolnosť solárnych zariadení.
