Zohľadňujú vaše simulácie skutočné teplotné podmienky v mieste umiestnenia vašej fotovoltaickej elektrárne? Ak ako vstupné údaje používate súbory údajov o typickom meteorologickom roku (TMY), krátka odpoveď znie: „nie celkom“.
Hoci súbor údajov o typickom meteorologickom roku (TMY) nie je určený na zachytenie extrémnych udalostí, môže v ňom chýbať aj podmienky, ktoré sú dostatočne časté na to, aby ich mnohí ľudia považovali za „typické“.
Pri projekte fotovoltaickej elektrárne je dôležité správne zohľadniť teplotné podmienky, aby sa zabezpečila presnosť odhadovaných strát a aby komponenty elektrárne zvládli dodatočné tepelné zaťaženie.
Analýzou časových radov Solargis aj údajov Solargis TMY pre vzorovú lokalitu v blízkosti mesta Petrolina v brazílskom štáte Pernambuco ukazujeme, ako TMY v dlhodobom horizonte nesprávne reprezentuje vysoké teploty a ako to môže podkopať dôveru v fotovoltaický projekt a spôsobiť zbytočné riziká.
Teplota ovplyvňuje výkon fotovoltaického systému viacerými spôsobmi. Solárne fotovoltaické moduly nepremenia všetko slnečné žiarenie, ktoré absorbujú, na elektrickú energiu, a ich účinnosť klesá s rastúcou teplotou modulov.
Okrem toho, ak teploty prekročia stanovené prevádzkové limity, meniče môžu znížiť svoj výstupný výkon, čo je jav známy ako teplotné zníženie výkonu. Vyššie teploty tiež zvyšujú odporové straty v transformátoroch a kábloch, čo ďalej ovplyvňuje celkový výkon systému.
Súbor údajov TMY (typický meteorologický rok) je navrhnutý tak, aby pokrýval podmienky, ktoré sa na danom mieste vyskytujú s najväčšou pravdepodobnosťou. Vytvára sa výberom štatisticky najreprezentatívnejších intervalov z dlhodobých historických záznamov a ich zoskupením do jedného syntetického roka. V tomto procese výberové kritériá uprednostňujú slnečné žiarenie pred inými parametrami, ako je napríklad teplota.
V niektorých klimatických podmienkach sú vysoké teploty pomerne časté. Niektoré teplotné rozsahy však nemusia byť v súbore údajov TMY dostatočne zohľadnené, hoci podiel záznamov dosahujúcich takéto hodnoty môže byť pomerne významný. Tieto nedostatočne zastúpené situácie nazývame „slepá škvrna TMY“.
Problém spočíva v tom, že zhrnutie údajov z mnohých rokov do jedného roka predstavuje riziko pre elektráreň. Inými slovami, TMY nemusí reprezentovať dni, ktoré sú pre tepelné straty vašej fotovoltaickej elektrárne najdôležitejšie: tie, počas ktorých sa komponenty vašej fotovoltaickej elektrárne najviac zahrievajú.
Prípadová štúdia z Petroliny uvedená nižšie to ukazuje podrobnejšie. Vidíme, ako sa „slepá škvrna“ nachádza pri teplotách vzduchu nad 33 °C – 35 °C, kde TMY „skrýva“ najvyšší počet ekvivalentných hodín v porovnaní s inými prahovými hodnotami.
Ďalšia stránka „slepého miesta TMY“, ktorú stojí za to spomenúť: zhrnutie údajov z mnohých rokov do jedného roka úplne vylučuje možnosť zistiť očakávaný rozsah variability pre každý mesiac.
Tepelná strata je očakávaný a dobre známy efekt v prípade fotovoltaických elektrární prevádzkovaných v horúcom podnebí. Ak však vstupný súbor údajov prehliada pravdepodobnosť výskytu vysokých teplôt a ak nie je správne uvedený rozsah variability, dôsledky môžu vážne ovplyvniť dôveru zainteresovaných strán v projekt.
Z pohľadu developera to môže znamenať zistenie, že správy o výnosoch neodzrkadľovali skutočné prevádzkové podmienky a, čo je ešte horšie, že pri použití vhodnejších vstupných údajov by sa mohli prijať odlišné projektové rozhodnutia, vrátane kľúčových aspektov, ako sú technológia modulov, ventilácia montážnych konštrukcií a rozstupy medzi radmi. Z pohľadu investora to môže znamenať stratu dôvery v schopnosť projektu – a zapojených tímov – dosiahnuť sľúbené výnosy.
Po zistení nesprávneho uvedenia podmienok, ktoré určujú výkon fotovoltaickej elektrárne, môže byť potrebné prehodnotiť niektoré vstupné údaje pre návrh:
Ak overená výroba systematicky klesá pod očakávanú úroveň počas mesiacov s najhoršou tepelnou kombináciou, môže to tiež spôsobiť zbytočné zmluvné napätie:
Keď je hlavným vstupom simulácie TMY, namáhané situácie pri vysokých teplotách môžu v vypočítaných výsledkoch chýbať. Tieto nedostatočne zohľadnené situácie môžu spôsobiť rozdiely medzi očakávanými teplotnými stratami v správe o výnosoch a tým, čo zariadenie skutočne zažije.
Hoci sa výsledky využívajúce TMY môžu navzájom vyrušiť a nakoniec sa priblížiť k časovej sérii ročného priemeru, TMY vždy so sebou nesie riziko nesprávneho znázornenia vplyvu na namáhanie komponentov a zníženie výkonu. Navyše úplne zakrýva mesačný rozsah očakávaných strát, ktoré pomáhajú zainteresovaným stranám vyvážiť ich očakávania a podľa toho optimalizovať energetické zmluvy.
Dobrou správou je, že okrem zvýšenia povedomia o tomto probléme je dnes možné túto medzeru preklenúť pomocou simulačného softvéru, ktorý je schopný spracovať kompletný viacročný záznam, a nie len jeden reprezentatívny rok. Toto je už v dosahu pre developerov a certifikačné orgány.
Práca s lepším znázornením prevádzkových podmienok elektrárne otvára dvere k získavaniu lepšie navrhnutých fotovoltaických elektrární. Okrem toho presnejší výpočet strát vytvára lepší rámec pre navrhovanie zmlúv a prispôsobovanie očakávaní investorov a vlastníkov.
Chýbajú ani údaje, ani softvér: ide o metodickú aktualizáciu, ktorú odvetvie potrebuje na odstránenie medzier vo výpočtoch, ktoré ohrozujú dôveru vo fotovoltaické projekty.