Bepaal nauwkeurig de energieopbrengst van bifaciale zonnepanelen

- Jul 02, 2020-

Bron: eedesignit


Accurately Determine Energy Yield Of Bifacial Solar Modules


De hoge precisie vanhet nieuwe simulatieraamwerk in vergelijking met bestaande benaderingen komt voort uit het feit dat het raamwerk niet alleen de energieopbrengst van de individuele cellen en modules berekent op basis van lokale en variërende meteorologische omstandigheden, maar ook rekening houdt met de dubbelzijdige verlichting en de manier waarop het is beïnvloed door modulekaders, de geometrie van systeemcomponenten en variërende albedo.


Om de implementatie van geavanceerde optische simulaties (met behulp van ray-tracing) op systeemniveau mogelijk te maken, werd er ook speciale zorg besteed aan het optimaliseren van de computationele stroom: ondanks het verstrekken van meer gedetailleerde en nauwkeurige informatie, komt imec's oplossing qua snelheid overeen met concurrenten.


Bifaciale PV-systemen kunnen jaarlijks met weinig of geen extra kosten vijf tot 20% meer elektriciteit opwekken dan hun traditionele monofaciale tegenhangers. Door dit voordeel winnen bifaciale PV-installaties marktaandeel. De beperkingen van de huidige simulatietools om hun verwachte energieopbrengst nauwkeurig te bepalen, kunnen verdere uitrol echter belemmeren.


Hoewel de bestaande commerciële simulatietools en benaderingen voor energieopbrengst die worden gebruikt voor het ontwerp van PV-centrales steeds preciezer zijn geworden voor standaard monofaciale silicium zonnepanelen, bevatten hun schattingen voor bifaciale systemen nog steeds hoge foutmarges.


Het berekenen van de energieopbrengst van bifaciale zonnepanelen is uitdagender omdat de energieopwekking uit aan de achterkant opgevangen licht afhangt van vele variabelen die moeilijk te bepalen zijn en overdag kunnen variëren, zoals zelfschaduw, plantgeometrie, montagestructuur, grond albedo (= het percentage zonlicht dat door de grond wordt gereflecteerd naar de achterkant van de PV-module).


Bovendien veroorzaakt niet-uniformiteit in achterverlichting verschillende totale energieopwekking op moduleniveau en bijgevolg elektrische misaanpassingsverliezen op stringniveau. Dit betekent dat de stringconfiguratie ook een rol speelt in de wereldwijde energieopbrengst van zonne-energiecentrales.


Philip Pieters, Business Development Director bij imec / EnergyVille, verklaarde: “Het feit dat we werken aan een oplossing die de energieopbrengst van zowel individuele bifaciale panelen als complete systemen nauwkeurig kan voorspellen, is niet alleen belangrijk vanaf een R GG-versterker; D-punt maar we verwachten dat het de implementatie van bifaciale modules in het veld zal stimuleren, waardoor de prijs van groene energie verder zal dalen.


“Aangezien de huidige voorspellingsinstrumenten voor energieopbrengst voor bifaciale technologie niet zo nauwkeurig zijn, hebben investeerders geen goed beeld van hun investeringsrendement, waardoor ze aarzelen om de stap te nemen. We bevinden ons momenteel in de laatste validatiefase van ons simulatieraamwerk. Als het eenmaal volledig beschikbaar is, zal het ontwikkelaars van PV-installaties meer vertrouwen geven in de haalbare bifaciale winst, waardoor het gemakkelijker wordt om bifaciale energiecentrales te financieren. ”


Eszter Voroshazi, R& D Manager van PV-modules en -systemen bij imec / EnergyVille, voegde toe: “Een belangrijke prestatie is dat onze tool in staat zal zijn om de energieopbrengst van een volledig systeem te berekenen, met behoud van een lage foutmarge van&Het is; 5% (dagelijkse RMSE), zelfs in complexe scenario's en met hoge berekeningssnelheid.


"De impact van technologische en systeemconfiguratiedetails op de niet-uniformiteit aan de achterkant van de modules heeft een verrassend belangrijk effect en kan tot 40% grote verliezen veroorzaken als gevolg van een verkeerde combinatie tussen modules. Daarom streven we naar de verdere ontwikkeling van onze simulaties het combineren van een op fysica gebaseerde aanpak met krachtige computatietechnieken. Ons uiteindelijke doel is om de bifaciale winst op module-, string- en systeemniveau met hoge precisie te berekenen en op langere termijn een multi-objectief en geautomatiseerd ontwerptool voor PV-centrales mogelijk te maken. ”


Het nieuwe simulatiekader van Imec werd reeds gevalideerd op moduleniveau bij EnergyVille, een samenwerking tussen de Vlaamse onderzoeksinstituten KU Leuven, VITO, imec en UHasselt op het vlak van duurzame energie en intelligente energiesystemen, en in samenwerking met Kuwait University. Nu is het raamwerk klaar om gevalideerd te worden op grootschalige installaties in reële omstandigheden en in verschillende klimaten over de hele wereld.


"Nu het net verandert en het aandeel van hernieuwbare energie in de wereldwijde energieproductie snel toeneemt, zullen nauwkeurige schattingen en simulaties van de energieopbrengst steeds belangrijker worden", besluit Pieters.