Необходимость перехода на возобновляемые источники энергии, такие как ветер и солнечная энергия, как никогда актуальна. По мере того, как медленно перекрывают газовый кран, электричество дорожает все больше и больше, а последствия потепления климата становятся болезненно заметными, все больше людей обзаводятся солнечными батареями.

Рабочие характеристики солнечных батарей были тщательно протестированы в лаборатории. Но действительно ли эти фотоэлектрические системы выполняют то, что обещают? Исследователь Бин Мэн решил протестировать солнечные батареи в реальных условиях. Он обнаружил, что в среднем производительность протестированных фотоэлектрических систем на 6 процентов ниже ожидаемой. Мы поговорили с Мэн, чтобы узнать, что происходит.

В Нидерландах каждое пятое домохозяйство уже имеет фотоэлектрические панели (PV), установленные на крышах, что делает эту страну европейским лидером по установленной мощности солнечной энергии на душу населения.

Прежде чем люди решат установить солнечные панели на своих крышах, часто тратя тысячи евро, они хотят знать, сколько энергии они будут генерировать. Точная оценка доходности подскажет им, сколько лет потребуется, чтобы окупить их драгоценные инвестиции. Правильные прогнозы также важны для производителей фотоэлектрических систем. Они обычно предоставляют гарантии на свой продукт и не хотят сталкиваться с множеством претензий со стороны своих клиентов.

На практике, однако, оценки урожайности часто основаны на стандартных условиях испытаний, которые не учитывают точную ситуацию на местности. Фактическая производительность часто не соответствует ожиданиям людей из-за различий в солнечном излучении, тепловом воздействии, грязи, затенении и деградации модуля.

Проверка эффективности на земле

Чтобы получить более точное представление о фактической эффективности фотоэлектрических систем, к.т.н. Кандидат Бин Мэн из исследовательской группы Building Performance в отделе искусственной среды связался с MorgenWonen, дочерью голландской строительной компании VolkerWessels.

За последние годы компания Morgen Wonen построила сотни сборных домов по всей территории Нидерландов, часть из которых оборудована солнечными панелями. Поскольку и дома, и панели стандартизированы, исследователю была предоставлена ​​уникальная возможность сравнить эффективность 256 идентичных бытовых фотоэлектрических систем на 19 объектах как в одинаковых, так и в разных условиях.

«Это позволило мне не только оценить разницу между обещанной и фактической эффективностью, но и выяснить, чем именно вызвана эта разница», — говорит Мэн. Всего исследователь рассмотрел пять факторов: местоположение, ориентацию по солнцу, сезонные колебания, ясность неба и старение.

Влияние маскировки

«Первое, что я увидел из своего анализа, это то, что фактическая производительность не соответствует тому, что обычно предсказывает имитационные модели. Фактически, мы обнаружили 6-процентную разницу с ожидаемой производительностью! Это означает, что продавцы фотоэлектрических систем склонны переоценивать эффективность. фотоэлектрических систем на крыше в типичных голландских жилых районах».

«Это не только плохие новости для клиентов, но и проблемы для производителей и установщиков, если неспособность обеспечить ожидаемую производительность приведет к нарушению контракта», — говорит Мэн.

Чтобы выяснить, что происходит, исследователь рассмотрел отдельные факторы. «Мы быстро увидели, что стандартные оценки, как правило, не учитывают влияние маскирования на производительность. Это относится к количеству непрямого света, падающего на фотоэлектрическую систему, и зависит от доли неба, видимой панелями. Даже в пригородных районах, там, где высотные здания редки, блокирование рассеянного излучения неба имеет тенденцию значительно снижать эффективность фотоэлектрических систем».

Улучшение имитационных моделей

Так что же означают эти выводы для потенциальных покупателей и продавцов фотоэлектрических систем? Одно из очевидных решений — сначала протестировать панели в реальных условиях, а не просто доверять оценкам моделирования в идеальных условиях.

«Я оценил влияние тестирования панелей в течение одного месяца в разгар лета. Мы уже смогли сократить относительную погрешность обычных имитационных фотоэлектрических моделей почти вдвое, почти на пять процентных пунктов», — говорит Мэн.

Исследователь признает, что это может быть непрактичным решением для многих новых покупателей. Тем не менее, он надеется, что тестирование в реальных условиях поможет улучшить существующие имитационные модели, чтобы будущие покупатели могли получать более точные оценки эффекта маскировки без предварительной их установки.

Это также поможет производителям, которые хотят быть уверенными в своих заявлениях. Это будет частью будущих исследований.

Устаревшие системы

Еще одна группа, которая может извлечь выгоду, — это нынешние владельцы фотоэлектрических систем, — говорит Роэл Лунен, руководитель Meng, вместе с Яном Хенсеном.

«Многие люди, как правило, забывают о своих панелях после их установки. Они не могут регулярно проверять свое приложение на телефоне и не знают, когда панели перестают работать. Регулярные проверки этих устаревших систем с использованием утвержденных тестов могут помогите этим пользователям».

«Они также могут использовать данные, чтобы решить, когда заменить свои панели. Стандартный срок службы фотоэлектрических систем оценивается примерно в 25 лет, но мы не знаем наверняка. Наличие данных о производительности в режиме реального времени может помочь информировать пользователей о оптимальное время замены. Не слишком поздно, но и не слишком рано, учитывая воздействие бывших в употреблении солнечных панелей на окружающую среду . Мы хотим использовать их до тех пор, пока они хорошо работают», — говорит Лунен.

Исследование было опубликовано в журнале Applied Energy.