Photovoltaik Ertragsprognose: Die Vorhersage der Energieproduktion spielt eine entscheidende Rolle bei der Planung und Installation von Photovoltaik-Anlagen. In dieser Untersuchung werden fünf kostenlose und kommerzielle Softwaretools zur Prognose der Photovoltaik-Energieerzeugung bewertet: RETScreen, Solar Advisor Model (SAM), PVGIS, PVSyst und PV*SOL. Die Bewertung beinhaltet einen Vergleich von monatlichen und jährlichen Prognosedaten zur Einspeisung in das nationale Stromnetz mit tatsächlichen Felddaten, die von drei realen PV-Anlagen gesammelt wurden. Alle Systeme befinden sich in Kastilien und León (Spanien) und verfügen über drei verschiedene Neigungssysteme: feste Montage, horizontale Achsenverfolgung und zweiachsige Verfolgung.
Für die Analyse wurden Betriebsdaten der letzten 12 Jahre von 2008 bis 2020 herangezogen. Obwohl die kommerziellen Softwaretools benutzerfreundlicher waren und ihre Installation ausführlich beschrieben werden konnte, waren ihre Ergebnisse nicht signifikant überlegen. Im globalen Gesamtvergleich ergaben sich über das ganze Jahr hinweg schlechte Schätzungen, da Überschätzungen durch unterschätzte Ergebnisse ausgeglichen wurden. Diese Tatsache spiegelte sich in den monatlichen Ergebnissen wider: Die Software lieferte in den kälteren Monaten Überschätzungen, während die Modelle in den wärmeren Monaten genauere Schätzungen zeigten. In den meisten Fällen lag die Abweichung bei der jährlichen Analyse unter 10 %. Die Genauigkeit der Software wurde jedoch verringert, wenn die Komplexität der zweiachsigen Solarverfolgungssysteme die feste Montage ersetzte.
Photovoltaik Ertragsprognose -Software
1.Einleitung:
Die Umweltverpflichtungen, die von europäischen Ländern eingegangen wurden, erfordern die drastische Reduzierung von Treibhausgasemissionen, die Senkung des Energieverbrauchs in öffentlichen und Wohngebäuden sowie die verstärkte Integration erneuerbarer Energien. Photovoltaik (PV) ist eine erneuerbare Energiequelle, die sich schnell entwickelt hat und heute eine ausgereifte und wirtschaftlich wettbewerbsfähige Technologie ist.
Die Prognose der Energieproduktion von PV-Systemen ist entscheidend für die kontinuierliche Stromversorgung und erfordert spezielle Softwaretools. Die Evaluierung von PV-Simulationssoftware zeigt, dass kommerzielle und kostenlose Tools vergleichbare Ergebnisse liefern. Die Genauigkeit dieser Tools variiert je nach System und Modellierung.
Einige Studien haben die Leistung von PV-Tools anhand realer Produktionsdaten bewertet. Die Ergebnisse zeigten, dass die meisten Tools tendenziell die von den PV-Modulen empfangene Sonnenstrahlung überschätzen, aber die tatsächliche elektrische Energieproduktion deutlich unterschätzen. Unterschiedliche Softwaretools wiesen unterschiedliche Genauigkeiten auf, wobei einige Tools konservative Ergebnisse lieferten, während andere genauere Vorhersagen ermöglichten.
Insgesamt sind PV-Simulationssoftwaretools wichtig für die Planung und den Betrieb von PV-Systemen, aber ihre Genauigkeit kann je nach System und Modell variieren. Es ist entscheidend, die richtigen Tools basierend auf den spezifischen Anforderungen und Parametern zu wählen, um genaue Vorhersagen zur Energieproduktion zu ermöglichen.
2. Methodik
In dieser Arbeit werden fünf verschiedene Software-Photovoltaikmodelle untersucht und bewertet: Photovoltaic Geographical Information System (PVGIS), PVsyst, RETScreen, PV*SOL und System Advisor Model (SAM). Die Schätzungen zur Wechselstrom-Energieerzeugung jedes Softwarepakets wurden mit den tatsächlichen Daten zur Wechselstrom-Energieerzeugung von drei verschiedenen Arten von PV-Anlagen verglichen. Tabelle 1 beinhaltet einen Vergleich der Hauptfunktionen jedes Programms, ob Solarstrahlungsdatenbanken verwendet werden können, sowie Produktbibliotheken (PV-Modul und Wechselrichter), die Anzahl der erforderlichen Parameter, die Schwierigkeit bei der Verwendung der Software und die Anzahl der berechneten Ergebnisse, Schattenmodellierung, elektrische Verluste und Lizenzkosten.
Einer der größten Vorteile dieser Programme besteht darin, dass Vorstudien zur Machbarkeit von PV-Projekten durchgeführt werden können, noch bevor das Design der PV-Anlage vollständig entwickelt ist. Das Hauptziel dieser Art von Studie besteht darin, die erzeugte Energie mit einer geringen Anzahl bekannter Parameter abzuschätzen. Obwohl das Kraftwerk in einigen dieser Programme detailliert beschrieben werden kann, liegt der Schwerpunkt des Vergleichs in dieser Studie auf einer Vorstudie, bei der nur wesentliche Parameter definiert wurden: Standort, Art der Solar-Tracking-Technologie, installierte Leistung, Anzahl der Module sowie Effizienz und Spitzenleistung des PV-Moduls und Wechselrichters. Die Parameter jeder Station sind in Tabelle 2 zusammengefasst.
Alle anderen Parameter, wie z. B. Leitungs- und Schattenverluste, können je nach Bedarf als Standardparameter oder mit den empfohlenen Standardwerten des Softwarehandbuchs eingestellt werden. Alle Modelle implementieren unterschiedliche Klimadatenbankoptionen, entweder online oder integriert, sodass die von jedem Programm empfohlene Option ausgewählt und verglichen wurde, wenn verschiedene Optionen verfügbar waren.
3. Wie berechnet man den Solar-PV-Ertrag?
So können Sie den jährlichen Solarenergieertrag einer Photovoltaikanlage berechnen
Generell wird die Formel E = A x r x H x PR verwendet, um die Stromerzeugung einer Photovoltaikanlage abzuschätzen. Beispiel: Der Solarpanel-Ertrag eines PV-Moduls von 250 Wp mit einer Fläche von 1,6 m² beträgt 15,6 %.
E steht für die Energie (kWh), A ist die Gesamtfläche des Moduls (m²), r ist der Ertrag des Solarmoduls (%), H ist die jährliche durchschnittliche Sonneneinstrahlung auf geneigte Module und PR steht für das Leistungsverhältnis, das konstant für Verluste ist (im Bereich von 0,5 bis 0,9, Standardwert = 0,75). Der Ertrag des Solarpanels r ergibt sich aus dem Verhältnis der elektrischen Leistung (in kWp) eines Solarpanels zur Fläche des Panels. Beispiel:
Der Solarpanel-Ertrag eines PV-Moduls von 250 Wp mit einer Fläche von 1,6 m² beträgt 15,6 %. Es ist wichtig zu beachten, dass dieser Nennwert für Standardtestbedingungen (STC) angegeben ist: Strahlung = 1000 W/m², Zelltemperatur = 25 °C, Windgeschwindigkeit = 1 m/s, AM = 1,5. Die Einheit der Nennleistung des Photovoltaikmoduls wird unter diesen Bedingungen als “Watt-Peak” bezeichnet (Wp oder kWp = 1000 Wp oder MWp = 1000000 Wp).
Sie müssen nun die jährliche globale Einstrahlung auf Ihre PV-Module mit der spezifischen Neigung und Ausrichtung bestimmen, um H zu berechnen. PR bewertet die Qualität einer Photovoltaikanlage, da es die Leistung der Anlage unabhängig von der Ausrichtung und Neigung des Panels angibt. Es berücksichtigt alle Verluste, die von der Größe der Anlage, der verwendeten Technologie und dem Standort abhängen. Der erzeugte Gleichstrom unterliegt einer Reihe von Verlusten, bevor er schließlich in Wechselstrom umgewandelt und von uns genutzt werden kann.
