Szacowanie wydajności instalacji fotowoltaicznej: kompleksowy przewodnik po doborze systemu

Na początek, aby uzyskać całkowitą kWh energii, którą musisz wygenerować, musisz to zrobić dla użytkownika, dla którego V2 będzie projektować system fotowoltaiczny. Należy rozpocząć analizę zużycia energii przez użytkownika w czasie, aby można było zobaczyć, jakie jest jego miesięczne i roczne zużycie energii elektrycznej. Będziesz musiał mieć te dane pod ręką, aby określić, jaką część całkowitego obciążenia użytkowników V2 zaprojektuje system fotowoltaiczny do zapewnienia w oparciu o ich bieżące wzorce zużycia i procent ich całkowitego obciążenia, jaki V2 projektuje system fotowoltaiczny. Przy obliczaniu projektu systemu fotowoltaicznego należy również wziąć pod uwagę fizyczne ograniczenia lokalizacji.

Podczas projektowania systemu fotowoltaicznego wydajność instalacji dla różnych typów dachów można łatwo określić poprzez różne dostępne układy materiałów i konstrukcji, aby umożliwić różne typy montażu, które wpływają na liczbę paneli słonecznych, które można zainstalować na metr kwadratowy.

Instalacje na dachach płaskich

Systemy montażu na dachach płaskich stwarzają zarówno wyjątkową szansę, jak i wyzwanie, jeśli chodzi o projektowanie instalacji fotowoltaicznej na płaskim dachu. Konstrukcje z płaskim-dachem spotyka się głównie w budynkach komercyjnych, a coraz większa liczba współczesnych budynków mieszkalnych również posiada tę cechę konstrukcyjną. Montaż na płaskim-dachu pozwala na elastyczną orientację paneli; jednakże systemy montażowe spowodują niższą ogólną wydajność instalacji ze względu na wymagania projektowe.

Typowa wydajność: około 70 watów na metr kwadratowy

Historyczny poziom referencyjny dla-płaskich dachów fotowoltaicznych-dla płaskich dachów wynoszący 70 W/m² opiera się na kilku czynnikach funkcjonalnych. Po pierwsze, ponieważ systemy montażowe na płaskim dachu zazwyczaj wymagają podsypki lub obciążonych podstaw, aby utrzymać panele zakotwiczone na płaskiej powierzchni bez penetracji membrany dachowej, powierzchnia zajmowana przez te systemy montażowe będzie miała wpływ na gęstość paneli zamontowanych na płaskim dachu. Po drugie, aby zapobiec-samozacienieniu paneli instalowanych na płaskiej powierzchni przy montażu pod kątem (zwykle 10–15 stopni), należy zachować wystarczający odstęp, aby przedni rząd paneli nie zacieniał tylnego rzędu paneli w danym układzie zainstalowanym na płaskim dachu. Dlatego te dwa czynniki znacznie obniżają efektywną gęstość upakowania instalacji-z płaskim dachem w porównaniu z teoretyczną gęstością upakowania.

Ponadto instalacje na płaskim-dachu muszą zapewniać ścieżki dostępu konserwacyjnego, aby wszystkie elementy systemu fotowoltaicznego były dostępne na potrzeby konserwacji. Ponadto należy wziąć pod uwagę odchylenia od krawędzi dachu, na którym instalowany jest system fotowoltaiczny, aby zachować zgodność z lokalnymi przepisami budowlanymi. Ponadto na dachu będą wolne przestrzenie dla istniejącego sprzętu mechanicznego, który został zainstalowany (systemy HVAC i/lub wentylatory wyciągowe). Ze względu na wszystkie te rozważania maksymalna dopuszczalna gęstość praktyczna systemu fotowoltaicznego będzie wynosić około 70 W/m².

Dachy skośne i kolorowe ze stali

Dachy skośne, szczególnie te zbudowane z kolorowej blachy stalowej (powszechnie znane jako dach metalowy lub dach z blachy falistej), charakteryzują się różnymi właściwościami montażowymi, które zazwyczaj pozwalają na większą gęstość upakowania.

Typowa wydajność: około 100 watów na metr kwadratowy

Większa wydajność na metr kwadratowy dachów ze stali kolorowej wynika z kilku korzystnych czynników. Dachy te zazwyczaj umożliwiają bezpośrednie przymocowanie szyn montażowych do pokrycia dachowego za pomocą obróbki blacharskiej i uszczelek, eliminując potrzebę stosowania odstępów pod balastem. Panele można montować równolegle do powierzchni dachu (lub z niewielkim przesunięciem w celu wentylacji), zgodnie z istniejącym nachyleniem dachu. Taka konfiguracja maksymalizuje wykorzystanie powierzchni, ponieważ panele można układać w sposób ciągły na dostępnej powierzchni.

Co więcej, dachy ze stali kolorowej często mają prostszą geometrię z mniejszą liczbą przeszkód niż dachy płaskie, co pozwala na bardziej ciągłe układy paneli. Charakterystyka konstrukcyjna metalowych pokryć dachowych zazwyczaj zapewnia również niezawodne punkty mocowania i rozkład obciążenia systemu fotowoltaicznego.

Chociaż typ dachu stanowi punkt wyjścia do oszacowania nośności, w ostatecznych obliczeniach należy wziąć pod uwagę kilka dodatkowych czynników:

Profil ładowania użytkownika

Tworzenie profilu zachowań konsumpcyjnych konsumenta nie odbywa się wyłącznie na podstawie całkowitego rocznego zużycia, ale także inne czynniki, takie jak czas użytkowania, sezonowość i przewidywane przyszłe obciążenie, będą miały wpływ na ogólny rozmiar systemu. W związku z tym odbiorca o wyższym zużyciu w ciągu dnia może mieć wielkość systemu bliższą jego szczytowemu obciążeniu, podczas gdy odbiorca mierzony netto prawdopodobnie zoptymalizuje swój rozmiar pod kątem całkowitej mocy systemu fotowoltaicznego w ujęciu bardziej rocznym (w porównaniu do bezpośredniego zużycia) niż pod kątem zużycia szczytowego.

Wydajność komponentów

Wydajność wybranych modułów fotowoltaicznych będzie miała bezpośredni wpływ na ilość energii, jaką można wygenerować na określonym obszarze. Ogólnie rzecz biorąc, panele o wyższej wydajności (takie jak monokrystaliczne i niektóre nowe technologie) będą wytwarzać więcej watów/m2, ostatecznie zapewniając większy efektywny rozmiar na tym samym obszarze. Jednakże podczas analizy należy wziąć pod uwagę koszt paneli o wyższej wydajności w porównaniu z panelami o niższej wydajności.

Analiza cieniowania

Żadne oszacowanie wydajności nie jest kompletne bez dokładnej analizy zacienienia. Pobliskie drzewa, sąsiednie budynki, elementy architektoniczne, a nawet przyszłe plany budowy mogą znacząco wpłynąć na powierzchnię użytkową dachu. Nowoczesne oprogramowanie do projektowania zawiera narzędzia do analizy odcieni, które pomagają projektantom określić optymalne rozmieszczenie paneli i uniknąć obszarów, które nieproporcjonalnie wpływałyby na wydajność systemu.

Lokalne przepisy i wymagania dotyczące mediów

Zasady dotyczące przyłączania do sieci, przepisy budowlane i przepisy dotyczące zagospodarowania przestrzennego mogą nakładać dodatkowe ograniczenia na wydajność systemu. Niektóre jurysdykcje ograniczają rozmiar systemu w stosunku do przepustowości przyłącza, podczas gdy inne mają szczególne wymagania dotyczące cofnięcia krawędzi dachu, kalenic i wgłębień, które wpływają na powierzchnię użytkową.

Względy estetyczne i przyszła elastyczność

Dla wielu właścicieli nieruchomości liczy się efekt wizualny instalacji fotowoltaicznych. Być może projektanci będą musieli ułożyć panele według określonych wzorów lub zachować pewne niepowodzenia, aby osiągnąć harmonię architektoniczną. Ponadto planowanie przyszłej rozbudowy lub integracji akumulatorów może mieć wpływ na początkowe decyzje dotyczące pojemności.

W praktyce szacowanie wydajności systemu fotowoltaicznego przebiega w sposób systematyczny:

Ocena witryny: Fizyczna kontrola dachu, w tym pomiary, ocena konstrukcji i identyfikacja przeszkód

Ocena zasobów słonecznych: analiza lokalnych danych dotyczących promieniowania słonecznego i-specyficznych dla danego miejsca warunków zacienienia

Analiza obciążenia: Przegląd historycznych rachunków za media i dyskusja na temat przyszłych celów energetycznych

Obliczanie pojemności początkowej: Zastosowanie współczynników gęstości (takich jak wytyczne 70-100 W/m²) w celu wygenerowania wstępnych szacunków

Udoskonalenie projektu systemu: Szczegółowy układ wykorzystujący oprogramowanie do projektowania w celu optymalizacji rozmieszczenia paneli i sprawdzenia wydajności

Symulacja wydajności: Modelowanie oczekiwanej produkcji energii w oparciu o ostateczny projekt

Optymalizacja iteracyjna: Dostosowanie projektu w celu zrównoważenia celów produkcyjnych z ograniczeniami budżetowymi

Moc, jakiej możesz oczekiwać od instalacji fotowoltaicznej, szacowana jest zarówno metodami naukowymi, jak i kreatywnymi, w oparciu o Twoją wiedzę techniczną, doświadczenie w pracy z klientami indywidualnymi i zrozumienie potrzeb klientów. Najlepszym miejscem na rozpoczęcie jest zastosowanie ustalonych wytycznych wynoszących około 70 W/m2 dla dachów płaskich i około 100 W/m2 dla dachów ze stali kolorowej; jednakże dokładne oszacowanie rzeczywistego rozmiaru systemu będzie uwzględniać dowolną liczbę innych czynników, które mają wpływ na konkretną lokalizację.

Ewolucja branży fotowoltaicznej i wprowadzenie bardziej wydajnych technologii modułów, innowacyjnych systemów montażu i zaawansowanych narzędzi projektowych prawdopodobnie z czasem zmienią te standardy gęstości. Pomimo potencjalnej zmiany standardów gęstości, przy obliczaniu dokładnego rozmiaru systemu obowiązuje ta sama podstawowa zasada: przy określaniu szacowanej zdolności wytwarzania energii słonecznej z systemu należy zachować równowagę pomiędzy ilością energii, której użytkownik będzie potrzebował podczas pracy, a ilością obszaru fizycznego, który może wesprzeć produkcję tej energii. Ostatecznie doprowadzi to do zaprojektowania i zbudowania systemów fotowoltaicznych, które wytwarzają energię słoneczną, zapewniają maksymalną wartość przez cały okres użytkowania systemu i ostatecznie wspierają przejście w przyszłość zrównoważoną energetycznie.

Każdy, kto pracuje nad projektem instalacji fotowoltaicznej, musi nauczyć się dokładnego szacowania wydajności; ten podstawowy zestaw umiejętności ma kluczowe znaczenie dla opracowania udanych projektów, które spełnią oczekiwania dotyczące wydajności, a jednocześnie będą zgodne ze wszystkimi obowiązującymi lokalnymi kodeksami i przepisami oraz zapewnią znaczący wkład w rozwój zrównoważonych systemów energetycznych.