Árnyékolási veszteségek részletes modellezése és vizsgálata napelemparkokban
A legelterjedtebb megújuló energiaforrást hasznosító technológiák egyike a fotovoltaikus napelem. A napelemes rendszerek teljesítménye az elmúlt 10 évben a harmincszorosára emelkedett világszerte. 2019 végén a napelemek összes beépített teljesítménye az egész Földön 627 GW volt. A legelterjedtebb napelemes rendszerek a földre telepített, párhuzamos sorokban elhelyezkedő napelem modulok. Ezen hagyományos rendszerek esetében a sorok egymásra vetett árnyéka számottevő veszteséget okoz a villamosenergia-termelésben. A veszteségek csökkentéséhez és a produktivitás növeléséhez bizonyos paramétereket optimalizálni szükséges, ilyen paraméterek a sortávolság, a tájolás, a napelemek dőlésszöge, az elhelyezkedés és a sztring elrendezések.
A napelemes rendszer villamosenergia-termelése részletesen, a sugárzások, árnyékolások cellánkénti számítások, valamint feszültség-áram karakterisztikák figyelembevételével modellezésre kerül. A modell meteorológiai adatokat használ, számítja a Nap pozícióját, a napelemeket érő sugárzás nagyságát, különböző árnyékolási, cellahőmérséklet, különböző napelemes és inverter számításokat tartalmaz, MATLAB környezetben készült PV_LIB eszköztár használatával. Egy esettanulmányon keresztül bemutatásra kerül a metódus gyakorlati alkalmazása, meghatározásra kerül az éves energiatermelés nagysága, valamint az árnyékolási és kábelveszteségek különböző elrendezések és sortávolságok esetében. Az alkalmazott árnyékolási modell Hay transzpozíciós tényezőjének módosításán alapszik, és összehasonlításra kerül egy egyszerűbb számítási formulával. Az egyszerű modell kisebb veszteséget prognosztizál, jelentősen alul becsüli azt, mely indokolja a pontosabb számítások szükségességét. Emellett a fotovoltaikus naperőművek esetében a napelem modellezése is kulcsfontosságú. Ebben az esetben is összehasonlításra kerül egy egyszerűsített modell a napelemek feszültség-áram karakterisztikáján alapuló modellel a pontosabb teljesítmény adatok meghatározása érdekében.
Összehasonlításra kerülnek az árnyékolásból adódó elektromos veszteségek különböző sztring elrendezések esetében. A sztringek kialakításakor szükséges figyelembe venni az inverter maximális munkapont követőinek számát, mivel ez is befolyásolja az elrendezés kialakítását és a termelés nagyságát. A dolgozat általános konklúziója az, hogy a legtöbb termelést elérő elrendezés az azonos magasságban lévő, azonos sztringbe kötött modulok. A napelemparkok szimulációjának pontosítása, valamint az árnyékoláshoz kapcsolódó paraméterek optimalizálása esetén alkalmazható a modell.
szerző
-
Varga Nóra
Energetikai mérnöki mesterképzési szak
mesterképzés (MA/MSc)
konzulens
-
Dr. Mayer Martin János
adjunktus, Energetikai Gépek és Rendszerek Tanszék
