Honlapunk alsó tartalma 1360*768 pixel
képernyőfelbontásnál kisebb érték esetén
a görgetősáv használatával érhető el.

Lapszámok

Kérjük válasszon
2016

2016 5. szám

Hozzászólások

Napelemek árnyékmaszkjának szerkesztése termelési adatok és mért, illetve számított globálsugárzás alapján

Még nem érkezett hozzászólás!

részletek »

Dr. Horváth Miklós PhD - Dr. Csoknyai Tamás PhD

Napelemek árnyékmaszkjának szerkesztése termelési adatok és mért, illetve számított globálsugárzás alapján

Dr. Horváth Miklós PhD

egyetemi adjunktus
Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem, Gépészmérnöki Kar, Épületgépészeti és Gépészeti Eljárástechnika Tanszék

Dr. Csoknyai Tamás PhD

egyetemi docens, tanszékvezető
Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem, Gépészmérnöki Kar, Épületgépészeti és Gépészeti Eljárástechnika Tanszék; az MMK Épületenergetikai Szakosztály elnöke

Absztrakt

Napelemes rendszerek esetén a napelemek termelését számos paraméter befolyásolja. A termelhető energia mennyisége elsősorban a földrajzi helytől, a tájolástól és a dőlésszögtől függ. Napelemek esetén azonban fontos teljesítménycsökkentő tényező az árnyékoltság is, amelyet alapvetően két típusra lehet felosztani: az első a környező épületek, növényzet, tereptárgyak árnyéka, a második pedig több napelem sor esetén az egymásra vetett árnyék. Az árnyékhatáson kívül érdemes még megemlíteni a napelemek felületének a szennyeződését is, ami szintén egy jelentős teljesítménycsökkentő tényező lehet.

Jelen cikkben egy hosszabb távú kutatás előkészítő lépéseként egy napelemes mérőálláshoz tartozó mért adatokat dolgozunk fel, és teszünk javaslatot a mérőállás korrekciójára.

Kulcsszavak: globálsugárzás számítás, napelemek, tájolás, dőlésszög, árnyékhatás

1. Bevezetés

A napelemes rendszerek termelése számos paramétertől függ, amelyek vizsgálatával már számtalan publikációban foglalkoztak. Jelen cikkben a Megújuló Energiaparkban elhelyezett mérőálláson kapott adatok kiértékelésének eredményeit mutatjuk be. A végzett mérések bizonyos technikai korlátai miatt célunk annak megvizsgálása volt, hogy a kapott adatok mennyire tükrözik a kizárólag a tájolásból eredő termelési különbségeket, valamint milyen esetleges hibát okoznak az épített és természetes környezetből származó zavaró hatások. Végső soron a cél annak megvizsgálása volt, hogy a mérőállás és a mérési mód jelenlegi formájában alkalmas-e csupán a tájolás különbségéből eredő termelési különbségek vizsgálatára. 

Ennek keretében a napelemek árnyékolásból eredő teljesítménycsökkenésének a kihasználásával határozzuk meg az esetleges árnyékoló objektumok helyzetét. A vizsgálat során napelemek termelési adatait vetjük össze a számított direkt sugárzási adatokkal és a kapott adatokból teszünk becslést az egyes napelemeket árnyékoló objektumok helyzetére.

 

2. Mért és számított adatok

2.1. A mérőelrendezés

A mérőelrendezés Debrecenben, a Megújuló Energiaparkban (4031 Debrecen, Kishegyesi út 187.) található. A globálsugárzást egy Campbell CM3 típusú piranométerrel mérik, amely 4 m-es magasságban van telepítve. A sugárzásmérő egy Campbell CR 1000 adatgyűjtőre van kapcsolva, amely 1 másodperces mintavételezés mellett 10 perces átlagadatokat rögzít és etherenet interface (NL120) segítségével egy szerverre továbbítja az adatokat.

A helyszínen ebben a mérésben összesen 7 napelemen történik adatrögzítés. A napelemek azonos típusúak: Istar Solar® IS4000P, Pcsúcs = 210 W. Egy napelem vízszintesen került elhelyezésre, három-három napelemet pedig 45, illetve 90 fokos dőlésszöggel, keleti, déli és nyugati tájolással telepítettek. A napelem termelés-mérés kezdő időpontja 2014. szeptember 20. 0:00 óra. Annak érdekében, hogy a napelemek teljesítményét ne üresjárási állapotban mérjék, a rendszerbe teljesítmény-ellenállásokat építettek be. A terhelések méretezését a konkrét napelemekhez kalibrálták a hiteles mérési eredmények érdekében. A teljesítmény adatok rögzítése a napelemek esetén is 10 perces időintervallumokban történik, a sugárzásméréssel egy időpontban.

A cikk készítéséhez a 2014. szeptember 20. 0:00 óra és 2016. január 31. közötti időszak mérési adatait használtuk fel. A mérési adatok néhány időpontban hiányosak voltak, ezeket az időszakokat a vizsgálatoknál nem vettük figyelembe.

 

2.2. A globálsugárzás számítása

Számos globálsugárzás számító modellt dolgoztak már ki. Ezek közül sok modell nagyon hasonló egymáshoz, csupán a diffúz sugárzáskomponens számításában mutatnak eltéréseket [1]. E modellek közül hármat budapesti helyszínen mért adatokkal már teszteltünk [2]. A magyarországi helyszínre elvégzett vizsgálat alapján a Liu-Jordan modell adta a legjobb közelítést déli tájolású, 45°-os dőlésszögű felület esetén, ezért jelen esetben is ezt a modellt használtuk fel a számítások elvégzéséhez. A számítások során a direkt sugárzás az (1) és (2), a diffúz sugárzás a (3), a visszavert sugárzás pedig a (4) egyenletek alapján számítható. E sugárzási komponensek ismeretében a globálsugárzás az (5) egyenlet szerint számítható [2]:

ahol
Gt   – a globálsugárzás a döntött felületen [kW/m2],
It    – a direkt sugárzás a döntött felületen [kW/m2],
Dt   – a diffúz sugárzás a döntött felületen [kW/m2],
Rt   – a visszavert sugárzás a döntött felületen [kW/m2],
G    – a globálsugárzás a vízszintes felületen [kW/m2],
D    – a diffúz sugárzás a vízszintes felületen [kW/m2],
Rb   – a direkt sugárzás aránya a döntött felületen a
         vízszintes felülethez viszonyítva,
αM   – a dőlésszög [°],
αS   – a napmagasság [°],
A    – az albedó értéke [–].

 

További részletek lapunk 2016/5-ös számának nyomtatott változatában található, illetve a teljes cikk pdf-formátumban is rendelkezésre áll regisztráltaknak havonta egy alkalommal, előfizetőknek korlátlanul).

A teljes cikk letöltéséhez jelentkezzen be!