No hi ha cap dubte: l'energia fotovoltaica és el futur. Amb un sistema fotovoltaic, podeu escapar dels efectes de l'augment dels preus de l'electricitat i contribuir a la protecció del clima. Si esteu interessats en aquest tema, potser us preguntareu: Quin rendiment hauria de proporcionar el sistema en el millor dels casos? Com ho calcules? El rendiment fotovoltaic es pot determinar mitjançant una fórmula senzilla.
Quines xifres clau descriuen el rendiment d'un sistema fotovoltaic?
De kWh a kW pic: per calcular la sortida fotovoltaica òptima, primer hem d'aclarir alguns termes:
kWh - quilowatt hora
L'abreviatura kWh significa quilowatt hora i significa que es produeix un quilowatt d'energia en una hora. Per tant, la unitat kWh s'utilitza com a mesura de la quantitat d'electricitat generada o la potència produïda pel sistema fotovoltaic. 1 kWh equival a 1,000 vegades un watt-hora simple (Wh).
Per ajudar-vos a visualitzar-ho, aquí teniu tres exemples de la vida quotidiana: Amb un kWh d'energia, podeu generar aproximadament un quilowatt-hora d'energia.
Realitzeu un cicle de rentat de 60 graus
50 hores de treball amb un ordinador portàtil
Afaitar elèctricament 2,800 vegades.
kWp - quilowatt pic
El pic de quilowatts, també conegut com a potència nominal, és una unitat de mesura important en la fotovoltaica. El kWp descriu la potència màxima de sortida (kW) que pot proporcionar un sistema fotovoltaic. Aquest valor permet fer comparacions entre sistemes fotovoltaics. Per tal de proporcionar resultats precisos, els fabricants s'han d'assegurar que els sistemes fotovoltaics es posen a prova en condicions estandarditzades.
El rendiment d'un sistema fotovoltaic depèn de molts factors, com ara el clima, la radiació solar i la ubicació. El terme kWp reflecteix el rendiment en condicions ideals (de laboratori). De fet, gairebé mai no es realitzen, per la qual cosa el rendiment dels sistemes fotovoltaics sempre fluctua.
Les condicions ideals també es coneixen com a Condicions de prova estàndard (STC). Aquestes són condicions uniformes sota les quals es prova el rendiment dels mòduls fotovoltaics. Això us permet comparar mòduls solars de diferents fabricants. Les condicions STC són:
1,000 watts de radiació solar per metre quadrat
Qualitat de l'aire (AM) d'1.5
Temperatura cel·lular de 25 °C
Així és com es converteix kWp en kWh:
1 kWp equival a 1,000 kWh anuals. El sistema fotovoltaic mitjà d'1 kWp a Alemanya genera 1,000 kWh per any. Amb un sistema fotovoltaic de 7 kWp, es poden aconseguir 7,000 kWh.
Aquests valors varien segons la ubicació. Podeu esperar rendiments més elevats al sud d'Alemanya que a l'Extrem Nord, on la radiació global és més alta. La taula següent mostra una estimació aproximada.
| Estat Federal | Rendiment específic |
|---|---|
| Baden-Württemberg | 1,070 kWh/kWp |
| Baviera | 1,060 kWh/kWp |
| Berlín | 910 kWh/kWp |
| Brandenburg | 990 kWh/kWp |
| Bremen | 930 kWh/kWp |
| Hamburg | 959 kWh/kWp |
| Hesse | 1,018 kWh/kWp |
| Mecklenburg-Vorpommern | 1,014 kWh/kWp |
| Baixa Saxònia | 985 kWh/kWp |
| Rin del Nord-Westfàlia | 987 kWh/kWp |
| Renània-Palatinat | 1,037 kWh/kWp |
| Sarre | 1,063 kWh/kWp |
| Saxònia | 1,035 kWh/kWp |
| Saxònia-Anhalt | 1,004 kWh/kWp |
| Schleswig-Holstein | 1,002 kWh/kWp |
| Turingia | 1,021 kWh/kWp |
Què significa l'energia instantània per a un sistema fotovoltaic?
La potència instantània descriu la potència produïda per un sistema fotovoltaic en un moment concret. Per determinar aquest valor es necessiten tres paràmetres: la potència nominal, el nombre de mòduls fotovoltaics i la intensitat actual de la radiació solar.
Què significa la potència específica d'un sistema solar?
La producció específica relaciona la quantitat d'energia generada per un sistema solar en quilowatts-hora (kWh) amb la potència nominal del sistema (kWp). Normalment es considera un període d'un any. Les diferents mides del sistema permeten comparar el rendiment específic.
Invoice:
Potència específica: kWh (generació anual)/kWp (potència nominal)
Exemple: 7000 kWh (generació anual) / 7 kWp (potència nominal)
Potència específica = 1000 kWh / kWp
Quina és la potència mitjana de sortida d'un sistema fotovoltaic?
La producció mitjana d'un sistema fotovoltaic per a habitatges unifamiliars i plurifamiliars és d'aproximadament 5 a 10 kWp. Això correspon a 800 a 1,200 kWh per kW pic. La quantitat d'energia solar generada per la FV depèn d'una sèrie de factors, com ara la ubicació del sistema FV i el rendiment i l'orientació dels mòduls FV.
Càlcul del rendiment fotovoltaic òptim: així funciona
Per calcular el rendiment fotovoltaic òptim, cal saber quanta electricitat utilitzeu. Una llar de quatre persones consumeix una mitjana d'uns 4,000 kWh anuals. Amb una producció fotovoltaica mitjana de 1,000 kWh per kW, això correspon a una potència màxima de 4 a 5 kW de FV.
Mida d'un sistema fotovoltaic: un exemple
En el nostre exemple, suposem un consum anual de 4,000 kWh. Podeu determinar aquesta mitjana consultant la vostra factura elèctrica dels últims anys. La radiació solar mitjana a la ubicació de la casa és de 1,000 kWh per kWh.
Perquè el sistema valgui la pena econòmicament, hauríeu d'utilitzar la màxima energia solar possible. A causa de la tarifa d'alimentació reduïda, ja no val la pena subministrar la xarxa pública.
Per a un sistema fotovoltaic de 4 kWp, necessiteu 12-13 mòduls fotovoltaics amb una potència màxima de gairebé 320 watts. La factura d'això:
4,000 kW / 320 Wp = 12.5 mòduls solars = 13 mòduls solars
La mida d'un mòdul solar és normalment d'1.7 metres quadrats. Si hi ha 13 mòduls, la superfície de la coberta és de 22.10 metres quadrats:
13 mòduls solars * 1.7 metres quadrats = 22.1 metres quadrats
Les cases unifamiliars solen oferir aquesta mida de superfície lliure.
Quins factors afecten el rendiment de la generació d'energia fotovoltaica?
L'eficiència amb què un sistema solar proporciona energia depèn de diversos aspectes. Ens agradaria analitzar amb més detall aquests factors a continuació.
Rendiment del mòdul solar
El rendiment del mòdul solar és un factor important en la quantitat d'energia fotovoltaica generada. Un mòdul solar de 300 Wp també produirà 300 W d'electricitat quan s'exposa a 1,000 W de llum solar. Aquest rendiment depèn molt de la mida del mòdul solar i del tipus de cèl·lula solar. Les cèl·lules solars monocristal·lines són les més eficients, seguides de les cèl·lules solars policristalines i, finalment, les cèl·lules solars de pel·lícula fina.
Quants pics de quilowatts per metre quadrat són possibles?
Les cèl·lules solars monocristal·lines tenen eficiències del 18% al 26% i un mòdul estàndard té una potència d'uns 350 Wp. Amb una mida del mòdul de 1700 mm x 1000 mm (és a dir, 1.7 metres quadrats), la potència màxima per metre quadrat és d'uns 0.2 quilowatts.
Les mides dels mòduls solars no estan estandarditzades. Tanmateix, la majoria de fabricants utilitzen 60 cel·les estàndard o 120 mitges cel·les per mòdul. Com a resultat, la potència màxima de kW per metre quadrat varia entre els tipus de mòduls.
| Tipus de mòdul | Longitud x Amplada | kWp per m² |
|---|---|---|
| 48 Cells | 1350mm x 1000mm | 0.185 |
| 60 Cells | 1650mm x 1000mm | 0.21 |
| 72 Cells | 2000mm x 1000mm | 0.205 |
| 120 mitges cel·les | 1700mm x 1000mm | 0.208 |
El temps i la radiació global
La radiació global és més alta al sud que al nord. Per tant, la ubicació del sistema fotovoltaic també té un paper important a l'hora de planificar la mida del sistema. Si voleu aconseguir la mateixa generació d'energia a Hamburg que a Munic, necessiteu mòduls fotovoltaics més o més potents.
El temps també afecta el rendiment del sistema. En principi, la fotovoltaica també pot funcionar a l'ombra. Tanmateix, es genera menys electricitat els dies ennuvolats que els dies assolellats. Però aneu amb compte: si la temperatura és massa alta, el sistema també pot perdre rendiment. Tan aviat com les cèl·lules solars arriben a temperatures superiors a 25 °C per sobre de les condicions STC, el rendiment disminueix entre un 0.3 i un 0.4% per grau.
En temps de molta calor, els mòduls solars poden arribar a temperatures de fins a 65 °C. Això correspon a una pèrdua de rendiment del 10.5% al 14%. A Alemanya, la generació d'energia fotovoltaica és més alta de maig a juliol. L'agost sovint fa massa calor.
La taula següent ofereix una indicació aproximada de la radiació global i la potència associada en funció de les condicions meteorològiques:
| Temps | Radiació global | poder |
|---|---|---|
| assolellat | 1000 W / m² | 1000 Watts |
| Mostly Cloudy | 400 W / m² | 400 Watts |
| Força ennuvolat | 150 W / m² | 150 Watts |
| Plujós | 50 W / m² | 50 Watts |
Orientació del mòdul solar
L'orientació del mòdul solar també té un impacte significatiu en el rendiment. A Alemanya, els millors rendiments s'obtenen quan els mòduls estan orientats directament al sud. Tanmateix, un biaix cap al sud-est/oest també produeix molt bons rendiments. A causa de l'orientació completament est-oest, el rendiment és lleugerament inferior. Ambdós costats del sostre es poden cobrir amb mòduls fotovoltaics.
Si utilitzeu la major part de la vostra energia solar al matí i al vespre (precisament quan el sol brilla a les dues superfícies), una orientació est-oest és avantatjosa. Això vol dir que pots augmentar el teu propi consum i haver de consumir menys electricitat.
Pendent del sostre
A Alemanya, un angle de pendent d'entre 30 i 45 graus és ideal per a les cobertes orientades al sud. En el cas d'una orientació est-oest, els mòduls haurien de tenir un angle d'inclinació més pla perquè el sol també és més baix.
Ombres
S'ha d'evitar a tota costa l'ombra permanent o parcial dels mòduls fotovoltaics individuals. Això comporta una reducció important de la generació d'energia fotovoltaica. Quan planifiqueu el vostre sistema, tingueu en compte la possible ombra d'edificis veïns, arbres o l'ombra automàtica de les finestres de tigre i xemeneies. Si no es pot evitar l'ombra, un optimitzador fotovoltaic pot ajudar.
Recordeu també que el sol no només es mou durant tot el dia, sinó durant tot l'any. És molt més baix a l'hivern que a l'estiu. Això vol dir que la projecció d'ombres també és significativament més llarga.
D'altra banda, els mòduls solars moderns fan front bé a les ombres temporals gràcies als díodes de bypass. Aquests simplement desvien l'energia de la part ombrejada de la cèl·lula solar, reduint així la pèrdua d'energia.
Generació anual d'energia fotovoltaica
La capacitat fotovoltaica mitjana a Alemanya és de 1,000 kWh per kWp instal·lat i any. Per tant, un sistema de 6 kWp genera 6,000 kWh d'energia solar a l'any. El sud d'Alemanya genera més de 1,000 kWh. Al nord, la producció del sistema solar és menor.
A la nostra taula podeu veure la producció mitjana anual a diferents ciutats.
| ciutat | Rendiment en kWh per kWp |
|---|---|
| Friburg | 1.048 |
| Munic | 1.041 |
| Augsburg | 1.029 |
| Stuttgart | 1.025 |
| Würzburg | 1.001 |
| Frankfurt | 980 |
| Nuremberg | 975 |
| Magúncia | 973 |
| Erfurt | 970 |
| Leipzig | 955 |
| Aquisgrà | 946 |
| Rostock | 945 |
| Düsseldorf | 907 |
| Hannover | 901 |
| Kiel | 895 |
| Bielefeld | 880 |
| Aeroport de Bremen | 879 |
Potència fotovoltaica durant tot l'any
La producció fotovoltaica al llarg de l'any depèn de la radiació global. A Alemanya, la irradiància més alta i, per tant, la producció fotovoltaica més alta possible es troba d'abril a agost. Encara es poden aconseguir bons rendiments al març i al setembre. No obstant això, la generació d'energia és significativament menor a l'hivern.
A la taula següent podeu veure la producció mensual mitjana de FV a Alemanya.
| ciutat | Rendiment en kWh per kWp |
|---|---|
| Friburg | 1.048 |
| Munic | 1.041 |
| Augsburg | 1.029 |
| Stuttgart | 1.025 |
| Würzburg | 1.001 |
| Frankfurt | 980 |
| Nuremberg | 975 |
| Magúncia | 973 |
| Erfurt | 970 |
| Leipzig | 955 |
| Aquisgrà | 946 |
| Rostock | 945 |
| Düsseldorf | 907 |
| Hannover | 901 |
| Kiel | 895 |
| Bielefeld | 880 |
| Aeroport de Bremen | 879 |
FAQ
Quanta potència fotovoltaica es genera per metre quadrat?
La capacitat fotovoltaica mitjana per metre quadrat és lleugerament inferior a 0.2 kWp. Es poden produir 200 watts anuals. En principi, es poden generar entre 300 i 350 watts d'energia fotovoltaica per 1.5 metres quadrats. Depenent de la ubicació i el tipus de PV, aquest valor pot variar.
Quina és la sortida fotovoltaica per mòdul?
Els mòduls moderns tenen una sortida fotovoltaica d'entre 300 i 500 Wp per mòdul. Els sistemes fotovoltaics per a cases unifamiliars i plurifamiliars solen utilitzar mòduls fotovoltaics amb una potència de 300 Wp. Aquests mòduls són menys costosos que els mòduls d'alt rendiment de 400 Wp o superiors.
Quanta electricitat genera la FV al dia?
De mitjana, la FV genera 2.7 kWh per kWp i dia. aquest és el valor total anual, ja que la quantitat real d'electricitat generada per FV per dia depèn de l'estació i del temps. Per tant, el valor anual és més significatiu.
Quanta electricitat genera la FV a l'hivern?
La generació fotovoltaica d'hivern té una mitjana de 350 a 400 kWh per kWp instal·lat. En aquest exemple, l'hivern es defineix com el període d'octubre a març. Aquests són els mesos amb la generació fotovoltaica més baixa d'Alemanya.
Quina és la producció d'energia fotovoltaica en dies ennuvolats?
Els dies ennuvolats, la potència d'un sistema fotovoltaic disminueix entre 100 i 300 watts per metre quadrat. Depenent del gruix de la coberta de núvols, la sortida també es redueix perquè només la llum difusa arriba als mòduls solars. El rendiment fotovoltaic en condicions ennuvolades també depèn del tipus de cèl·lules i mòduls solars. Alguns models tenen un rendiment especialment bo amb poca llum.
Quina és la producció màxima d'un sistema fotovoltaic del sector privat?
La potència màxima recomanada per a la FV del sector privat és de 10 kWp. Per als sistemes de més de 10 kWp, el registre a l'oficina d'impostos es fa una mica més complicat. Des d'un punt de vista legal, no hi ha una producció màxima oficial per a la FV del sector privat.
Quina és la producció fotovoltaica per metre quadrat en una teulada plana?
La producció fotovoltaica per metre quadrat a les cobertes planes també és de 0.2 kWp. Això es deu al fet que els mòduls solars de les cobertes planes estan alineats de manera òptima amb el sol per la seva alçada. Això significa que no hi ha pèrdua de rendiment a causa dels angles d'inclinació més baixos.
Quanta potència genera un sistema fotovoltaic de 20 metres quadrats?
Un sistema fotovoltaic de 20 metres quadrats pot aconseguir una potència d'aproximadament 4 kWp. Això s'aplica als sistemes amb sortides de mòduls en el rang de 300 Wp. Els sistemes fotovoltaics amb mòduls d'alt rendiment en el rang de 400 a 500 Wp poden aconseguir una potència de 5 a 6 kWp en 20 metres quadrats.
Quina és la potència de sortida d'un sistema fotovoltaic de 30 metres quadrats?
Un sistema fotovoltaic de 30 metres quadrats pot aconseguir una potència d'aproximadament 6 kWp. Suposant una producció mitjana de 0.2 kWp per metre quadrat, un sistema fotovoltaic de 6 kWp és suficient per a una casa unifamiliar.
Quina és la potència de sortida d'un sistema fotovoltaic de 100 metres quadrats?
Basant-se en una producció fotovoltaica mitjana de 0.2 kWp per metre quadrat, un sistema fotovoltaic de 100 metres quadrats produiria 20 kWp de sortida.
Quina és la producció fotovoltaica d'un habitatge unifamiliar?
La potència fotovoltaica d'un habitatge unifamiliar sol ser d'entre 5 i 10 kWp. Quants metres quadrats necessites? Per a sistemes de pic de 5-10 kW
Les cases unifamiliars requereixen de 25 a 50 metres quadrats de terrat.
Conclusió
Per calcular el rendiment del vostre sistema fotovoltaic, heu de conèixer el vostre consum d'electricitat personal. Això significa que el vostre propi sistema fotovoltaic es pot dimensionar perfectament per satisfer el vostre propi consum. La producció d'energia fotovoltaica es mesura en kWp (quilowatts pic). La producció anual d'electricitat es mesura en kWh (quilowatts hores). Un quilowatt d'energia fotovoltaica màxima genera prop de 1,000 quilowatts-hora d'electricitat a l'any.
