Schaduwen en fotovoltaisch potentieel

Het jaarrendement van een fotovoltaïsche installatie hangt rechtstreeks af van de zonnestraling die wordt opgevangen door de modules.

Dit is toegankelijk via klimaatgegevens databases, afkomstig van metingen ter plaatse of analyse van satellietbeelden. De informatie in deze databases is echter niet volledig om 2 redenen:

De opgenomen gegevens hebben er alleen betrekking tot ontvangen straling op horizontaal vlak. Aangezien de fotovoltaïsche modules meestal geneigd zijn, wordt bestraling in dit hellend vlak gezien door rekening te houden met de verschillende posities van de zon gedurende het jaar (zelfs dicht bij de evenaar heeft het de voorkeur ze te laten hellen, om hun reiniging te bevorderen door de stroming van regenwater).

De tweede reden, die in dit artikel aan de orde komt, is dat de modules op bepaalde tijden van het jaar afwijkende schaduwingen krijgen.

“Het ver afkomstige masker wordt gevormd door het reliëf dat de zonnecentrale omringt.”

Er zijn conventioneel twee soorten schaduwingen (we spreken ook wel van een masker): ver afkomstige masker en dichterbije masker.

We spreken van een ver afkomstige masker wanneer we kunnen bedenken dat, ongeacht de module die op de centrale wordt vernomen, de variatie in schaduw laag is, maw. dat alle modules tegelijkertijd verlicht of geschaduwd zijn, of dat er geen enkele modules in de schaduw, met andere onder straling staan. Het ver afkomstige masker wordt gevormd door het reliëf dat de beschouwde centrale omringt. Vaak verwaarloosbaar in velden, kan de invloed ervan zeer significant zijn in de bergen, namelijk in diepgelegen gebieden van de vallei. De onderstaande figuur stelt het ver afkomstige masker in Chamonix voor. Voor een dergelijk masker, is het jaarlijkse verlies aan ontvangen bestraling bijna 15% (in het optimale geval).

Ver afkomstige masker in Chamonix (archelios™ PRO)

Uit dezelfde figuur blijkt dat het verlies in de winter, als de zon laag aan de horizon staat, veel groter is dan in de zomer. Voor installaties met volledige verkoop van de opbrengst, wordt alleen rekening gehouden met het jaarlijkse verlies. Bij systemen voor eigen verbruik (kan aangesloten op het net), of autonoom, moet bij de dimensionering rekening gehouden worden met dit hogere verlies in de winter.

Al een lange tijd geregistreerd met behulp van een clinometer, of fotografische analysetools, kan het ver afkomstige masker berekend worden met behulp van topografische gegevens. Dit is het geval in archelios ™ PRO waarmee deze berekening op elk punt van Aarde mogelijk is, gebaseerd op NASA’s SRTM-gegevens (Shuttle Radar Topography Mission), waarvan de resolutie 100 m is.

De aanwezigheid van een dichterbije masker houdt in dat, op een bepaald moment, afhankelijk van de module, de ontvangen straling niet hetzelfde is. Het dichterbije masker kan “intern” zijn, zoals veroorzaakt door rijen modules op de anderen, of “extern”, zoals bomen of omliggende gebouwen.

Het nauwkeurige waarnemen van “externe” maskers vereist 3D-modellering. Dankzij een plug-in die direct beschikbaar is in 3D software Sketchup, maakt archelios ™ PRO integratie mogelijk, van de verschillende aanwezige obstakels, met weergave van hun invloed op elke module.

Evaluatie van de opbrengst per module

Het is mogelijk om per module te filteren, op basis van de ontvangen bestraling, om enkel de beste opbrengst te behouden.

Filtering van de modules op basis van de jaarlijkse bestraling

“Een string modules wordt beïnvloed zodra de schaduw een van zijn ingehouden module raakt.”

Behalve bij enkel de modules te behouden die helemaal niet beschaduwd worden, stopt de invloed van de maskers niet bij de berekening van de gemiddelde bestraling. Afhankelijk van de grootte van de schaduw, en de manier waarop de modules met elkaar verbonden zijn, is het effect op de opbrengst inderdaad groot: een string van modules wordt beïnvloed zodra de schaduw een van zijn ingehouden module raakt. Dit effect van gedeeltelijke schaduw zal nul zijn voor een installatie die uitgerust is met micro-omvormers of optimizers, en zal afhankelijk van de gekozen bekabeling lay-out meer of minder worden. Met zijn geavanceerde bekabelingsfuncties, maakt archelios ™ PRO het mogelijk om snel meerdere bekabelingsconfiguraties te testen, en te vergelijken.