Quelle: eedesignit
Die hohe Präzision derDas neue Simulationsgerüst im Vergleich zu bestehenden Ansätzen ergibt sich aus der Tatsache, dass das Framework nicht nur die Energieausbeute der einzelnen Zellen und Module anhand lokaler und unterschiedlicher meteorologischer Bedingungen berechnet, sondern auch die doppelseitige Beleuchtung und deren Beeinflussung durch Modulrahmen, Die Geometrie der Systemkomponenten und die unterschiedliche Albedo berücksichtigt.
Um die Implementierung fortschrittlicher optischer Simulationen (mit Raytracing) auf Systemebene zu ermöglichen, wurde auch besonders darauf geachtet, den Rechenfluss zu optimieren: Trotz detaillierterer und genauerer Informationen entspricht die Imec-Lösung den Wettbewerbern in Bezug auf die Geschwindigkeit.
Bifacial PV-Anlagen können jährlich fünf bis 20 % mehr Strom erzeugen als ihre herkömmlichen monofacial Pendants mit geringen oder gar keinen zusätzlichen Kosten. Aufgrund dieses Vorteils gewinnen bifacial PV-Anlagen Marktanteile. Die Einschränkungen der aktuellen Simulationstools zur genauen Bestimmung des erwarteten Energieertrags könnten jedoch den weiteren Einsatz behindern.
Während die bestehenden kommerziellen Energieertragssimulationswerkzeuge und -ansätze für die Auslegung von PV-Kraftwerken für Standard-Monofacial-Silizium-Solarmodule immer präziser geworden sind, enthalten ihre Schätzungen für Bifacial-Systeme immer noch hohe Fehlermargen.
Die Berechnung des Energieertrags von bifacial Solarmodulen ist schwieriger, da die Energieerzeugung durch das auf der Rückseite empfangene Licht von vielen Variablen abhängt, die schwer zu bestimmen sind und im Laufe des Tages variieren können, wie Z. B. Selbstschattierung, Pflanzengeometrie, Montagestruktur, Bodenalbedo (= der Prozentsatz des Sonnenlichts, das vom Boden bis zur Rückseite des PV-Moduls reflektiert wird).
Darüber hinaus verursacht die Ungleichmäßigkeit der Hinterbeleuchtung unterschiedliche Gesamtenergieerzeugung auf Modulebene und damit elektrische Missverhältnisverluste auf Stringebene. Das bedeutet, dass die String-Konfiguration auch eine Rolle beim globalen Solarkraftwerksenergieertrag spielt.
Philip Pieters, Business Development Director bei imec/EnergyVille, erklärte: "Die Tatsache, dass wir an einer Lösung arbeiten, die den Energieertrag sowohl einzelner bifacial Panels als auch ganzer Systeme genau vorhersagen kann, ist nicht nur aus F&E-Sicht wichtig, sondern wir gehen davon aus, dass sie die Implementierung von bifacial Modulen vor Ort anregen und den Preis für grüne Energie weiter senken wird.
"Da die aktuellen Energieertragsvorhersage-Tools für die Bifacial-Technologie nicht so präzise sind, haben Investoren keine gute Sicht auf ihre Kapitalrendite, was sie zögert, den Schritt zu tun. Wir befinden uns derzeit in der letzten Validierungsphase unseres Simulationsrahmens. Sobald es vollständig verfügbar sein wird, wird es PV-Anlagenentwicklern mehr Vertrauen in den erreichbaren bifacial Gewinn geben, wodurch eine einfachere Finanzierung von bifacial-Kraftwerken ermöglicht wird."
Eszter Voroshazi, F&E Manager in PV Modules and Systems bei imec/EnergyVille, fügte hinzu: "Eine wichtige Errungenschaft ist, dass unser Tool in der Lage sein wird, den Energieertrag eines gesamten Systems zu berechnen und dabei eine niedrige Fehlermarge von< 5%="" (daily="" rmse)="" even="" in="" complex="" scenarios="" and="" at="" high="" speed="" of="">
"Die Auswirkungen von technischen und Systemkonfigurationsdetails auf die Ungleichmäßigkeit an der Rückseite der Module haben einen überraschend wichtigen Effekt und können aufgrund von Inkandierungen zwischen Modulen zu großen Verlusten von bis zu 40% führen, weshalb wir die Weiterentwicklung unserer Simulationen verfolgen, die einen physikbasierten Ansatz mit Hochleistungsrechentechniken kombinieren. Unser Ziel ist es, die bifacial Gain auf Modul-, String- und Systemebene hochpräzise zu berechnen und ein multiobjektives und automatisiertes PV-Kraftwerksdesign-Tool langfristig zu ermöglichen."
Das neue Simulationsframework von Imec wurde bereits auf Modulebene bei EnergyVille validiert, einer Zusammenarbeit der flämischen Forschungsinstitute KU Leuven, VITO, imec und UHasselt im Bereich nachhaltiger Energie und intelligenter Energiesysteme sowie in Zusammenarbeit mit der Universität Kuwait. Jetzt ist der Rahmen bereit, an großflächigen Installationen unter realen Bedingungen und in verschiedenen Klimazonen auf der ganzen Welt validiert zu werden.
"Da sich das Netz verändert und der Anteil erneuerbarer Energien an der globalen Energieproduktion schnell steigt, werden genaue Schätzungen und Simulationen des Energieertrags immer wichtiger", so Pieters.
