Qual é a expectativa razoável de eficiência nos modernos painéis solares?

Recentemente, eu tinha um painel solar instalado no meu telhado com quatro seções diferentes conectadas a três inversores - o painel total inclui 56 painéis para um total de 13,44 kW.

No entanto, não estou vendo nem um pouco dessa produção, mesmo durante o pico do dia. Obviamente, eu não esperaria produzir 13 kW, pois os painéis não são 100% eficientes, há nuvens, os inversores perdem 10% ou mais, etc. No entanto, qual é uma expectativa razoável para a produção do sistema ou uma matriz desse tamanho ?

O que estou vendo é que a produção aumentará muito rapidamente no meio da manhã para 6,68 kW e depois ficará lá (nesse número exato) até o final da manhã. Em seguida, ele pulará rapidamente para 7,38 kW, travará por um tempo e até 7,7 kW quando todos os bancos de painéis estiverem expostos à luz do sol e permanecerá lá até o início da tarde - no entanto, isso representa apenas 57% de eficiência para o sistema, e isso parece um pouco baixo.

Aqui estão algumas perguntas que tenho:

• Talvez eu entenda mal como os painéis funcionam. Eu pensei que eles produziriam mais energia quando o sol estivesse diretamente sobre eles, em oposição a um ângulo, mas os números de produção não parecem apoiar isso. Isso está correto?
• Obviamente, os painéis têm um nível máximo de produção, mas meus inversores poderiam limitar a produção total? Se meus painéis estão produzindo 10 kW, mas os inversores conseguem processar apenas 8 kW, isso é algo que eu vejo acontecendo?

Percebo que existem muitas variáveis ​​para obter meu número exato de produção razoável, mas estou me perguntando o que é razoável e se é algo que devo investigar um pouco mais para garantir que elas foram configuradas corretamente.

Se você estiver no hemisfério norte, o ângulo mais baixo do sol no inverno provavelmente estará contribuindo para seus números baixos. (Quando o sol está baixo no céu, ele passa por mais atmosfera para alcançar o solo.) Presumivelmente, você se sairá melhor no verão.

Além disso, o ângulo de inclinação dos painéis deve corresponder à sua latitude. Se seus painéis estiverem montados em seu telhado e não estiverem no ângulo ideal (ou não estiverem apontados diretamente para o sul), isso diminuiria sua eficiência. De qualquer forma, a menos que você tenha painéis de rastreamento ou mude constantemente a inclinação, seus painéis serão apontados exatamente exatamente ao sol duas vezes por ano e, em todos os outros momentos, serão levemente desalinhados.

Este site tem uma descrição detalhada dos ângulos de inclinação , mas o resultado final é que, se você tiver uma matriz fixa no ângulo ideal, estará recebendo apenas 71% da exposição do que se tivesse uma matriz de rastreamento constantemente apontada para o sol . Se o seu ângulo não for ideal, você será ainda pior, obviamente.

EDIT: Devo também salientar que sua definição de "ângulo ideal" para uma matriz fixa depende do que você está tentando otimizar. Existem algumas maneiras de ver isso:

1. Gere o máximo de energia possível durante o ano inteiro. Os 71% se referem a esta opção.
2. Gere o máximo de energia possível no verão, quando o uso de eletricidade pode ser maior devido à CA e / ou a energia pode custar mais para comprar da rede. Este será um ângulo mais baixo [matriz apontada mais para cima] que 1), pois o sol está mais alto no céu no verão. O uso no inverno será menor que 1).
3. Tente gerar energia uniformemente ao longo do ano. Este será um ângulo maior [matriz apontada mais para o horizonte]. Essa abordagem tenta aumentar a geração de energia no inverno em relação a 1), às custas de alguma energia no verão.

Você possui 56 módulos de 240 watts. Cada um deles produz 240 watts sob condições de teste padrão (STC). STC é definido como 1000 W / m ^ 2 de irradiância, temperatura de 25ºC e espectro AM1.5G. Essas condições raramente são alcançadas ao ar livre. Se a temperatura for mais alta ou a irradiância for menor que a STC, você terá menos energia.

Normalmente, você só pode atingir a temperatura do módulo de 25ºC em pleno sol se a temperatura do ar estiver próxima ao congelamento; portanto, em Phoenix, você provavelmente nunca conseguirá isso. O coeficiente de temperatura da energia dos seus módulos deve estar listado na folha de dados. Para o silício é de cerca de -0,45% / ºC. Portanto, quando está a 120 ° F do lado de fora e os módulos estão funcionando a ~ 25ºC acima disso, a temperatura sozinha fará com que o conjunto opere ~ 22% abaixo da classificação da placa de identificação, mesmo se tudo estiver perfeito.

A irradiância com a qual você se preocupa é a irradiância no plano de matriz (POA), que é a quantidade de sol que cai em uma área inclinada para o mesmo ângulo da matriz. Pelos padrões residenciais, sua matriz é absolutamente enorme. Se tudo estiver em um único ângulo de inclinação (próximo à latitude-inclinação) e se estiver tudo em um único ângulo de azimute (apontando para o sul), você poderá atingir quase 1000 W / m ^ 2 de irradiância POA na maioria dos dias ensolarados durante todo o dia. épocas do ano. Se partes diferentes da matriz enfrentam direções diferentes, uma geralmente terá um desempenho melhor que as outras. Se isso não for considerado durante o projeto, usando vários inversores ou um inversor de várias cordas, você pode estar perdendo energia com essa incompatibilidade. E, como outros já mencionaram, se o ângulo do azimute não estiver no sul e o ângulo de inclinação não estiver próximo da latitude-inclinação, você

Você também apontou corretamente que apenas conectar os módulos um ao outro e a um inversor pode reduzir ainda mais a energia. Se algum dos módulos estiver parcialmente sombreado, você perderá mais energia do que apenas a fração sombreada. Se o seu inversor estiver subdimensionado ou estiver operando em temperaturas muito altas, reduzirá a quantidade produzida, operando os módulos mais longe do seu ponto de potência máximo. Você pode verificar a capacidade do seu inversor em sua folha de dados. Se estiver abaixo da potência total da matriz, envie-a de volta.

Use este site para ver as condições de temperatura e irradiância em Phoenix. Observe que você precisará calcular a irradiância do POA a partir dos valores de irradiância direta e horizontal fornecidos aqui.

Use esta página para calcular a posição do sol. Se você colocar os ângulos de rotação e inclinação da superfície do azimute, poderá obter o ângulo de incidência entre o sol e sua matriz.

Isso parece um pouco baixo, mas não louco. Eu tenho uma matriz de 3,3 kW DC no meu teto e durante os horários de pico do dia posso obter 2,7 kW CA após o inversor, ou cerca de 80% de eficiência. Eu moro no norte da Califórnia, onde você pode ter dias frescos e ensolarados no verão.

Como você está nos EUA, deve verificar a calculadora PVWatts . Esta pequena ferramenta utilizará muitos dados de você, como tamanho do painel, eficiência nominal, ângulo instalado, eficiência do inversor, etc. de quanto você deve gerar mês a mês. É provavelmente a ferramenta mais precisa disponível. Se você não estiver nesse estádio, talvez seja hora de conversar com seus instaladores.