Solar Access ist eine gängige Methode, um die Abschattung bei PV-Anlagen zu berücksichtigen. Traditionell werden diese Schattenmessungen vor Ort mit speziellen Geräten durchgeführt. Mit moderner Software wie Aurora können Benutzer jedoch Schattenmessungen von ihrem Büro aus erstellen, ohne zum Standort reisen zu müssen.
Die Sonnenverfügbarkeits-Prozentsätze (oder Sonnenverfügbarkeits-Werte) wurden üblicherweise auf die Ergebnisse von Leistungssimulationen als lineare Derate-Faktoren angewandt, um die Auswirkungen der Abschattung auf die Energieproduktion des Systems zu berücksichtigen. Dieser Ansatz hat jedoch inhärente Grenzen. Daher bieten moderne Simulationsprogramme, wie das von Aurora, ein integriertes Einstrahlungs- und Leistungssimulationsprogramm, das die Auswirkungen der Abschattung auf die Energieproduktion des Systems genau modelliert.
Definition
Die Sonnenverfügbarkeit ist definiert als die einfallende Sonnenenergie bei Beschattung, dividiert durch die einfallende Sonnenenergie ohne Beschattung:
$$\mathrm{Solar\,Access} = \frac{ E_\mathrm{shade} }{ E_\mathrm{no\,shade} }$$
Berechnung
Die Berechnung der Sonnenverfügbarkeit für einen bestimmten Standort umfasst zwei Komponenten: \( E_\mathrm{shade} \) und \( E_\mathrm{no\,shade} \). Diese Komponenten werden berechnet, indem der Sonnenstand bestimmt und anhand typischer lokaler Wetterdaten die einfallende Bestrahlungsstärke am Ort des Interesses modelliert wird. Wenn der Standort im Schatten liegt, wird die Bestrahlungsstärke reduziert, da der Standort kein direktes Sonnenlicht erhält. Diese Berechnung wird für jede Stunde des Jahres wiederholt und schließlich wird \( E_\mathrm{shade} \) durch \( E_\mathrm{no\,shade} \) geteilt, um den solaren Zugangswert zu erhalten.
Unterschiede zwischen Aurora und Solmetric
Während diese allgemeine Definition des Zugangs zur Sonne allgemein akzeptiert wird, können die Details der Berechnungen abweichen. Insbesondere unterscheidet sich Auroras Berechnung der Sonnenverfügbarkeit geringfügig von derjenigen von Solmetric. Die Unterschiede sind die folgenden:
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Solmetric löscht fälschlicherweise die diffuse Lichtkomponente während der Stunden, in denen der Standort kein direktes Sonnenlicht erhält. Das ist falsch, denn ein Standort wird immer diffuses Licht erhalten, auch wenn es Schatten gibt oder wenn die Sonne hinter der Dachebene steht. Dieser Fehler tritt bei steilen, nach Osten oder Westen ausgerichteten Dächern auf, bei denen die Sonne einen Teil des Tages 'hinter' der Dachfläche steht. Daher berechnet Solmetric den Prozentsatz der Sonneneinstrahlung als weniger als 100%, selbst wenn es keine Verschattung gibt. In diesen Fällen gibt Aurora gemäß der obigen Definition einen 100%igen Zugang zur Sonne zurück.
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Solmetric verwendet einen 15-minütigen Zeitschritt, während Aurora einen 1-stündigen Zeitschritt verwendet. In Anbetracht der Tatsache, dass die von beiden verwendeten Wetterdaten auf Stundenbasis bereitgestellt werden und der Sonnenstand innerhalb einer Stunde ziemlich konstant ist, sollte dieser Unterschied gering sein.
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Aurora berücksichtigt die vom Boden reflektierte Strahlung, während Solmetric diese Strahlungskomponente ignoriert. Dieser Unterschied ist in Gebieten mit einer hohen Albedo, z.B. in Gebieten mit viel Schneefall, stärker ausgeprägt.
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Aurora passt den Anteil der diffusen Strahlung am Himmel und der vom Boden reflektierten Strahlung an den jeweiligen Standort an. Durch die Berücksichtigung aller Objekte, die am Standort modelliert wurden, liefert Aurora eine präzisere Schätzung für diese beiden Bestrahlungskomponenten als Solmetric.
Beschränkungen
Die Sonneneinstrahlung kann zwar für eine präzise Quantifizierung der Beschattung an einem Standort nützlich sein, hat jedoch inhärente Einschränkungen, die ihren Nutzen für Leistungssimulationen einschränken. Dies ist darauf zurückzuführen, dass die Auswirkungen der Beschattung auf die Energieproduktion des Systems sehr unlinear sein können. Wenn z.B. ein Modul in einem String-Wechselrichter verschattet ist, wird das verschattete Modul auch die Leistung der anderen Module im String verringern. Umgekehrt wird die Energieproduktion eines Strings mit Mikro-Wechselrichtern oder DC-Optimierern nicht in gleichem Maße von der Abschattung beeinträchtigt, obwohl die Sonnenverfügbarkeit über den String in beiden Fällen die gleiche wäre.
Die Simulations-Engine von Aurora überwindet diese Einschränkungen, indem sie ihre Bestrahlungsstärke-Engine mit einer schaltkreisbasierten Simulations-Engine integriert. Dies ermöglicht eine genaue Bewertung der Auswirkungen der Abschattung auf die PV-Leistung.