GHI, DNI, DHI, POA: a napsugárzás típusai és a panelre jutó sugárzás

Röviden: a napelemes számításokban többféle napsugárzás-adat szerepel. A három alapmennyiség a GHI, a DNI és a DHI, a panelre jutó, számított sugárzás pedig a POA. Aki termelési becslést olvas, gyakran találkozik ezekkel a rövidítésekkel.

GHI: a vízszintes felületre eső összsugárzás

A GHI (Global Horizontal Irradiance) a Föld felszínével párhuzamos, vízszintes felületre eső sugárzás. A leggyakoribb mérőeszköze a piranométer, amelynek félgömb alakú (180°-os) látószöge van. A piranométer ismérve az igazi koszinuszos válasz: az eszköz válasza egy fénysugárra arányos a beesési szög koszinuszával. A legtöbb piranométer termooszlopos érzékelőt használ, de vannak olyanok is, amelyek diffúzorral ellátott fotovoltaikus eszközt, és ezek szinte azonnal reagálnak a változásra, míg a termooszlopos eszközök teljes válaszához 1–15 másodperc kell.

Ha a GHI-t nem lehet közvetlenül mérni, a DNI-ből és a DHI-ből számítható.

DNI: a közvetlen sugárzás

A DNI (Direct Normal Irradiance) a Nap sugárzására merőleges felületre jutó közvetlen sugárzás. A forrás szerint abszolút üreges sugárzásmérővel lehet közvetlenül mérni, ez a legpontosabb módszer, de nem alkalmas folyamatos, felügyelet nélküli kültéri használatra. A fő mérési módszer a pirhéliométer, amelynek 5°-os látószöge van, ezért a Nap irányába kell követnie. Ha nincs közvetlen mérés, a DNI az összsugárzás és a szórt sugárzás mérési adataiból, vagy a GHI-ből modellekkel (a forrás a DISC és a DIRINT modellt említi) becsülhető.

DHI: a szórt sugárzás

A DHI (Diffuse Horizontal Irradiance) a vízszintes felületre jutó, a légkör által szórt sugárzás. Ez a GHI-nak az a része, amely nem a Nap közvetlen sugarából származik (a „sugár” a forrás szerint a Nap körüli 5°-os kúp). Szintén piranométerrel mérik, de a Nap közvetlen fényét ki kell takarni: ehhez golyó vagy tárcsa szolgál, amely csak a Nap körüli 5°-os kúpot takarja, és követőre van szükség. Árnyékoló gyűrűvel is lehet, de ez kevésbé pontos, mert a szórt fény egy részét is eltakarja, ezért korrekciós tényezőt kell alkalmazni.

POA: a panel síkjára jutó sugárzás

A modulokat általában nem vízszintesen helyezik el, ezért a termelés számításához a POA (Plane of Array) sugárzás kell. Ezt a GHI, a DNI és a DHI összetevőkből számítják, többféle modellel. A POA három részből áll:

• Közvetlen (beam) összetevő: a DNI a beesési szöggel korrigálva.
• Égboltról szórt összetevő: az égbolt szórt sugárzása. A forrás szerint több részre bontják: az izotróp összetevőre (egyenletes sugárzás az égboltról) és a Nap körüli, előre szóródó, úgynevezett napkörüli összetevőre. A modellek eltérő félempirikus megközelítéseket használnak.
• Talajról visszavert összetevő: a talajról visszaverődő sugárzás.

A talajról visszavert összetevőre a forrás a következő képletet adja: a GHI szorozva az albedóval (a talaj visszaverő képességével) és szorozva (1 − cos(dőlésszög)) / 2-vel. A modell azt feltételezi, hogy a talajon a sugárzás egyenletes és egyenlő a GHI-val, a talaj minden irányban egyformán veri vissza a fényt, és a talaj látszik a panelről.

Miért hasznos ezt ismerni?

A „napsugárzás” nem egyetlen szám: a vízszintes felületre eső érték más, mint a panel síkjára jutó. Ezért különbözik a napsugárzási térképek értéke attól, amit egy adott dőlésszögű panel kap. A dőlésszög szerepéről a dőlt felületre érkező napsugárzásról szóló cikkben írtunk, az átlagos sugárzási adatokról a csúcsnapsütéses órákról szóló írásban. A magyarországi termelési számokat a Mit termel egy 800 W-os rendszer Magyarországon cikk mutatja.

Hogy mit szabad ma Magyarországon otthon kiépíteni és bejelenteni, azt a Szabályozás oldalon követjük.

További olvasnivaló: Mennyit számít, ha pontatlan a dőlésszög vagy a tájolás? A Sandia vizsgálata.