Szennyeződés és beesési szög: milyen optikai veszteségek érik a panelt?

Röviden: mielőtt a fény eljutna a napelemcellához, két helyen is veszíthet: a panel felületén megtapadt szennyeződésen és az üveg, valamint a tokozóanyagok visszaverődésén. Az előbbit soilingnak, az utóbbit a beesési szögtől függő optikai veszteségnek nevezik.

Szennyeződés (soiling)

A szabadban lévő panelek felületére idővel por, korom, szerves anyagok és más részecskék rakódnak, amelyek elnyelik és szórják a panel síkjára jutó sugárzás egy részét, mielőtt az bejutna a modulba. Ezt a veszteségi mechanizmust nevezik soilingnak. Nagysága attól függ, milyen anyag rakódott le, és mennyi gyűlt össze a legutóbbi tisztítás óta. A forrás szerint a szennyeződés egy része természetes úton, csapadékkal lemosódik, más típusokhoz kézi mosás kell.

A veszteség komplementere a soiling ratio (SR), amely azt a hányadot jelenti, amely átjut a szennyeződési rétegen, vagyis amit nem nyel el és nem szór szét.

A szennyeződés mértéke helyenként nagyon eltérő lehet. A poros mezőgazdasági területek, a szmogos utak, az ipari létesítmények és más részecskeforrások közelsége, valamint a páratartalom és a részecskeméret különbségei miatt egy régión belül, sőt egyetlen rendszer alegységei között is nagyon különböző lehet a szennyeződés felhalmozódásának üteme. A forrás kiemeli, hogy a pontatlan soiling-feltételezés a nagy szennyeződésnek kitett helyeken jelentős bizonytalanságot okoz a modellekben.

A PVEducation szerint a modulok az előlap szennyeződése miatt általában legfeljebb 10% teljesítményt veszíthetnek, és ez a veszteség visszafordítható, ha az okot megszüntetik. A szennyeződés vagy mismatchet, vagy egyenletes csökkenést okozhat, erről az eltérő cellákról szóló cikkben írtunk.

A beesési szög okozta veszteség

Ha a tömb nem kéttengelyes követőn van, a közvetlen napsugárzás beesési szöge a legtöbb esetben nem merőleges, kivéve néhány ritka esetet. Ha a beesési szög nagyobb nullánál, a modul anyagairól több fény verődik vissza, és ez optikai veszteséget jelent, amit számszerűsíteni kell.

A veszteség leírására a forrás a beesési szög módosítót (IAM, angle of incidence modifier) használja. A közvetlen sugárzásra ez a súlyozott áteresztés aránya adott szögnél és merőleges beesésnél. A súlyozásnál a modul spektrális válaszának és a sugárzás spektrális eloszlásának szorzatát használják.

Az IAM becslésére több modell létezik. A legnépszerűbbek a fizikai modell, az ASHRAE-modell és a Martin–Ruiz-modell. Mindegyikhez a modul anyagaitól függő paraméterek kellenek, és a paraméterek adatokból vagy egy másik modell paramétereiből is becsülhetők.

Mit jelent ez egy háztartási rendszernél?

A két veszteség eltérő jellegű: a szennyeződésen a tulajdonos tud változtatni (a forrás szerint az eső egy részét lemossa, a másik részhez kézi tisztítás kell), a beesési szög okozta veszteség viszont a tájolás és a napszak függvénye, és a panel anyagán múlik. A termelési becsléseknél mindkettő a rendszerveszteségek között szerepel. A tájolás és dőlés hatását a dőlt felületről szóló cikk és a Sandia vizsgálatáról szóló írás mutatja be, a magyarországi termelési számokat a Mit termel egy 800 W-os rendszer Magyarországon cikk.