Performance Ratio. De Performance Ratio is één van de belangrijkste criteria voor de beoordeling van het rendement van een PVinstallatie.

Transcriptie

1 Performance Ratio Een kwaliteitscriterium voor uw PV-installatie Inhoud De Performance Ratio is één van de belangrijkste criteria voor de beoordeling van het rendement van een PVinstallatie. Concreet verwijst de Performance Ratio naar de verhouding tussen de gemeten en de theoretisch mogelijke energieopbrengst. Deze verhouding is in ruime mate onafhankelijk van de positionering van de PV-installatie en van de instraling op de PV-installatie. Daarom is het mogelijk om met de Performance Ratio netgekoppelde PV-installaties op verschillende plaatsen wereldwijd te vergelijken. In dit document wordt u geïnformeerd over de Performance Ratio en zijn functie. Bovendien leert u hoe u de Performance Ratio voor uw PV-installatie kunt berekenen en welke factoren van invloed zijn. Perfratio-UNL Versie 1.0 1/9

2 Wat is de Performance Ratio? 1 Wat is de Performance Ratio? De Performance Ratio (uit het Engels: performance = opbrengst en ratio = verhouding) is een criterium voor de kwaliteit van de PV-installatie, ongeacht waar deze zich bevindt. Daarom wordt deze verhouding vaak als een kwaliteitscriterium aangeduid. De Performance Ratio (PR) wordt weergegeven in procenten en verwijst naar de verhouding tussen de gemeten en de theoretische opbrengst van de PV-installatie. Op die manier wordt aangegeven hoeveel energie er na aftrek van het energieverlies (bijvoorbeeld door thermisch verlies of vermogensverlies) en van het eigen werkingsgebruik in werkelijkheid overblijft voor gebruik en levering aan het elektriciteitsnet. Hoe dichter deze verhouding bij 100 % ligt, hoe efficiënter de PV-installatie is. Een waarde van 100 % is echter in de realiteit niet haalbaar omdat bij elke PV-installatie verliezen optreden die niet kunnen worden vermeden (bijvoorbeeld thermische verliezen door het opwarmen van de PV-modules). Efficiënte PV-installaties halen echter wel een Performance Ratio tot 80 %. 2 Wat is het nut van de Performance Ratio? Dankzij de Performance Ratio krijgt u meer informatie over de efficiëntie en de betrouwbaarheid van uw PVinstallatie. Dankzij de Performance Ratio kunt u het rendement van uw PV-installatie vergelijken met die van andere PVinstallaties, of ook de status van uw PV-installatie over langere tijd bewaken. Bij het regelmatig en op vaste tijdstippen berekenen van de Performance Ratio kunnen we niet spreken van een absolute vergelijking. Het geeft wel de mogelijkheid om de evolutie van het rendement te controleren: wanneer de Performance Ratio bij de inbedrijfstelling wordt ingesteld op 100 % (ervan uitgaande dat de PV-installatie op dat ogenblik optimaal functioneert), dan kunnen met latere herberekeningen van de PRwaarden afwijkingen worden gedetecteerd, waardoor het mogelijk is om tijdig maatregelen te treffen. Afwijkingen van de PR-waarden die onder de norm liggen zijn een indicatie voor storingen in uw PV-installatie. In hoofdstuk 4 "Welke factoren zijn van invloed op de Performance Ratio?" (Pagina 7) wordt beschreven welke factoren kunnen leiden tot een afwijking van de PR-waarde. SMA Solar Technology AG 2/9

3 Hoe wordt de Performance Ratio berekend? 3 Hoe wordt de Performance Ratio berekend? Om de Performance Ratio van uw PV-installatie te kunnen berekenen, moet u over over een aantal gegevens beschikken. Ten eerste moet u de instralingswaarden voor de ligging van uw PV-installatie kennen. Deze waarden kunnen worden berekend m.b.v. een meetapparaat (bijv. een Sunny SensorBox) dat de ingestraalde hoeveelheid zonne-energie voor uw PV-installatie meet. Ook moet u de afmetingen van het module-oppervlak van uw PV-installatie en het rendement van uw PV-module kennen. Het rendement staat op het informatiesblad van de PV-module aangegeven. U kunt de Performance Ratio handmatig berekenen (zie pagina 3) of automatisch laten berekenen (zie pagina 6). Voorwaarden voor de berekening Wanneer u voor uw PV-installatie een meetapparaat (bijv. een Sunny SensorBox) gebruikt dat de rechtstreekse zonne-instraling meet, moeten PV-modules en het meetapparaat op dezelfde wijze zijn geplaatst, zodat u de correcte PR-waarden kunt berekenen. Op die manier bent u er zeker van dat de PV-modules en het meetapparaat worden blootgesteld aan dezelfde hoeveelheid instraling en aan dezelfde temperaturen. Metingsperiode De optimale metingsperiode voor het berekenen van de Performance Ratio bedraagt 1 jaar. U kunt ook kiezen voor kortere intervallen, bijvoorbeeld wanneer u uw PV-installatie rechtstreeks met andere PV-systemen wilt vergelijken. In ieder geval moet de tijdsduur voor de meting minimaal 1 maand bedragen om er zeker van te zijn dat omgevingscondities zoals een lage stand van de zon, lagere temperaturen en schaduw op de PV-modules en/of het meetapparaat de berekening niet te sterk beïnvloeden. 3.1 Handmatige berekening Wanneer u de Performance Ratio zelf wilt berekenen, kunt u de volgende vereenvoudigde formule gebruiken: Formule voor handmatige berekening van de Performance Ratio PR = Gemeten rendement van de installatie in kwh per jaar Berekende nominale opbrengst van de installatie in kwh per jaar Het werkelijke rendement van de installatie in kwh kan aan het einde van het jaar op de kwh-meter worden afgelezen. Het berekende, nominale rendement van de installatie per jaar moet als volgt worden berekend: Formule voor de berekening van het nominale rendement van de installatie Instraling per jaar op het generatoroppervlak van de PV-installatie x het rendement van de modules van de PV-installatie SMA Solar Technology AG 3/9

4 Hoe wordt de Performance Ratio berekend? Het meetapparaat meet de instraling op moduleniveau en dit bij voorkeur gedurende een volledig jaar. Om de instralingswaarde te kunnen bepalen moet de gemiddelde zonne-instraling voor de tijdsduur van de meting worden berekend op basis van de instralingswaarden die door het meetapparaat (bijv. een Sunny SensorBox) worden vastgesteld. Op die manier wordt een instralingswaarde per m² bepaald, die dan moet worden omgerekend voor de volledige module-oppervlakte van de PV-installatie (= generatoroppervlak). Het rendement van de module staat aangegeven op het informatieblad van de PV-module. Voorbeeld: berekenen van de Performance Ratio gedurende de periode van 1 jaar In dit voorbeeld wordt de handmatige berekening van de Performance Ratio uitgelegd aan de hand van de gegevens van de Sunny SensorBox en de Sunny Webbox. De handmatige berekening moet worden beschouwd als alternatieve berekeningsmethode. SMA Solar Technology AG biedt de mogelijkheid om de Performance Ratio automatisch te berekenen in het Sunny Portal (zie pagina 6). Hoe u uw installatie in het Sunny Portal moet registreren, staat in de gebruiksaanwijzing van de Sunny WebBox. Wanneer u de Performance Ratio toch handmatig wilt berekenen,gaat u als volgt te werk: U hebt de volgende informatie nodig: Periode meting Deze periode moet vooraf worden vastgelegd. De optimale tijdsduur voor een meting bedraagt 1 jaar. Generatoroppervlak De grootte van het generatoroppervlak van uw PV-installatie is bekend. Rendement van de PV-modules Het rendement van uw PV-installatie staat op het informatieblad van de PV-module aangegeven. Werkelijk, gemeten rendement van de installatie Deze waarde kan aan het einde van het jaar op de kwh-meter worden afgelezen. Berekend, nominaal rendement van de installatie Om deze waarde te kunnen bepalen, hebt u de formule voor het berekenen van het nominale rendement van de installatie nodig (zie pagina 3). Gemeten zonne-instraling in de meetperiode Om deze waarde te kunnen bepalen, hebt u de instralingswaarden nodig die de Sunny SensorBox aan de Sunny WebBox heeft doorgegeven. De Sunny WebBox controleert regelmatig de afzonderlijke waarden die door de SensorBox worden gemeten. Uit die afzonderlijke meetwaarden berekent de Sunny WebBox dan daggemiddelden. Om de totale waarde van de zonne-instraling voor de meetperiode te kunnen berekenen, moet u het daggemiddelde van de instraling als basis gebruiken voor de berekening. Ga hiervoor als volgt te werk. SMA Solar Technology AG 4/9

5 Hoe wordt de Performance Ratio berekend? Afhankelijk van uw gebruiksinstellingen slaat de Sunny WebBox de daggemiddelden voor de instraling op uw PV-installatie iedere 5, 10 of 15 minuten op. De Sunny WebBox slaat daggemiddelden per maand samen met andere gemiddelde waarden van uw PV-installatie op als.csv- of.xml-bestand in mappen met overeenkomstige namen. Om de opgeslagen daggemiddelden voor de instraling voor een periode van bijv. 1 jaar te berekenen, moet u eerst de maandgemiddelden berekenen. Hiervoor moet u de daggemiddelden van een maand bij elkaar optellen. De totale waarde deelt u vervolgens door het aantal dagen van de maand. De uitkomst is het maandgemiddelde. Op deze manier kunt u in de loop van hetjaar de maandgemiddelden van alle 12 maanden berekenen. Om het jaargemiddelde te berekenen, moet u de 12 maandgemiddelden bij elkaar optellen en de totale waarde delen door het aantal maanden (12). Deze waarde moet u dan omrekenen naar het volledige generatoroppervlak van uw PV-installatie. Op die manier berekent u het nominale rendement van de installatie voor de meetperiode van 1 jaar. Deze waarde kunt u nu gebruiken, samen met de waarden die u al had, in de formule voor de berekening van de Performance Ratio. In ons voorbeeld zijn nu de volgende waarden bekend: Tijdsduur voor de meting: 1 jaar Gemeten gemiddelde instraling in 1 jaar: 120 kwh/m² Generatoroppervlak van de PV-installatie: 10 m² Rendement van de PV-modules: 15 % Werkelijk rendement van de installatie: 110 kwh De op deze plaats gemeten instralingswaarden resulteren voor de volledige meetperiode in een gemiddelde instraling van 120 kwh/m 2. Deze waarde wordt als volgt omgerekend voor de volledige module-oppervlakte van de PV-installatie: Instralingswaarde in kwh/m 2 x oppervlakte van de installatie in m 2 = 120 kwh/m 2 x10m 2 = kwh Om het nominale rendement van de installatie te berekenen, moet u de berekende instralingswaarde voor de PV-installatie vermenigvuldigen met het rendement van de module: kwh x 15 % = kwh x 0,15 = 180 kwh Voor de gekozen meetperiode betekent dit een verwacht nominaal rendement van de installatie van kwh. Dit komt overeen met een Performance Ratio van 100 %. Maar de gemeten waarde voor de opbrengst van de installatie is slechts 110 kwh. Wanneer u deze waarde en het berekende nominale rendement van de installatie in de formule plaatst waarmee de Performance Ratio wordt berekend, is de uitkomst: PR = 110 kwh 180 kwh = +/- 0,61 = +/- 61 % SMA Solar Technology AG 5/9

6 Hoe wordt de Performance Ratio berekend? De PR-waarde bedraagt ongeveer 61 %. Dit betekent dat ongeveer 39 % van de energie die tijdens de meetperiode werd ingestraald, door allerlei omstandigheden (vermogensverlies, thermisch verlies of mogelijke defecten aan componenten) niet kon worden omgezet. Hier functioneert de Performance Ratio dus als een indicator die aanleiding kan zijn voor een grondige inspectie van de PV-installatie om bijv. vervuilde PV-modules te reinigen of defecte componenten te repareren of te vervangen. 3.2 Automatische berekening U kunt de Performance Ratio ook automatisch laten berekenen. Hiervoorhoeft u alleen maar de relevante gegevens van uw PV-installatie naar het Sunny Portal door te sturen. In het Sunny Portal kan de Performance Ratio bovendien onder de vorm van een diagram worden weergegeven. In de gebruiksaanwijzing van het Sunny Portal op wordt beschreven hoe u de Performance Ratio automatisch kunt laten berekenen en hoe PR-waarden in een diagram kunnen worden weergegeven. Voorwaarden voor automatisch bereking in het Sunny Portal Om in het Sunny Portal de Performance Ratio te kunnen berekenen moet aan de volgende voorwaarden zijn voldaan: U beschikt over een Sunny WebBox die de noodzakelijke gegevens naar het Sunny Portal doorstuurt. Aan uw Sunny WebBox is een Sunny SensorBox aangesloten. U gebruikt de instralingssensoren van de Sunny SensorBox. De Sunny SensorBox meet op de plaats van uw PV-installatie per uur een minimale instraling van 60 W/m 2. In de gebruiksaanwijzing van de Sunny WebBox staat beschreven hoe u de Sunny WebBox op het Sunny Portaal kunt aanmelden. SMA Solar Technology AG 6/9

7 Welke factoren zijn van invloed op de Performance Ratio? 4 Welke factoren zijn van invloed op de Performance Ratio? De Performance Ratio is uitsluitend een definitiewaarde die door de invloed van bepaalde factoren zelfs kan leiden tot waarden die boven 100 % liggen. Dat komt omdat bij de berekening van de Performance Ratio prestatiewaarden voor de PV-installatie worden gebruikt die werden berekend bij standaardtestomstandigheden (1.000 W/m² instraling en 25 C moduletemperatuur). Maar als de omstandigheden in de werkelijkheid afwijken van deze waarden kan de Performance Ratio hierdoor worden beïnvloed. De volgende factoren kunnen van invloed zijn op de PR-waarde: Milieufactoren Temperatuur van de PV-modules Zonne-instraling en vermogensdissipatie Schaduw of vervuiling op het meetapparaat (bijvoorbeeld Sunny SensorBox) Schaduw of vervuiling op de PV-modules Andere factoren Tijdsduur van de meting Vermogensverliezen Rendement van de PV-modules Rendement van de omvormer Verschillen in de zonneceltechnologie tussen het meetapparaat (bijv. Sunny SensorBox) en de PV-modules Plaatsing van het meetapparaat (bijv. Sunny SensorBox) 4.1 Milieufactoren Temperatuur van de PV-modules Het rendement en effectiviteit van een zonnecel zijn onder meer afhankelijk van de temperatuur van de PV-module. Bij lage temperaturen is het vermogen van de PV-module optimaal. Bijvoorbeeld: wanneer het in de winter bewolkt is, zijn PV-modules koud. Wanneer dan plots de zon begint in te stralen op een koude PV-module functioneert deze bijzonder efficiënt. Dit kan voor een korte periode tot een hoge PR-waarde leiden. Na bepaalde tijd wordt de PV-module echter opgewarmd waardoor de efficiëntie opnieuw afneemt. SMA Solar Technology AG 7/9

8 Welke factoren zijn van invloed op de Performance Ratio? Zonne-instraling en vermogensdissipatie 's Ochtends, 's avonds en zeker in de winter, wanneer de zon laag staat, komt de waarde voor de zonneinstraling dichter bij de waarde voor de vermogensdissipatie (= het verschil tussen het opgenomen en het afgegeven vermogen) dan op andere momenten van de dag of van het jaar. Daarom zal de berekening van de PR-waarden op die tijdstippen een lager resultaat geven dan gewoonlijk. Schaduw of vervuiling op het meetapparaat (bijv. Sunny SensorBox) Afhankelijk van de positionering kunnen bomen of gebouwen schaduwen werpen op het meetapparaat van uw PV-installatie (bijv. een Sunny SensorBox), waardoor het meetapparaat tijdelijk of zelfs permanent in de schaduw ligt. Zeker bij een lage stand van de zon kunnen ook onderdelen van de PV-installatie zelf verantwoordelijk zijn voor schaduw op het meetapparaat. Wanneer het meetapparaat gedeeltelijk of zelfs volledig in de schaduw ligt, kunnen PR-waarden tot boven 100 % worden gemeten. Bovendien kunnen milieufactoren zoals sneeuw, stof of stuifmeelconcentraties het meetapparaat van uw PV-installatie vervuilen, wat ook kan leiden tot PR-waarden boven 100 %. Schaduw of vervuiling op de PV-modules Afhankelijk van de positionering kunnen bomen of gebouwen schaduwen werpen op de PV-modules, waardoor die tijdelijk of zelfs permanent in de schaduw liggen. Bovendien kunnen ook vervuilingen door bijv. stof, stuifmeelconcentraties en sneeuw leiden tot schaduwen op de PV-modules. Door die schaduwvorming kunnen de PV-modules minder zonne-instraling opnemen. Dat leidt tot een daling van de effectiviteit van de PV-modules, en dus ook tot een daling van de PR-waarde van de PV-installatie. 4.2 Andere factoren Tijdsduur van de meting Wanneer de meetperiode te kort is (m.a.w. korter dan 1 maand), zijn er te weinig meetgegevens beschikbaar voor het berekenen van de Performance Ratio. Een lage stand van de zon, lage en hoge temperaturen en schaduwvorming beïnvloeden het resultaat in dit geval sterker, omdat deze waarden mogelijk niet in voldoende mate worden verzameld. Vermogensverliezen Bij de overdracht van de energie van de omvormer naar de kwh-teller van de elektriciteitsleverancier treden vermogensverliezen op die afhankelijk zijn van het type en het materiaal van de gebruikte kabels. Door deze vermogensverliezen kan de PR-waarde dalen. Rendement van de PV-modules Het rendement van de PV-modules is van doorslaggevende invloed op de Performance Ratio van uw PV-installatie. Hoe hoger het rendement van de PV-modules, hoe hoger de PR-waarde (bij overeenkomstige randvoorwaarden zoals hogere zonne-instraling op de plaats van installatie, enz.). SMA Solar Technology AG 8/9

9 Welke factoren zijn van invloed op de Performance Ratio? Rendement van de omvormer Wanneer de omvormer die in uw PV-installatie werd gebruikt een hoger rendement heeft, dan kan dit leiden tot een hogere PR-waarde. Dankzij SMA-omvormers met een rendement van meer dan 90 % zijn zelfs PR-waarden boven 80 % mogelijk. Verschillen in de zonneceltechnologie tussen PV-modules en meetapparaten (bijv. Sunny SensorBox) Er bestaan verschillende zonneceltechnologieën voor PV-modules. De volgende drie zonneceltypen worden het vaakst gebruikt: monokristallijne siliciumcellen, polykristallijne siliciumcellen en dunne-filmcellen. Wanneer het meetapparaat (bijv. Sunny SensorBox) dat in uw PV-installatie is gemonteerd, gebruik maakt van een andere zonneceltechnologie dan uw PV-modules kan dit leiden tot afwijkingen bij het berekenen van de Performance Ratio. Degradatie van de zonnecellen Hoe hoger de leeftijd van de zonnecellen, hoe groter de degradatie. Dit leidt tot steeds kleiner wordende PR-waarden. Mono- en polykristallijne zonnecellen verminderenin 20 jaar tot 20 % in kwaliteit. Plaatsing van het meetapparaat (bijv. Sunny SensorBox) Wanneer een meetapparaat (bijv. Sunny SensorBox) in uw PV-installatie is geïntegreerd dat niet in overeenstemming met uw PV-modules is geplaatst, kan dit door verschillen in de zonne-instraling leiden tot PR-waarden boven 100 %. SMA Solar Technology AG 9/9