スウェーデンの科学者は、寒冷な高緯度地域における最適な太陽光発電設置角度のための新しいモデルを開発しました。 このモデルは気象ビッグデータを使用し、雪の深さと融解速度を考慮して計算される雪による透過率変化の影響も考慮しています。
「低緯度/中緯度地域では雪による損失の割合は小さい可能性がある」と研究者らは述べた。 「しかし、一般に冬の季節が長い高緯度地域では、雪の影響が重要な役割を果たすため、雪の影響を除外すると結果の信頼性に大きな影響を与えることになります。」
この新しい方法は、最適な PV 設置角度モデルを組み合わせて、太陽光発電の発電量を最大化するとともに、簡略化された積雪太陽光発電発電量モデル (SPYM) を組み合わせます。 PV 角度モデルは、0 度から 90 度の範囲の角度で 0.1- 度間隔で実行され、太陽光発電システムへの全地球日射量の合計に基づいて最適な位置を見つけます。これは、直接照射、拡散照射、反射照射の合計で求められます。
調整された日射量は、積雪の深さ、気温、日射量に基づいた SPYM モデルから得られます。 パネル上の雪が溶けているのか、モジュールを覆っているのかは温度によって予測できますが、雪の透過率は雪の深さによって決まります。
「この雪の損失係数の計算は、ペロヴィッチの透過率モデルを参照しています」と学者らは述べた。 "積雪深さが 0 から 2 cm に増加すると、透過率は 1 から 0.1 に急激に低下します。その後、減少は滑らかになり、値は 0 に達します。{{9} ｝積雪深が12cmまでは1、積雪量が12cmより厚い場合は0とみなされます。
降雪による太陽光発電量減少
画像: Applied Energy、KTH 王立工科大学、CC BY 4.0 DEED
モデルの開発に続いて、科学者たちはスウェーデンの都市ハンマルビー・ショースタッドの 2012-2021 に関する Solcast の過去の気象データを入力として使用しました。 1 年、5 年、10 年ごとに最適な計算が行われました。 彼らのケーススタディでは、効率 19.2%、出力 430 MW の PV モジュールを想定しました。
次に、彼らはその新しいモデルを 3 つのシナリオで比較して使用しました。 最初のケースは、過去の日射量と温度データのみを考慮した、雪条件のない基本ケースでした。 2 番目のシナリオでは、雪の影響は 12 時間後に溶けると仮定して計算されました。 最後のシナリオでは除雪剤を想定しており、除雪時間が 1 時間に短縮されました。 すべての結果は、市販の断熱角度 15 度およびスウェーデンの幾何学的角度 40.7 度と比較されました。
「年間最適角度の太陽光発電システムは商用角度の太陽光発電システムよりも優れており、その結果、発電量が約4.8％増加する」と研究グループは述べている。 「雪の状態を考慮すると最適な PV 設置角度は減少し、その差は毎年地域の気象条件に依存し、最大 7.8 度に達します。」
さらに、科学グループは、降雪状況により発電条件が 14.7% 低下することを発見しました。 また、除去剤を適用すると PV パフォーマンスが 0.1% ～ 2.3% 向上する可能性があることもわかりました。
彼らの発見は「」で発表されました。過去の気象ビッグデータに基づく高緯度寒冷地における新たな最適太陽光発電設置角度モデル」に掲載されました。応用エネルギー。この研究は、スウェーデンのKTH王立工科大学とスウェーデン気象水文研究所の学者らによって実施された。
