اختبارات أداء الألواح الشمسية

من أواخر عام 2015 إلى عام 2017 ، وضعنا 15 لوحًا شمسيًا من العلامات التجارية الكبرى للاختبار في مشروع مشترك مع CSIRO. تم اختبار الألواح في الداخل في مختبر CSIRO وفي الهواء الطلق لمدة 12 شهرًا.

في هذه المقالة نشرح النتائج التي توصلنا إليها من تلك المراجعة والأفكار التي اكتسبناها على طول الطريق. تمت كتابة هذه المقالة بمساعدة الدكتور كريس فيل من مركز الطاقة CSIRO.

الألواح الشمسية في هذا الاختبار ونتائجها النهائية كانت:

• LG LG300N1C-B3 (96٪)
• جينكو JKM250P-60-A (91٪)
• CS6P-250P الكندية (89٪)
• صن تك STP250-20 / Wd (89٪)
• ينجلي YL270C-30b (88٪)
• ترينا TSM-260PC05A (87٪)
• ينجلي YL250P-29b (86٪)
• تيندو كارا -250234 (86٪)
• JA Solar JAP6-60-260 / 3BB (85٪)
• صن باور SPR-E20-327217 (85٪)
• Simax SM660-250 (84٪)
• رينيسولا JC260M-24 / ب (84٪)
• Q- خلايا Q.PRO-G3 255 (84٪)
• CNPV CNPV-250P (83٪)

كل هذه تم استبدالها بنماذج أحدث. لدينا مجموعة أخرى من الألواح قيد الاختبار الآن ؛ انظر الأحدث إعادة النظر.

الألواح الشمسية هي واحدة من أكثر المنتجات تعقيدًا التي اختبرتها شركة CHOICE وطالبت بإصدارها مرفق الخبراء وطريقة الاختبار

 - لهذا السبب دخلنا في شراكة مع مركز الطاقة CSIRO في نيوكاسل. الحقائق الرئيسية التي تحتاج إلى معرفتها عند شراء الألواح الشمسية موجودة في موقعنا دليل الشراء.

تقنية سريعة الحركة

ليس من المستغرب أن الألواح التي اشتريناها لهذا الاختبار في عام 2015 قد توقفت الآن. يقوم مصنعو الألواح الشمسية دائمًا بتطوير نماذج أكثر كفاءة ومن الشائع أن يتم استبدال اللوحة في غضون عام أو عامين بنماذج ذات مواصفات أعلى. على سبيل المثال ، سيتم التخلص التدريجي من طراز 250 واط الخاص بالعلامة التجارية واستبداله بنموذج عالي الإنتاجية تم تقييمه عند 260 واط أو أكثر. لكن لا توجد طريقة سهلة للتغلب على ذلك ؛ كانت الألواح بحاجة إلى الاختبار في الهواء الطلق على مدار عام كامل في جميع الفصول لإعطاء مقياس حقيقي لأدائها ، لذلك كان من المحتم أن يتم إيقاف إنتاج العديد منها في غضون عام أو عامين.

لسوء الحظ ، هذا يعني أنه لم يعد بإمكاننا التوصية بأي من تلك اللوحات المختبرة ، وذلك ببساطة لأنها لم تعد متوفرة بالفعل. ولكن من العدل أن نقول إنه إذا كان أداء اللوحة جيدًا بشكل خاص في اختبارنا ، فيمكنك توقع نتيجة جيدة بشكل معقول من أي لوحة ذات عائد أعلى حلت محلها. لدينا آخر اختبار قيد التقدم ويتم تضمين لوحات جديدة من العديد من نفس العلامات التجارية.

لم تتغير التكنولوجيا الفعلية التي تستخدمها الألواح الشمسية بشكل كبير في السنوات القليلة الماضية ؛ الاتجاه هو أكثر حول زيادة الكفاءة وتخفيض عام في سعر واط.

• بمعنى آخر ، أصبحت الألواح الشمسية أرخص وأكثر فاعلية ؛ هذه أخبار جيدة عندما تتضاءل أو تختفي الخصومات الحكومية ورسوم التغذية.

الأداء بمرور الوقت

في حين أن جميع الألواح الشمسية التي تم اختبارها تتمتع بضمان أداء لمدة 25 عامًا (وهو أمر نموذجي لهذه المنتجات) فمن المتوقع أن يتدهور أدائها بمرور الوقت. تنص معظم الضمانات على أن اللوحة ستستمر في إنتاج 80٪ على الأقل من ناتج الطاقة المزعوم بعد 25 عامًا. أظهر اختبارنا أن المخرجات تدهورت لما يزيد قليلاً عن 12 شهرًا لمعظم اللوحات قيد الاختبار ، ولكن ضمن المقدار المتوقع.

قد تندهش أكثر من جانب آخر أظهره اختبارنا: أداء الألواح أفضل في الشتاء مما قد تتوقعه. نظرًا لأن الألواح الشمسية تستخدم ضوء الشمس لإنتاج الكهرباء ، فقد تعتقد أن الصيف سيكون أكثر مواسمها إنتاجية. حسنًا ، إنه كذلك ، ولكن يرجع ذلك أساسًا إلى طول الأيام وبالتالي زيادة ساعات ضوء الشمس. عادة ما تنخفض الكفاءة الفعلية للألواح في الصيف حيث تصبح أكثر دفئًا. هذا يرجع إلى فيزياء التأثير الكهروضوئي. لذلك ستحصل أحيانًا على طاقة أقل من الألواح في يوم شديد الحرارة مقارنةً بيوم معتدل (وتذكر ، حتى في يوم 25 درجة مئوية ، يمكن أن تعمل الألواح فوق 40 درجة مئوية). تعتمد تصنيفات طاقة الألواح الشمسية على الظروف القياسية (درجة حرارة اللوحة 25 درجة مئوية). ومع ذلك ، فإن الانخفاض في الكفاءة يقابله أكثر من الأيام المشمسة الأطول ، لذلك عمومًا ستنتج الألواح كهرباء في الصيف أكثر من المواسم الأخرى.

عندما قمنا بحساب "متوسط ​​الطاقة في الهواء الطلق" قمنا بتطبيع جميع النتائج بشكل فعال إلى إشعاع ثابت يبلغ 1000 واط / م² (يرى الحصول على التقنية، أقل). الإشعاع ، بعبارات بسيطة ، هو مقدار الضوء الساقط على اللوحة لكل وحدة مساحة. لقد فعلنا ذلك لتوفير رقم يشبه الأرقام التي اعتاد الناس رؤيتها (متوسط ​​حقيقي كان سيشمل ساعات بالقرب من شروق الشمس وغروبها ووقت الليل ، لذلك كان من الممكن أن يكون منخفضًا إلى حد ما لا معنى له). نتيجة التطبيع هي أنه يزيل التغيرات الموسمية في الإشعاع. هذا يترك الاختلافات الموسمية في درجة الحرارة والطيف والزاوية ، وهذه العوامل هي المسؤولة عن الأداء الأفضل على ما يبدو في فصل الشتاء.

أظهرت نتائجنا الطبيعية بعد 12 شهرًا كاملة في هذا المجال أن متوسط ​​إنتاج الطاقة ، أو العائد ، عبر جميع اللوحات قد زاد بحوالي 2٪ ، مقارنة بالعائد خلال الأشهر الثلاثة الأولى فقط (أكتوبر 2015 حتى يناير 2016 ، وهو معظم فصل الصيف الموسم). أكبر زيادة كانت 3.69٪ (Simax) ، وأصغر 0.65٪ (كندية).

•  على نطاق واسع ، تميل اللوحات ذات الأداء الأفضل إلى أن يكون لها تباين أقل في إنتاجيتها على مدار العام.

تُقاس الطاقة الكهربائية بالواط (W) وتمثل دائمًا الطاقة في نقطة زمنية معينة. بطبيعة الحال ، مع تغير موضع الشمس على مدار اليوم ، تتغير كمية ضوء الشمس التي تضرب اللوحة ، وبالتالي يتغير ناتج اللوحة الشمسية أيضًا. متوسط ​​الطاقة الخارجية المقاسة في منطقتنا إعادة النظر هو متوسط ​​خرج الطاقة من تلك اللوحة خلال الفترة الزمنية المحددة ، ولكن تم تصحيحه كما لو أن الإشعاع الشمسي كان بقيمة قياسية تبلغ 1000 واط / م² طوال الوقت. قد يبدو هذا معقدًا ، لكنه يوفر طريقة مفيدة لمقارنة أداء اللوحة الخارجية بأداءها الأداء في المختبر - مع ملاحظة أن جميع القياسات في المختبر يتم إجراؤها عند إشعاع قياسي يبلغ 1000 W / م².

تتراوح مستويات الإشعاع النموذجية في الهواء الطلق من صفر (ليلاً) إلى بضع مئات من واط / م² (في يوم ملبد بالغيوم) إلى أكثر من 1100 واط / م² للألواح التي تواجه الشمس في ظهيرة يوم صافٍ.

قد تلاحظ أن "متوسط ​​الطاقة في الهواء الطلق" في مراجعتنا أقل من تصنيف الطاقة المعلن عنه للوحة. وذلك لأن تصنيفات الملصق يتم إجراؤها في المختبر مع الحفاظ على الألواح الشمسية عند 25 درجة مئوية. يتم ذلك لغرض التوحيد القياسي ، حيث قد تعمل إحدى اللوحات بشكل مختلف عن الأخرى عند درجات حرارة مختلفة في الخارج. عندما يصل الإشعاع إلى 1000 واط / م² في الهواء الطلق ، تكون درجة حرارة اللوحة عادةً 20-30 درجة مئوية فوق درجة الحرارة المحيطة ، اعتمادًا على نوع التثبيت (السطح ، الحقل ، إلخ). هذا يعني أن الألواح يمكن أن تتجاوز 60 درجة مئوية في بعض أجزاء أستراليا ، أو حتى أعلى في الحالات القصوى.

وعلى الرغم من أن درجة حرارة الألواح الشمسية هي ثاني أهم عامل في تحديد الطاقة الناتجة (بعد الإشعاع) ، فهناك عوامل أخرى أيضًا. لزاوية الشمس في السماء تأثيران إضافيان ضعيفان ، لكنهما ملحوظان على الناتج. يتغير طيف (لون) ضوء الشمس مع اقتراب الشمس من الأفق - وهذا هو سبب ظهور غروب الشمس البرتقالي - كما أن انعكاس الألواح الشمسية يكون أكبر عندما تكون الشمس بزاوية مائلة. تتحد هذه العوامل لجعل فهم الناتج الحقيقي للألواح الشمسية في هذا المجال معقدًا إلى حد ما.

في حين أن "الطاقة المقاسة في الهواء الطلق" مثيرة للاهتمام للمقارنة مع الملصق أو القوة الاسمية المزعومة ، فإنها ليست كذلك إجراء مقارنة عادلة بين اللوحات في اختبارنا ، لأن بعض هذه اللوحات لها تصنيفات مختلفة الآخرين. لمعالجة هذا ، توصلنا إلى قيمة "العائد لكل 1000 واط حسب التسمية" لكل لوحة. هذه الأرقام قابلة للمقارنة مباشرة ، ويمكن تصنيفها ، لأنها تُظهر اللوحات التي تحقق أقصى استفادة من ضوء الشمس المتاح في حالة تشغيلية حقيقية.

الصورة: مركز الطاقة CSIRO