Správné měření osvitu

Pyranometr Jde o přístroj určený k měření slunečního záření. Měří globální záření (přímé sluneční záření a záření rozptýlené atmosférou včetně záření odraženého od mraků). Pyranometry jsou nejpřesnější a z toho důvodu jsou používány pro meteorologická měření. Z náměrů pyranometrů vycházejí také veškerá srovnatelná data, tj. data od ČHMU, nebo ze satelitů atd.

Referenční článek Měří dopadající záření ze všech směrů, ale jen do určitého úhlu, který odpovídá totálnímu lomu použitých krycích vrstev. Oproti pyranometrů tak nedokáže zachytit velmi šikmo dopadající záření. Chová se stejně jako běžný solární článek.

V určitých momentech může dosáhnout hodnota osvitu vyšších hodnot než je hodnota sluneční konstanty (1 367 W/m2). Právě v těchto chvílích je velmi dobře vidět rozdíl mezi plochým čidlem a pyranometrem – pyranometr zachytí i šikmo dopadající záření. Na předchozím obrázku je tak zaznamenaná hodnota 1413,2 W/m2.

Příklady rozdílů v náměrech pyranometru (levý sloupec) a plochého čidla (pravý sloupec).

Při srovnání hodnot dopadajícího slunečního záření měřených pyranometrem a referenčním článkem po dobu 10 měsíců byl naměřen rozdíl 9,1% mezi pyranometrem CMP11(secondary standard, měřidlo používané i ČHMU) a kalibrovaným referenčním článkem. Pyranometr naměřil více dopadající energie.

Z uvedených rozdílů vyplývá, že je potřeba porovnávat vzájemně porovnávatelné. Tedy data nakupovaná (satelitní a z pozemních stanic), průměrná, historická atd. s daty získanými na elektrárnách z pyranometrů a ne jiných typů měřidel, které dokážou změřit nižší osvit, než byl skutečný. Typickou chybou je, že se dlouhodobá historická data (pořízená z pyranometrů) se berou jako základ a srovnávají se s náměry osvitu na lokalitách, které jsou provedeny pouze referenčními články. Pak provozovatel mylně dochází k optimistickému závěru, že FVE vyrábí dle předpokladu, neboť i dosahované Performance ratio dosahuje předpokládaných hodnot. Ve skutečnosti může být dosažené záření až o 10% vyšší a tedy i PR skutečné, může být až o 10% nižší. Navíc je třeba konstatovat, že zatímco v měřící síti meteorologických institucí se měřidlům věnuje pravidelná údržba a servis (Jsou čištěna, kontrolována jejich poloha a orientace, vyměňován sušicí prostředek atd…), tak na elektrárnách jsou často špinavá, jejich orientace není optimální, často jsou dokonce instalována tak, že po část dne jsou stíněna atd

Používané typy osvitoměru v ČR:

1. Pyranometry – nejlepší a nejpřesnější měřící zařízení, používáno i v ČHMU
2. Referenční články – má podobné vlastnosti jako běžný FV panel, ale je třeba nasměrovat je na správnou stranu a se správnou orientací. Měření je méně přesné a dochází k naměření nižších hodnot, než jsou skutečné.
3. Čidla založená na diodách – z důvodu nízké ceny jsou rozšířená, ale hodnoty z nich podměřují časko v řádu desítek procent.

Závislost energetického výkonu ozáření na vlnové délce

Spektrální citlivost osvitového čidla se světlo-citlivou diodou, často používanou na FVE v ČR.
Dopadající energie slunečního záření je závislá na vlnové délce záření a to může některá čidla do jisté míry omezovat.

Závislost stupně ozáření na vlnové délce

Z porovnání předchozích dvou grafů vyplývá, že levné osvitové čidlo je nejcitlivější v oblasti 850 nm spektra. Nejvíce energie ale sluneční světlo obsahuje někde okolo 600 nm. Už z použitého senzorujsou zřejmá jistá omezení měření. U levných čidel bývá problematická i samotná konstrukce čidla, která mnohdy umožňuje kondenzaci vlhkosti, často sama nevhodně stíní osvitovému čidlu Další nevýhodou levných čidel je ovšem vlastní konstrukce, která umožňuje kondenzaci ve vnitřním prostoru měřidla a tím dochází ke stínění, ale také samotný plastový výlisek nevhodně cloní zejména šikmo dopadajícímu záření.

Proč měřit přesným měřidlem

Měření přesným měřidlem dává možnost stanovit přesné hodnoty Performance ratio (PR), tedy základního kvalitativního parametru FVE. Pro výpočet PR se používá podíl vyrobené elektrické energie (měřené přesným měřidlem, zpravidla na výstupu z FVE) a hodnoty osvitu. Tento podíl se vztahuje k instalovaného výkonu. PR se vyplatí sledovat dlouhodobě, neboť dává velmi dobrou představu o stárnutí FVE, případně o vlivu špíny, různých degradací jako je třeba PID. Fixace hodnoty performance ratio je také vhodným smluvním nástrojem mezi majitelem a servisní organizací.

Instalací přesného pyranometru můžete získat:

• úsporu za nákup dat

• možnost průběžného sledování PR a s tím spojená

• možnost navázání výše odměny pro servisní firmu na výši PR

• možnost sledování vlivu špíny a stanovení případné nutnosti mytí FVE

• možnost sledování stárnutí panelů

• možnost sledování vlivu degradace (například PID)

• možnost výpočtu ušlé výroby, v případě výpadku části FVE

• aj.

PID a měření osvitu nepřesnými čidly

Pokud je měření prováděno nepřesným čidlem, u kterého je navíc zanedbána údržba, tak není možné zaregistrovat ušlou výrobu a pomaly nastupující degradaci. Častokrát je vliv PID zaregistrován pozdě, až když PID způsobuje ztrátu kolem 10%.

Diagnostika Eicero umí PID nalézt mnohem dříve