ประเด็นแรก: "คะแนนเต็ม" ในห้องปฏิบัติการ VS "ประสิทธิภาพ" ในโลกแห่งความเป็นจริง
คุณเห็น "1 กิโลวัตต์" (1 กิโลวัตต์) บนฉลากกระดาน ซึ่งมีชื่อทางวิทยาศาสตร์ว่า "กำลังไฟฟ้าปกติ"
หมายเลขนี้ได้มาอย่างไร? มีการตรวจวัดภายใต้สภาวะห้องปฏิบัติการในอุดมคติอย่างยิ่ง ซึ่งเรียกอย่างเป็นทางการว่า "สภาวะการทดสอบมาตรฐาน" (STC)
ความเข้มของแสงที่สมบูรณ์แบบ: แสงแดด 1,000 วัตต์ต่อตารางเมตร- แรงพอๆ กับดวงอาทิตย์เหนือศีรษะโดยตรงตอนเที่ยงบนเส้นศูนย์สูตรในฤดูร้อน
อุณหภูมิที่เหมาะสมอย่างแน่นอน: อุณหภูมิของแผงจะต้องคงที่ที่ 25 องศา (อบอุ่นเมื่อสัมผัส)
สเปกตรัมในอุดมคติ: องค์ประกอบสเปกตรัมของแสงแดดจะต้องตรงกับมาตรฐานเฉพาะด้วย
ลองคิดดูว่า-ในชีวิตจริง เรามีสภาพแวดล้อมที่ "คะแนนสมบูรณ์แบบ" บ่อยแค่ไหน
เวลาพระอาทิตย์ขึ้นและพระอาทิตย์ตก มุมของดวงอาทิตย์จะต่ำและมีความเข้มต่ำ ในที่ที่มีเมฆมาก มืดครึ้ม หรือมีหมอกในตอนกลางวัน ปริมาณแสงแดดส่วนใหญ่จะถูกบัง แม้ในวันที่มีแสงแดดจ้า มุมของดวงอาทิตย์ก็เปลี่ยนแปลงอย่างต่อเนื่อง ดังนั้น แม้ว่าบางวันแผงกระจกอาจไม่ตั้งฉากก็ตาม แต่ก็เป็นเรื่องยากมากที่จะรักษาแผงให้ตั้งฉากอย่างสมบูรณ์ แม้ในวันที่ดีที่สุดก็ตาม
คล้ายกับนักกีฬาที่เล่นบนสนามไร้ลมในอุดมคติ โดยแสดงผลงานได้ดีที่สุด แต่กลับต้องแข่งขันกับลม ฝน พื้นสนามที่ไม่ดี ส่งผลให้ผลงานเปลี่ยนแปลงไป
ส่งผลให้กำลังขับจริงของแผงอยู่ที่ 1 กิโลวัตต์เท่านั้น
จุดที่สอง: ชั่วโมงแสงแดดสูงสุด
นี่คือแนวคิดหลักในการทำความเข้าใจการผลิตพลังงานแสงอาทิตย์
ไม่ว่าสภาพอากาศจะดีหรือไม่ ดวงอาทิตย์ไม่ได้ส่องสว่างเต็มที่เป็นเวลายี่สิบ-สี่ชั่วโมงต่อวัน แต่เราได้รับชั่วโมงแสงแดดที่มีความเข้มไม่ต่อเนื่องในแต่ละวันตั้งแต่พระอาทิตย์ขึ้นถึงพระอาทิตย์ตก
นี่คือเหตุผลที่เราใช้แนวคิดที่เรียกว่า "Peak Sunshine Hours"
ในแง่พื้นฐาน ระบบจะแปลงพลังงานแสงอาทิตย์ทั้งหมดที่ได้รับในระหว่างวันเป็นพลังงานแสงอาทิตย์เทียบเท่ากับจำนวนชั่วโมงที่มีแสงแดดส่องเต็มที่ (เช่น 1,000 วัตต์/ตรม. ตาม STC)
ตัวอย่างเช่น ในวันที่กำหนด ณ ตำแหน่งที่กำหนด พลังงานแสงแดดจะเทียบเท่ากับแสงแดดเต็มดวง 4 ชั่วโมง นั่นคือ 4 ชั่วโมงที่มีแสงแดดสูงสุด
ดังนั้น การผลิตไฟฟ้าตามทฤษฎีสำหรับแผงที่มีป้ายกำกับขนาด 1 กิโลวัตต์-ของคุณในวันนั้นคือ:
1 kW × 4 ชั่วโมง=4 กิโลวัตต์- ชั่วโมง (4 kWh)
นี่ไม่ได้หมายความว่าแผงควบคุมจะทำงานเพียง 4 ชั่วโมงเท่านั้น แต่หมายถึงการเปลี่ยนแปลงของแสงแดดที่มีอยู่จะเทียบเท่ากับการทำงานเต็มกำลัง 4 ชั่วโมง
จุดที่สาม: มีการสูญเสียระบบอยู่
4 kWh ที่เราคำนวณข้างต้นนั้นเป็นค่าทางทฤษฎี เมื่อถึงมิเตอร์ที่บ้าน ไฟฟ้าได้ผ่าน "จุดตรวจ" อีกสองสามจุดแล้ว โดยแต่ละจุดเกี่ยวข้องกับการสูญเสีย:
การสูญเสียสาย: กระแสไฟฟ้าเคลื่อนจากแผง ผ่านสายไฟไปยังอินเวอร์เตอร์ และสุดท้ายไปที่มิเตอร์ เนื่องจากสายไฟมีความต้านทานจึงสูญเสียพลังงานบางส่วนเพื่อให้ความร้อน ยิ่งเส้นลวดยาว บางลง และคุณภาพต่ำลง การสูญเสียก็จะมากขึ้นตามไปด้วย
อินเวอร์เตอร์สูญเสีย: แผงผลิตไฟฟ้ากระแสตรง แต่บ้านเราใช้ไฟฟ้ากระแสสลับ การแปลงนี้ทำได้โดยอินเวอร์เตอร์ แม้แต่อินเวอร์เตอร์ที่ดีที่สุดก็ไม่ได้มีประสิทธิภาพ 100%-ส่วนใหญ่ยังอยู่ที่ประมาณ 97%-98% ซึ่งหมายความว่า 2%-3% ของพลังงานจะสูญเสียไปในการแปลง
การสูญเสียอุณหภูมิ: แผงจะร้อนเมื่อถูกแสงแดดโดยตรง อุณหภูมิแผงจะสูงถึง 60 - 70 องศาเซลเซียสภายใต้แสงแดดที่อุณหภูมิสูง ประสิทธิภาพของวัสดุเซมิคอนดักเตอร์ที่ประกอบด้วยแผงจะลดลงตามอุณหภูมิที่เพิ่มขึ้น-เอาต์พุตจะลดลงตามอุณหภูมิที่เพิ่มขึ้น-นี่คือกฎพื้นฐานของฟิสิกส์ที่ไม่สามารถโต้แย้งได้-ดังนั้น เอาต์พุตที่ได้รับการจัดอันดับของแผง (กำลังปกติ) ควรพิจารณาเฉพาะที่อุณหภูมิแวดล้อม 25 องศาเซลเซียสเท่านั้น ในวันที่อากาศร้อนจัด (เช่น วันในฤดูร้อน) เอาท์พุตของแผงอาจต่ำถึง 80 -90 เปอร์เซ็นต์ของเอาท์พุตที่กำหนด
ฝุ่นและเงา: เอาต์พุตของแผงโซลาร์เซลล์และ/หรืออินเวอร์เตอร์ทั้งชุดอาจได้รับผลกระทบอย่างมีนัยสำคัญจากวัตถุที่ปกคลุมฝุ่นและเงา เช่น หลังคา ต้นไม้ และโครงสร้างอื่นๆ เพื่อให้ได้ผลผลิตสูงสุด จะต้องทำความสะอาดและบำรุงรักษาแผงโซลาร์เซลล์เป็นประจำ
การสูญเสียเล็กน้อยอื่นๆ: ซึ่งรวมถึงหน้าสัมผัสขั้วต่อที่ไม่ดี การใช้พลังงานสแตนด์บายของอินเวอร์เตอร์ ฯลฯ
ปัจจัยที่รวมกันจะลดปริมาณพลังงานจริงที่ผลิตได้ระหว่าง 5% ถึง 15% หรือมากกว่า ด้วยเหตุนี้ 4.0 kWh ที่คุณผลิตได้ตามทฤษฎีอาจสะท้อนให้เห็นบนมิเตอร์ที่บ้านของคุณเป็น 3.6–3.8 kWh เท่านั้น ทั้งนี้ขึ้นอยู่กับการออกแบบและการติดตั้งระบบ หากระบบได้รับการออกแบบมาไม่ดีหรือติดตั้งไม่ถูกต้อง จะเกิดความสูญเสียมากกว่าที่ระบุไว้ข้างต้น!
แผงโซลาร์เซลล์อาจสูญเสียประสิทธิภาพเมื่อสัมผัสกับอุณหภูมิที่ร้อนจัด แต่โดยทั่วไปแล้ว การสัมผัสกับพลังงานรังสีหรือแสงแดดเพิ่มเติมในช่วงฤดูร้อน จะช่วยบรรเทาการสูญเสียส่วนใหญ่ที่เกี่ยวข้องกับความร้อนได้ ดังนั้น แม้ว่าอุณหภูมิที่เย็นกว่าในช่วงฤดูใบไม้ร่วง/ฤดูหนาวโดยทั่วไปจะผลิตประสิทธิภาพที่ดีกว่าจากแผงโซลาร์เซลล์ แต่ก็ผลิตพลังงานได้น้อยกว่ามากเนื่องจากระดับการแผ่รังสีแสงอาทิตย์ในแต่ละวันลดลง (โดยเฉพาะอย่างยิ่งเนื่องจากวันที่สั้นกว่าและมุมดวงอาทิตย์ต่ำกว่า)
ความแตกต่างของประเทศ:สหรัฐอเมริกามีภูมิอากาศในภูมิภาคที่หลากหลาย ภูมิภาคทางตะวันตกเฉียงเหนือเป็นแหล่งผลิตพลังงานแสงอาทิตย์ที่ดีที่สุด ซึ่งรวมถึงชั่วโมงที่มีแสงแดดส่องถึงมากที่สุด ในขณะที่พื้นที่ทางตอนใต้ที่มีปริมาณน้ำฝนมากที่สุดพบว่ามีแสงแดดสูงสุดเพียงไม่กี่ชั่วโมงเท่านั้น
