Ефективността на производство на фотоволтаичните системи е пряка функция от ориентацията и наклона на соларните панели спрямо земната равнина, съответно ъгълът, под който попада пряката слънчева радиация върху повърхността на панела. При еднакви условия – като локация на терена, вид и мощност на соларните панели, конфигурация на инвертори и други – различните инсталации имат различни производствени характеристики, както в абсолютни, така и в относителни стойности.
При даден набор от варианти на няколко вида фотоволтаични системи, с идентична инсталирана мощност, виртуално разположени на една и съща локация, и без ограничения от терен и/или засенчвания, може да се дефинира съответна стойност на теоретично възможното максимално производство, спрямо което да се определи ефективността на всяка отделна система, спрямо останалите в групата.
Като стандартна статистическа група се приемат най-разпространените разновидности на статични фотоволтаични системи - стандартни с фиксиран ъгъл на наклона (15°, 20°, 25°, 30° и 35°) и такива в конфигурация Изток/Запад (при наклони 10° и 15°). Точната пространствена ориентация може да варира в зависимост от геодезията на терена, като базово е прието тя да е с централна ос ориентирана в посока Север/Юг (180S).
Изчисляването на относителна ефективност се основава на съотношението на конкретното единично производство спрямо теоретични максималното в групата (при миксирано производство), представено като процент от максималния възможен коефициент kWh/kWp (количество произведена енергия от единица инсталирана мощност) за даден период. Данните се базират на средните статически стойности за общо годишно, общо месечно и общо почасово производство, определени на годишна база, т.е. при един затворен календарен цикъл на работа.
На годишна база, фотоволтаичните системи с фиксиран ъгъл са значително по-ефективни и постигат до 98% от максималната възможна генерирана енергия за конкретната статистическа група, докато ефективността на системите в конфигурация Изток/Запад е значително по-ниска и за да се получи идентично като количество енергия би било необходимо инсталирането на около 15% повече мощност.
По отношение на помесечната ефективност на генерация, изчисляването се различава когато се основава на относителната стойност спрямо сътветния конкретен месец или е на база средно-претеглена стойност според делът на месечното производство съотнесено към общото годишно производство. Докато в първия вариант се акцентира върху качеството на работа на сътветната фотоволтаична система, то във втория се анализира количественото изражение и разпределение спрямо общата годишната ефективност.
При базово помесечно представяне, фотоволтаични системи с фиксиран ъгъл на наклона и ориентация на Юг са с по-добра ефективност през зимните месеци (90% до 100% от максималната възможна за групата), докато през летните месеци, поради по-високото положение на слънцето по видимата му траектория над хоризонта, предимството е повече на страната на системите с по-нисък ъгъл (при относително малка разлика).
За разлика от тях, системите в конфигурация Изток/Запад имат значително по-ниска обща ефективност и успяват да достигнат близко до максималното производство единствено в кратък период от време, при най-високо положение на слънцето и най-голяма продължителност на деня.
По отношение на почасовата ефективност, средната ефективност на всички фотоволтаични системи с фиксиран ъгъл на наклона и ориентация на Юг е стабилна и постоянна между 07:00 – 17:00, като отново тези с по-голям ъгъл (30° и 35°) имат предимство с до 10% (независимо от помесечните флуктуации по-горе) спрямо системите с по-малък ъгъл.
Средната ефективност на всички фотоволтаични системи с фиксиран ъгъл на наклона и ориентация на Юг е стабилна и постоянна между 07:00 – 17:00, като отново тези с по-голям ъгъл (30° и 35°) имат предимство с до 10% (независимо от помесечните флуктуации по-горе) спрямо системите с по-малък ъгъл.
От друга страна, системите с разположение на соларните панели на Изток/Запад се характеризират с ефективност до 20% по-ниска в същия часовия диапазон, но в часовите периоди преди (05:00 до 07:00) и след (17:00 до 19:00) показват значително преимущество и обръщат ефективността в своя полза поради ъгъла на падане на слънчевите лъчи. Тази характеристика обаче, така извадена и анализирана извън контекста на абсолютното количество енергия, погрешно подвежда при избор на предпочитан вариант на система.
С добавянето и на количествено изражение, т.е. разпределение на общата призведена енергия спрямо часовете на производство, отбелязаното по-горе предимството на системите с разположение на соларните панели на Изток/Запад се ограничава до сумарно не повече от 3% общо в ранните и късните часови диапазони (05:00-07:00 и 17:00-19:00). През останалото време, фотоволтаични системи с фиксиран ъгъл на наклона са с много по-добра ефективност, като тези с по-голям ъгъл на наклона са с по-добро представяне от тези с по-малък ъгъл.
Анализът на ефективността на производството на различните фотоволтаичните системи не се ограничава само до техническите параметри и данни, доколкото тяхната крайна (или финална) ефективност се измерва в генерираните приходи. Доколкото динамиката на цените на тока добавят допълнителен слой комплексност, съотнасянето им към изчисленията за относителна ефективност определя и крайната относителна възвращаемост на направената инвестицията.
Като средна статистическа норма, и за опростяване на възможните вариации и комбинации, флуктуацията на цената на тока може да се дефинира спрямо две основни направление – месечна динамика, на база относителното изменение спрямо средно-годишната и стойност, и дневна динамика, на база относителното изменение спрямо средно-дневна и стойност.
Месечната динамика на цените на електроенергията, като относителни величини определени спрямо статистическа осреднена номинална годишна цена, са функция от повишеното търсене през определени периоди от годината, било то за отопление или за охлаждане, и съответно намаленото такова за периоди с отпаднала необходимост за това. Най-голямо търсене и съответно цена има през зимния период, докато пролетта и началото на лятото се характеризират с по-ниско потребление на електроенергия и благоприятни климатични условия, а за самият летен период цената е еквивалентна на средно-годишната стойност на електроенергията.
От своя страна, при дневната динамика на цените, изменението като процентна вариация спрямо средната дневна цена се характеризира с няколко основни зони, обусловени от наличието или липсата в тях на определени специфични консуматори, формиращи даденото потребление в съответния часови диапазон.
През нощните часове (от 00:00 до 06:00) цените на електроенергията са значително под средното дневно ниво и започват да се покачват едва с началото на работния ден, като в последващите часове продъжава да следва профила на стандартната средна консумация. По-значително покачване на цените, с достигане на пикови стойности около 20% над средната дневна цена, е между 18:00 и 21:00, и съвпада с периода, когато хората се прибират вкъщи и консумацията на енергия се увеличава значително.
Така изложените и описани динамики на цените, съотнесени към статистическите производствените характеристики на всяка една от системите, позволяват да се моделира и оцени относителната финансова ефективност на съответното производство, представено като процент на съотношението на прогнозните приходите на конкретната система спрямо теоретично максимално възможния миксиран приход в групата.
Данните показват, че и като финансово изражение стандартните фотоволтаичните системи с фиксиран ъгъл на наклона са значително по-ефективни от системите в конфигурация Изток/Запад, независимо от предимството на последните за повишена генерация в по-скъпите часовите зони рано сутрин (05:00 до 07:00) и късно следобед (17:00 до 19:00). Между различните конфигурации се запазва съотношението както при ефективността на производство, като системите с по-голям ъгъл (25°, 30° и 35°) осигуряват по-добра и близка до максимална възвръщаемост на инвестициите.
Важно е да се отбележи, че данните се отнасят за ефективността като процент от максимално възможните приходи, а не абсолютната стойност на приходите. Това означава, че дори и системите с по-ниска финансова ефективност могат да генерират значителни приходи, но потенциалът им за печалба е по-нисък в сравнение с други системи.
Като обобщение от анализа на всички данни, може да се направи сравнително представяне на фотоволтаичните системи едновременно по двата ключови показателя - ефективност на производство и финансова ефективност, което да позволява да се идентифицират най-оптималните решения за инвестиции в слънчева енергия.
Повечето от анализираните фотоволтаични системи се характеризират с по-ниска финансова ефективност в сравнение с тяхната енергийна ефективност., като причината за това е, че тези системи генерират значителна част от своята енергия в часови зони и месечни периоди, характеризиращи се с ниски цени на електроенергията, което съответно води до по-малки приходите и понижена финансовата ефективност на системите.
Особено ярко изразена е тази характеристика при системите с разположение на панелите в конфигурация Изток/Запад - тези фотоволтаични системи генерират енергия през по-голяма част от деня, сравнено с другите системи, но пиковата им мощност е по-ниска в сравнение със системите с фиксиран наклон и южна ориентация.
Най-ефективни от анализираната група са системите с наклон на панелите от 30 и 35 градуса, при които двата показателя - енергийна и финансова ефективност - са практически изравнени. Това предполага, че при тези ъгли на наклон се постига оптимално съотношение между количеството генерирана енергия и цената, на която тя се продава.
© 2024/2025 Смарт Енерджи Груп / Никола Василев