¿Cómo se calcula la producción por hora, medida en kWh, de un panel solar fotovoltaico de 1 kw dados los datos de irradiación por hora en kj/m2?

Estoy trabajando para construir un modelo económico que incluya la producción solar por hora para instalaciones solares fotovoltaicas construidas en varias ubicaciones geográficas diferentes. Tengo datos de irradiación (Irradiación Directa Normal kj/m2, Irradiación Difusa Horizontal kj/m2) para cada sitio y la ubicación de los sitios (latitud, longitud). He seguido las instrucciones establecidas en el Capítulo 7 del libro de Gilbert Masters Renewable and Efficient Electric Power Systemspara calcular la cantidad de radiación que incide sobre un panel determinado a una hora determinada, expresada en kj/m2. Ahora me gustaría utilizar estos datos de irradiación para calcular la potencia de salida por hora (en kWh) de una instalación solar de 1 kilovatio. Como antecedentes, usaré esta información en un procedimiento de optimización que calculará la inversión óptima en nueva capacidad solar para cada ubicación para proporcionar electricidad confiable y de bajo costo en un sistema eléctrico integrado.

Aquí hay una muestra de los números de irradiación por hora. ¿Alguien puede decirme el cálculo para convertir estos números de irradiación en kWh/kw?

Irradiación 1557 kj/m2 2591 kj/m2 1494 kj/m2 987 kj/m2

Entiendo que es necesario asumir una eficiencia para la instalación solar fotovoltaica. Para los propósitos de este ejemplo, ¿podría usar 16%? Además, entiendo que la salida que estoy buscando es una salida de CC. Para convertir a CA, reconozco que habrá pérdidas asociadas con el inversor.

Uh, solo improvisando un análisis de unidad... k j / metro 2 × pag a norte mi yo a r mi a metro 2 × 1 h o tu r 3600 s × 0.16 . Sin embargo, esto no tiene en cuenta ningún factor real....
Gracias Daniel, es necesario asumir un area para el panel? Preferiría trabajar en términos de kilovatios solares fotovoltaicos instalados. Tengo entendido que una calificación de kilovatios significa que el panel produce energía a una tasa de 1 kw en condiciones de prueba estándar de 1000 W/m2. ¿Supongo que el área del panel para un panel de 1 kw es de 1 metro cuadrado?
¿No sería 1 metro cuadrado / 0,16? Obviamente, hay factores de escala involucrados aquí de los que no sé nada. ¡Buena suerte!
kJ/m^2 no tiene ningún sentido. kJ/(m^2*s) = kW/m^2 hace o potencialmente kWh/(m^2*h) = kW como una forma complicada de expresar la irradiación de energía promedio.
@winny Tomé eso como la potencia de irradiación integrada durante un período de tiempo, una unidad análoga a kWh/m^2
@Daniel, una "irradiación por hora de kJ/m ^ 2" es nuevamente una forma complicada de decir kJ / (m ^ 2 * hr) o confundir a sus lectores.
@winny esa no es la unidad. Horaria es el tiempo de integración de la potencia incidente y tiene unidades de k j metro 2 . ¿Posiblemente es alguna convención en la industria solar para evitar la confusión entre los kW de radiación incidente y los kW eléctricos?
@Daniel, bueno, puede elegir unidades arbitrarias para cualquier cantidad física que esté tratando de medir, pero lo que necesita al final es un diagrama o curva de eficiencia para su celda solar y aplicar su función de entrada multiplicada por la eficiencia como una función de poder y puedes integrarte a la respuesta. Si no busca una precisión absoluta, simplemente asumiría la misma eficiencia para todos los niveles de potencia y una aproximación de primer orden.

Respuestas (1)

No hay nada complicado aquí, no es más que contabilidad y sumas de multiplicación.

Salida = Entrada * eficiencia, cuando todo se expresa de manera consistente.

Si su irradiancia por hora se expresa en kJ/m2, entonces necesita multiplicar por m2 de panel. Si sus paneles están clasificados en kw cada uno con una irradiancia de referencia, entonces necesita escalar la salida del panel según la relación entre la irradiancia real y la referencia.

Entre los términos de eficiencia se encuentran la luz a la electricidad, los efectos de incidencia oblicua, la reducción de la luz del ensuciamiento del panel, pueden ser una dependencia de la temperatura y las pérdidas de conversión de CC a CA. Obtendrá de su simulación una precisión que se relaciona con el cuidado con el que encuentra todos los términos de eficiencia y los explica.

Si calcula para un solo panel, a la irradiancia de referencia, obtendrá una cifra nominal. Eso es como tomar su tarifa de pago por hora por sus horas diarias y llegar a un ingreso nominal para el día.

Pero tiene que pagar impuestos sobre la renta, viajar hacia y desde el trabajo, comprar herramientas de trabajo, todo lo cual reduce su ingreso disponible. Pero estos son solo contabilidad y sumas simples. De la misma manera se pierde energía por irradiación no estándar, iluminación oblicua, paneles sucios, pérdidas DC-AC. Cuanto más detallado sea el seguimiento de ellos, más realista será la estimación de potencia de salida que tendrá.

Si su único problema es convertir kJ en kWh, entonces 1kWh = 3600kJ = 3.6MJ, como una hora = 3600 segundos y 1J = 1 vatio.segundo.

Está suponiendo que la salida del panel es lineal con la energía incidente. ¿Lo es?
Ese es otro detalle a tener en cuenta. Lo convertí en eficiencia, sin comentarios. Si el OP tiene que implementar una eficiencia dependiente del flujo, entonces se vuelve un poco más complicado que solo sumas.
Esta respuesta fue particularmente útil: "Si sus paneles están clasificados en kw cada uno con una irradiancia de referencia, entonces debe escalar la salida del panel según la relación entre la irradiancia real y la referencia". ¿Tengo razón al pensar que primero puedo convertir kj/m2 a kWh/m2 dividiendo por 3600? Para los números que proporcioné anteriormente, esto daría como resultado .433 kwh/m2 .72 kwh/m2 .415 kwh/m2 .274 kwh /m2. Un panel de 1 kw con una potencia nominal de 1000 W/m2 a plena potencia produciría el 43 % de su capacidad en la primera hora, luego el 72 %, luego el 41,5 % y luego el 27,4 %. Estos factores de capacidad ofrecen una forma de generalizar la potencia de salida de cualquier tamaño de unidad fotovoltaica.
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