オープンソーラー屋外テストフィールド

Open Solar Outdoors Test Field (OSOTF) は、オープンソースの原則に基づいて編成されたプロジェクトであり、多数の太陽光発電モジュールの出力を継続的に監視し、そのパフォーマンスを多数の高精度な気象測定値と相関させる、完全にグリッド接続されたテスト システムです。

歴史

太陽光発電産業が成長するにつれ、カナダのような現実的な（そして時には過酷な）屋外環境での太陽光発電システムの設計と最適化に関する高品質な研究の需要が高まっています。[ 1 ]このニーズに応えるため、パートナーシップによりオープンソーラー屋外試験場（OSOTF）が形成されました。OSOTFはもともと、クイーンズ大学（現在はミシガン工科大学）のジョシュア・M・ピアースが率いるクイーンズ応用持続可能性研究グループと、アデグボイエガ・ババソラが率いるセントローレンス大学の持続可能エネルギー応用研究センター（SEARC）との強力なパートナーシップのもとに開発されました。このコラボレーションは急速に拡大し、複数の業界パートナーが加わり、OSOTFはチームに重要なデータと研究を提供するために再設計されました。

OSOTFは、完全に系統接続された試験システムであり、100台を超える太陽光発電モジュールの出力を継続的に監視し、その性能を高精度な気象データと相関させます。チームワークにより、この詳細なレベルの分析を行う世界最大級のシステムの一つが実現し、実環境下における太陽光発電モジュールの実際の性能に関する貴重な情報を提供できます。他の多くのプロジェクトとは異なり、OSOTFはオープンソースの原則に基づいて運営されています。

すべてのデータと分析は、完了すると太陽光発電コミュニティ全体と一般の人々に無料で公開されます。[ 2 ]

OSOTFの最初のプロジェクトは、太陽光発電システムの降雪による損失を定量化し、気象データを使用してこれらの損失をあらゆる場所に一般化し、積雪気候におけるシステム設計のベストプラクティスを推奨することです。[ 1 ] [ 3 ]この作業は、OSOTFの経験的データを使用して合成日を作成することによって達成されました。[ 4 ] [ 5 ]このOSOTFのアプリケーションは、メディアで広く取り上げられています。[ 6 ]

パートナー

このシステムは、カナダ自然科学・工学研究会議と以下の団体の貢献および協力 により実現しました。

この試験施設の開発は、太陽光発電産業の継続的な革新への取り組みの証であり、研究者たちは、それが世界中の持続可能な電力システムの開発を確実にするための貴重なツールとなることを期待しています。[ 7 ]

オープンソーラー屋外テストフィールド

SEARCオープンソーラー屋外試験場は、2つの独立した試験場で構成されています。最大の試験場は、セントローレンス大学の新設風力タービン・トレード棟の屋上にあり、5、10、15、20、30、40、50、60度の8つの角度に分割された60枚の商用PVパネルを設置できます。試験場のライブ映像はオンラインで公開されています。完全なデータはこちらでご覧いただけます。

2つ目の試験場はセントローレンス大学の屋上に設置されており、2つの商業用平屋バラストシステムで構成されています。この試験場のライブ映像もオンラインでご覧いただけます。

さらに、クイーンズ・イノベーション・パーク試験場は、サステナブル・エネルギー・テクノロジーズが資金提供した、雪が太陽光発電の性能に及ぼす影響に関する予備調査の一環として開発された。0度から70度の角度で設置された16枚のパネルで構成され、2枚ずつ10度ずつ増加している。パネル出力、太陽光流入量、降雪量、気象要因を監視することで、さまざまな角度での一般的なシステムの降雪による損失を判断できる。さらに、パネルの熱測定により、雪が落ちるメカニズムをより深く理解できる。画像解析を使用した積雪率、性能比、降雪による推定損失/利得などの要素を判断するための継続的なデータマイニングを可能にする一連の分析アルゴリズムが開発されている。本研究で使用されたセンサーと測定の詳細な説明は以下に示すとおりである。

仕様

オープンソーラー屋外試験場は、最先端の屋外試験施設として設計されており、北米でも有数の太陽光発電試験場の一つとなっています。この試験場の機能は、以下の表に示されています。

測定デバイス説明正確さ
太陽放射 - 直達CMP-22 日射計 最高品質の二次標準装置。スイスのダボスにある世界放射基準に直接トレーサブルな校正。 <1%
太陽放射-拡散CMP-22 日射計 最高品質の二次標準装置。スイスのダボスにある世界放射基準に直接校正されており、調整可能なシャドウバンドが取り付けられています。 <1%
太陽放射アルベドCMP-11 日射計 二次標準装置。校正はスイスのダボスにある世界放射基準に直接トレーサブルです。 <2%
風速と風向RM-ヤング風モニター WMO標準の統合風速および風向センサー。 +/- 3 m/s

+/- 3°

温度/相対湿度ロトロニック ハイグロクリップ 放射シールドを備えた統合型温度/RHセンサー。 相対湿度: +/- 1.5%

温度: +/- 0.2℃

積雪深SR50超音波積雪深センサー 校正済みの超音波パルスを用いて、地上の積雪量を正確に測定します。積雪深と積雪量／沈降速度を計測できます。 +/- 0.4%
データ収集システムキャンベルサイエンティフィック CR1000 高精度環境モニタリングの業界標準。マルチプレクサにより106点以上の測定点に対応 +/- 0.12%
写真StarDot NetCam IPカメラ 高解像度カメラで5分間隔でアレイを撮影します。撮影した写真は、カスタマイズされた画像解析ソフトウェアを用いて、被覆面積、積雪量、滑降速度などの情報を提供します。 3メガピクセルセンサー
パネル温度カスタムT型熱電対 特殊誤差限界T型熱電対線を用いたパネル温度プロファイルのモニタリング。冷接点補償機能を備えたソリッドステート・マルチプレクサに接続します。 +/- 0.5℃
パネル電力監視MPPTを備えたカスタムトランスデューサーパネルは、NISTトレーサブルな計測機器を用いて校正された独自のDC電力トランスデューサーを用いて監視されています。このトランスデューサーは、定期的な収集間隔でVmpとImpを測定します。99.7%効率のMPPTデバイスを使用することで、あらゆる実環境下におけるパネルのDC最大電力点を確実に把握できます。 <1%
スペクトル分布オーシャンオプティクス USB4000 分光計 高品質の分光計は、PV感度範囲内でのスペクトル効果のモニタリングを可能にします。これは、実用的な性能比のモニタリングや、アルベドがPV性能に与える影響の調査に非常に役立ちます。 99.8%以上の補正直線性、スペクトル範囲200 nm～1100 nm

参考文献

  1. ^ a b四季対応ソーラーパネル- Canadian Geographic 2012年5月号
  2. ^ Joshua M. Pearce、Adegboyega Babasola、Rob Andrews、「 Open Solar Photovoltaic Systems Optimization」、第16回全米大学発明家・イノベーターズ・アライアンス会議議事録、Open 2012、pp. 1-7。オープンアクセス
  3. ^ Rob AndrewsとJoshua M. Pearce、「降雪による太陽光発電システムへのエネルギー影響の予測」、 2012年第38回IEEE太陽光発電専門家会議（PVSC）。2012年第38回IEEE太陽光発電専門家会議（PVSC）発表、pp. 003386-003391。DOIオープンアクセスで入手可能。
  4. ^ Rob Andrews、Andrew Pollard、Joshua M. Pearce、「太陽光発電システムのモデリングと最適化のためのモジュール短絡電流のパラメトリックな経験的決定の改善」、 Solar Energy 86、2240-2254 (2012)。DOI、オープンアクセス
  5. ^ http://www.appropedia.org/Effects_of_snow_on_photovoltaic_performance 雪が太陽光発電の性能に与える影響
  6. ^例: Construction Canada、 Renewable Energy World、 Kingston Herald、 Reuters、 San Francisco Chronicle、 Txchnologis Archived 2011-09-03 at the Wayback Machine、 Toronto Star
  7. ^ 「Open Solar Outdoors Test Field - Appropedia: The sustainability wiki」。
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