Wyliczenie strat na przewodach DC - STC czy NOCT?

Większość osób związanych z fotowoltaiką kojarzy zasadę doboru przewodów DC w sposób nie powodujących strat większych niż 1%. Pytanie jakie się pojawia to do czego ma być odniesiona 1 % strata. Do mocy w warunkach STC, do mocy w warunkach NOCT a może do straty średnio rocznej?

Bardzo często wyliczenie przekroju poprzecznego w oparciu o zasadę 1% strat jest prowadzone do parametrów modułu w warunkach STC. Stosowanie tej zasady może prowadzić jednak do nieuzasadnionego przewymiarowania okablowania. Szczególnie chodzi o sytuację w której dla zachowania 1% strat konieczne jest przejście z przekroju 4 na 6 mm2. Nieuzasadnione przewymiarowanie należy rozumieć jako takie w którym koszt wzrostu przekroju poprzecznego jest większy niż zyski energetyczne przeliczone na wartość pieniężną. 

Warunki STC i NOCT

STC	STANDARD TEST CONDITIONS – ustandaryzowane warunki testu
1 000 W/m²	Natężenie promieniowania słonecznego, przy którym wykonywany był test
25°C	Temperatura ogniw fotowoltaicznych oświetlanego modułu PV, przy której wykonywany był test
AM 1.5	Spektrum promieniowania dla grubości atmosfery równej 1,5

NOCT	Normal Operating Cell Temperature – temperatura ogniwa w nominalnych warunkach pracy
800 W/m²	Natężenie promieniowania słonecznego, przy którym wykonywany był test
20°C	Temperatura otoczenia, przy której wykonywany był test
AM 1.5	Spektrum promieniowania dla gęstości atmosfery równej 1,5
1 m/s	Prędkość wiatru

W przypadku stosowania zasady ograniczenia strat do 1% na okablowaniu DC bardziej racjonalne jest odniesienie się do parametrów modułu z warunków NOCT. Warunki NOCT to warunki w których moc, prąd i napięcie modułu jest zbliżone do rzeczywistych w słoneczny dzień w półroczu letnim. 

Przyjęcie wartości 1% strat czy to w odniesieniu do parametrów pracy instalacji w warunkach STC czy NOCT nie oznacza że strata na przewodach będzie równa wspomnianemu jednemu procentowi. Średnia ważona będzie istotnie niższa w obu przypadkach.

Rozkład strat na przewodach DC przy założeniu doboru przewodów tak aby 1% strat był w warunkach STC (czerwony) i tak aby 1%  strat był w warunkach NOCT.

Przeanalizowanie straty na przewodach DC przez rok pracy instalacji pokazuje że przyjmując jako punkt odniesienia takiego przekroju przewodów który w warunkach STC zapewni 1% strat średnia ważona roczna strata będzie równa 0,46%. Z kolei jeżeli przewody byłyby dobrane do warunków NOCT czyli tak że 1% strat jest dokładnie przy mocy i napięciu w warunkach NOCT roczna ważona strata będzie równa 0,61% i przez 95,9% czasu pracy strata będzie poniżej 1%. Z drugiej strony wyliczając przewody DC w odniesieniu do warunków NOCT ich przekrój poprzeczny wychodzi o ok. 17% mniejszy niż w warunkach NOCT.

Wzór na wyliczenie strat.



gdzie:
P – moc obwodu [W] w warunkach NOCT
l – sumaryczna długość obwodu w + i - [m]
I – natężenie prądu Impp w warunkach NOCT [A]
U – napięcie obwodu Umpp [V] w warunkach NOCT
k – przewodność właściwa dla miedzi 48–54,


Jeżeli w karcie katalogowej modułu PV nie są podane wartości mocy i napięcia dla warunków NOCT można je w przybliżeniu wyliczyć w następujący sposób:

Prąd Impp(STC) * 0,8 = Prąd Impp (NOCT)

Napięcie Vmpp(STC) * 0,94 = Napięcie Vmpp(NOCT)

Moc (STC) * 0,752 = Moc (NOCT)