Method for Prediction of the Power Output from Photovoltaic Power Plant under Actual Operating Conditions

Обухов, С. Г.; Plotnikov, I. A.; Surzhikova, O A; Savkin, Kirill

doi:10.1088/1757-899x/189/1/012008

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“…To represent the in operando temperature, a sinusoidal profile around the average temperature, T average , is used. It has a period of 24 h and an amplitude of ±35 °C, as this is a typical diurnal fluctuation occurring within a solar module under operating conditions . The light irradiance was modeled by a truncated sinusoidal with a period of 24 h, in phase with the temperature.…”

Section: Resultsmentioning

confidence: 99%

Dynamic PCBM:Dimer Population in Solar Cells under Light and Temperature Fluctuations

Pont

Durrant

Cabral

2019

Advanced Energy Materials

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polymers and device architectures are steadily increasing the performance of polymer:fullerene OSCs. [3][4][5] Evidently, the competitiveness of this technology is predicated on the achievement of longterm stability, required for practical utilization. The loss of PCE over time can be attributed to numerous stress factors. Environmental elements such as oxygen and humidity exposure can adversely affect performance, as well as mechanical failure, and robust encapsulation, mechanical, and interfacial design are required to mitigate their effect. Intrinsic factors such as thermal stress, illumination, and interlayer stability are, however, always present during operation. [6][7][8] OSCs often experience a pronounced performance degradation during the initial stages of operation under illumination, which is termed "burn-in," and attributed to several loss mechanisms currently under investigation. [9][10][11] One key mechanism has been related to be the photochemical dimerization of ubiquitous electron transporting material, phenyl-C61-butyric acid methyl ester (PCBM), and ensuing reduced charge mobility and the degradation in several polymer:fullerene systems. [12,13] However, other studies have found that photodimerization improves morphological stability and, in turn, device stability under thermal stress, [14][15][16] while yet others have suggested neutral impact. [17] Recently, we reported a neutron reflectivity study on the competitive effects of light and temperature on the morphological stability of a polymer:fullerene blend. [18] These results found PCBM dimers to be effectively immobile compared to PCBM monomers in the blend matrix. The impact of PCBM dimerization on OSC performance appears thus nontrivial, and quantifying the PCBM dimer population throughout the processing steps, at both short-and long-term operation conditions, is important to predict and improve OSC stability.The photochemical dimerization (and polymerization) of C 60 fullerenes was reported two decades ago by Eklund and co-workers, [19] who found crosslinking of up to 20 molecules upon photoirradiation of neat fullerene films. The reaction was found to be quenched by the presence of oxygen. Since oxygen is known to quench triplets in fullerenes to form singlet oxygen, dimerization was thus concluded to proceed via a triplet state. Using Raman spectroscopy, the reaction rate was found to be linear with irradiance (light intensity). [20] From these two observations it was suggested the fullerene 2 + 2 cycloaddition reaction proceeds via a triplet-ground state mechanism. The Photoinduced dimerization of phenyl-C61-butyric acid methyl ester (PCBM) has a significant impact on the stability of polymer:PCBM organic solar cells (OSCs). This reaction is reversible, as dimers can be thermally decomposed at sufficiently elevated temperatures and both photodimerization and decomposition are temperature dependent. In operando conditions of OSCs evidently involve exposure to both light and heat, following periodic diurnal and seasonal profiles. In th...

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Section: Resultsmentioning

confidence: 99%

Dynamic PCBM:Dimer Population in Solar Cells under Light and Temperature Fluctuations

Pont

Durrant

Cabral

2019

Advanced Energy Materials

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“…La cantidad de energía eléctrica por hora generada por m 2 en condiciones de sitio es principalmente estimada con una ecuación basada en Obukhov et al (2017), multiplicada por el número de horas luz, que es: Donde W es la cantidad de energía eléctrica estimada (Wh/m 2 ), S es la intensidad promedio de radiación solar por unidad de área (W/m 2 ), n 1 es la eficiencia de las celdas (cantidad de luz solar que se convierte en electricidad sobre el total de luz solar incidente), H luz es el número de horas de luz solar que se tienen en promedio al día y n 2 es la eficiencia de la conversión de energía (cantidad de electricidad que se transmite a la red eléctrica sobre el total de electricidad generado), que en se toma de 96% con referencia en Chung (2020). Esta ecuación tiene el supuesto de que hay celdas solares en toda área usable.…”

Section: Generación De Energía Eléctrica En Los Sitios óPtimosunclassified

“…Posteriormente se aplicó el método de AHP a los datos espaciales para generar la clasificación de los sitios para cumplir con el objetivo de producir electricidad vía el proceso fotovoltaico. Tanto a los resultados como a Sonora en su totalidad, se le aplicaron ecuaciones especificas (Obukhov et al, 2017;Ropp et al, 1997;Faiman, 2008;Huld y Gracia Amillo, 2015) usando algebra de mapas para estimar la electricidad que es posible generar usando panales solares.…”

unclassified

“…In light of this, the AHP method was applied to the spatial data in order to generate the ranking of sites to achieve the goal of producing electricity through the photovoltaic process. A specific equation using map algebra (Obukhov et al, 2017;Ropp et al, 1997;Faiman, 2008;Huld and Gracia Amillo, 2015) was applied to both the results and the whole of Sonora to estimate the electricity that could be generated using solar panels.…”

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Una aproximación geoespacial para la estimación de la generación de energía fotovoltaica en Sonora

Coronado Arvayo,

Galeana Pizaña

2024

Investigaciones Geográficas

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A nivel internacional existe acuerdo en que la energía fotovoltaica (EF) es un pilar de la transición energética requerida para mitigar los efectos del calentamiento global. El presente artículo tiene por objetivo general aportar una primera aproximación geoespacial para estimar la proporción de territorio y la cantidad de electricidad factible de ser generada mediante el proceso fotovoltaico en el estado de Sonora. Para cumplir con esto, primero es necesario plantear que método es el más apto para identificar estos sitios. En la literatura se identificó que el proceso analítico jerárquico (AHP, por sus siglas en inglés) es una de las metodologías más empleadas para la selección de sitios para la producción de diferentes tipos de energías solares, incluyendo mayoritariamente a la fotovoltaica (Suprova et al., 2020; Malemnganbi y Shimray, 2020; Al Garni y Awasthi, 2017; Solangi et al., 2019). Una mezcla de GIS y AHP es uno de los submétodos más apto para identificar estos sitios y aplicarles condiciones específicas (Chandio et al., 2012), en este caso en particular a través de la aplicación de ecuaciones, usando algebra de mapas, para estimar la producción teórica de electricidad para toda la entidad federativa con el proceso fotovoltaico. Ya que los sistemas de información geográfica (GIS-AHP permiten espacializar objetivos específicos. De aquí que la primera tarea fuera espacializar las variables determinísticas del proceso fotovoltaico, así como los sitios donde no es posible producir esta energía. En este caso, se obtuvieron las variables meteorológicas gracias a datos de las estaciones de CESAVE-SIAFESON (2020). Por cuestiones de disponibilidad de datos y consistencia de estos en las estaciones, se emplearon 97 estaciones en total. Estas registran diferentes medidores. Como estos datos son geográficamente puntuales, se requirió utilizar técnicas de interpolación espacial para hacerlos continuos. El resto de los criterios de selección se obtiene de diferentes fuentes de información. En el caso de la elevación del terreno del Continuo de Elevaciones Mexicano de INEGI (s.f.), la inclinación y la orientación del terreno se estimaron a partir de los datos de elevación con la técnica geodésica de su método respectivo en el software Arcmap. Las vialidades se tomaron de la Red Nacional de Caminos, obtenida de INEGI (2020), las manchas urbanas y rurales respectivas de INEGI (2016) y las líneas de transmisión eléctrica de CENACE (2016). El método de proximidad empleado para estas tres variables fue el de camino-distancia del software Arcmap. Los criterios de exclusión son las líneas de transmisión (CENACE, 2016), los patrimonios de la humanidad (CONANP, 2021a), las áreas naturales protegidas (CONANP, 2021), los sitios de vegetación nativa y vida (INEGI, 2017), los cuerpos de agua (INEGI, 2009), las manchas urbanas y rurales (INEGI, 2016), la propiedad social que se encuentra en la carta catastral de Sonora (INEGI, 2016a), la red vial (INEGI, 2020c), lugares con una inclinación mayor a 10 grados (INEGI, s.f.) y los sitios turísticos, religiosos, aeropuertos y otros (INEGI, 2020c). Con esto se contó con las variables determinísticas y los sitos no aptos para instalar plantas solares. Para identificar la importancia relativa de las variables determinísticas se utilizaron estudios similares como son Sánchez-Lozano et al. (2013), Chen et al. (2014), Noorollahi et al. (2016), Zoghi et al. (2017), Doljak y Stanojević (2017), Al Garni y Awasthi (2017) y Doorga et al. (2018). Posteriormente se aplicó el método de AHP a los datos espaciales para generar la clasificación de los sitios para cumplir con el objetivo de producir electricidad vía el proceso fotovoltaico. Tanto a los resultados como a Sonora en su totalidad, se le aplicaron ecuaciones especificas (Obukhov et al., 2017; Ropp et al., 1997; Faiman, 2008; Huld y Gracia Amillo, 2015) usando algebra de mapas para estimar la electricidad que es posible generar usando panales solares. Se encontró que 35.85% del territorio puede ser usado para generar esta energía y con solo 0.58% de este territorio, equivalente a 1081 km2, se podría abastecer el consumo total de electricidad mexicano del año 2020 (Expansión, s.f.). De esa forma, la energía fotovoltaica en el país es un recurso fundamental y con alta factibilidad para lograr la transición energética.

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Usage Practice of Information Technology for the Reorganization of Production Processes

Kolchurina

Khamitov

et al. 2023

Engineering Materials

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Method for Prediction of the Power Output from Photovoltaic Power Plant under Actual Operating Conditions

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