Solar PV Solutions for Academic Campuses

40
Solar PV Electricity Solutions for Academic Campuses in India A white paper Chetan S. Solanki Department of Energy Science and Engineering Indian Institute of Technology Bombay (IIT Bombay) October 2010

Transcript of Solar PV Solutions for Academic Campuses

Page 1: Solar PV Solutions for Academic Campuses

    Solar PV Electricity Solutions for Academic 

Campuses in IndiaA white paper 

    

Chetan S. Solanki  Department of Energy Science and Engineering 

Indian Institute of Technology Bombay (IIT Bombay) 

 

 

October 2010 

Page 2: Solar PV Solutions for Academic Campuses

Solar PV Electricity Solutions for Academic Campuses in India 

© C.S. Solanki, Dept. of Energy Science and Engineering, IIT Bombay     2 

 

 

Contents 

1.  Introduction .................................................................................................................................... 4 

2.  Solar Radiation Map of India ........................................................................................................... 5 

2.1   Peak hours of solar radiation ................................................................................................. 6 

2.2   Horizontal surface and tilted surface .................................................................................... 7 

3.  Solar PV technologies: Converting light to electricity ....................................................................... 7 

3.1   Efficiency of PV modules of different technologies ............................................................ 10 

3.2   Rated power of PV modules ................................................................................................ 10 

3.3   Cost of PV modules of different technologies ..................................................................... 11 

4.  Per unit area PV Electricity Generation Potential .......................................................................... 11 

4.1  Efficiency of PV module ........................................................................................................ 12 

4.2   Per unit area electricity generation from PV modules ........................................................ 13 

4.3   Daily solar radiation data ..................................................................................................... 13 

4.4   Optimum tilt of PV modules – permanently fixed............................................................... 14 

4.5   Optimum tilt of PV modules – seasonally fixed ................................................................... 15 

4.6   Example calculations: PV electricity for three story academic building .............................. 16 

5.  PV system configurations .............................................................................................................. 17 

5.1   Possible PV system configuration for academic campuses ................................................. 18 

5.2   Commonly used PV system configurations ......................................................................... 19 

5.3   Designing a PV system ......................................................................................................... 20 

5.4 Example calculations for standalone PV system design ........................................................ 21 

5.5   Typical Cost of PV system components ............................................................................... 23 

6.  Spaces for PV installations in academic campus ............................................................................ 23 

6.1   Installation on building roof tops & sun shades .................................................................. 24 

6.2   Solar PV Installation on parking lots/path ways .................................................................. 25 

6.3   Solar PV installations on ground .......................................................................................... 25 

7.  Cost of solar PV electricity ............................................................................................................. 26 

7.1   Calculating Life Cycle Cost ................................................................................................... 26 

Page 3: Solar PV Solutions for Academic Campuses

Solar PV Electricity Solutions for Academic Campuses in India 

© C.S. Solanki, Dept. of Energy Science and Engineering, IIT Bombay     3 

 

7.2   Comparison of LCC of Solar, Diesel and Grid electricity ...................................................... 28 

8.  Energy efficiency is recommended ................................................................................................ 29 

8.1  Energy efficiency of buildings ............................................................................................... 29 

8.2  Energy efficiency of electrical loads ..................................................................................... 30 

8.3  Energy efficiency of users ..................................................................................................... 30 

9.  Subsidies for installing solar PV systems ....................................................................................... 30 

9.1   Subsidy for rooftop PV systems ........................................................................................... 31 

9.2   Interest rate subsidies ......................................................................................................... 32 

10. Recommendations for use of Solar PV electricity .......................................................................... 33 

 

Appendix: Monthly average daily  solar  radiation data of  various  cities of  India; Global  (on horizontal 

surface),  diffused  (on  horizontal  surface)  and  Global  (on  surface  tilted  to  latitude  of  location) 

represented in kWh/m2‐day………………………………………………………………………………………………………………35 

Page 4: Solar PV Solutions for Academic Campuses

Solar PV Electricity Solutions for Academic Campuses in India 

© C.S. Solanki, Dept. of Energy Science and Engineering, IIT Bombay     4 

 

 

Solar PV Energy for Academic Campuses in India A White Paper 

 Chetan S. Solanki 

Department of Energy Science and Engineering 

IIT Bombay 

1. Introduction Electricity from renewable energy (RE) sources is increasingly been seen as the viable solution for energy 

deficiency, energy security and for social development. Among the many RE technologies and sources, 

electricity produced directly  from  the sun using solar photovoltaic  (SPV) technology  is gaining  interest 

from government and investments from private enterprises.  

 

Historically,  it has been about 50 years since  the  first operational silicon solar cell was demonstrated. 

However,  the  last 15 years have seen  large  improvements  in  the  technology, with  the best confirmed 

cell efficiency being over 24%. The main drivers have improved electrical and optical design of the cells. 

Improvements in the first area include improved passivation of contact and surface regions of the cells 

and a  reduction  in  the volume of heavily doped material within  the cell. Optically,  reduced  reflection 

and  improved  trapping  of  the  light  within  the  cell  have  had  a  large  impact.  These  features  have 

increased silicon cell efficiency to a confirmed value of 24.7%. Together with technical progress there is 

support  from  the government  for solar PV  technologies around  the world. Overall effect  is significant 

growth of the PV technology. Currently the world annual production  is over 10,000 MW. The solar PV 

technologies  are  now  increasingly  seen  as  major  electricity  source  for  Indian  scenario.  The 

announcement of  Jawaharlal Nehru National Solar Mission confirms  this, which  target  to  install about 

10,000 MW of solar PV modules in India by 2022. 

 

On  a practical  level,  the  peak of  solar  electricity  generation  correlates with  the  consumption  almost 

perfectly. The main reason for not having to look at SPV technology so seriously earlier was because of 

its high  initial cost of  installation. The cost  is still formidable, but the alternative  is to use diesel based 

electricity to cover for the peak shortages. With rising diesel costs, worrisome suppliers and dwindling 

global  supplies,  solar  electricity  from  SPV  has  just  turned  competitive  to  diesel.  The  next  target  in 

making solar PV widely acceptable is making electricity from it as cheap as that from coal. Though there 

is still a long way to go, the trend is unmistakable. SPV is here to stay and the faster we accept its utility, 

the easier it will be to solve much of our current concerns. 

 

Overall considering the concerns about rising electricity cost, increased concern for climate change and 

need  to  find  alternative  energy  solutions,  and  with  considerable  government  support,  solar  PV 

technology is increasingly seen as viable option for our current and future energy supply. 

Page 5: Solar PV Solutions for Academic Campuses

Solar PV Electricity Solutions for Academic Campuses in India 

© C.S. Solanki, Dept. of Energy Science and Engineering, IIT Bombay     5 

 

 

 

Academic campuses are ideal places for use of solar PV modules for the following reasons: 

1. Most  of  the  operation  of  academic  campuses  takes  place  in  the  day  time,  which  is  in 

synchronous with the availability of sun light. With this condition the expensive battery storage 

is minimized.  

2. Academic  campuses do not have  significant heavy  loads  like ACs, meaning  that  the  required 

power density is low. It is easier to generate smaller power density with solar PV solutions.   

3. Use  of  solar  PV modules  in  campus will  sensitize  young minds  on  importance  of  renewable 

energy technologies who would become future scientist, academicians or policy makers. 

 

This  document  describes  the  solar  PV  potential,  particularly  for  academic  institutions  in  India.  The 

Section 2 describes the available solar radiation at various parts of the country,  followed by Section 3 

giving the commercially available solar PV technologies for electricity generation. Available surface area 

in academic campuses may be a  limitation. Therefore Section 4 describes  the per unit area electricity 

generation potential of PV technologies. Configuration of PV systems and system design is explained in 

Section  5.  Several  spaces  can  be  used  to  install  solar  PV  modules  in  academic  environment;  the 

possibilities  are  described  in  Section  6.  The  cost  of  electricity  generated  using  solar  PV modules  is 

described in section 7 while Section 8 looks at possibility of minimizing energy consumption in order to 

reduce the overall cost of PV systems. At the end various subsidy scheme of government for promoting 

use of solar PV technology is described and recommendations were made for using solar PV electricity in 

academic campuses in India. 

2. Solar Radiation Map of India  

Electricity from the SPV  is dependent on the amount of sunlight falling on the solar panels. The  longer 

the hours of sunlight falling on them and the greater the amount of sunlight falling on them the better it 

is for electricity generation. Solar insolation in a given location is given by the unit kWh/m2‐day. In India, 

the average  solar  insolation varies between 4 – 7 kWh/m2‐day. This solar  radiation  referred as global 

solar radiation and it consist of direct and diffuse solar radiation (due to cloud cover, dust, etc) reaching 

at a point on earth. What it means is that every day the amount of solar energy falling on 1 m2 area in 

India is about 4 – 7 units. Given India’s location in the equatorial belt, it is abundant sunshine. Also the 

fact that we have between 250 and 300 days of clear sunny days, gives the location year round reliable 

source of energy. Given the above figures the annual solar radiation falling on 1 m2 area in a given year 

is between 1600  and 2200  kWh.  (To  give  a perspective,  the  solar  industry  leader, Germany’s  annual 

global  solar  radiation  is between 950 and 1350 kWh/m2‐day.) For  India  that  translates  to about 6000 

million GWh. That’s a huge potential to tap.  

 

 

 

Page 6: Solar PV Solutions for Academic Campuses

Solar PV Electricity Solutions for Academic Campuses in India 

© C.S. Solanki, Dept. of Energy Science and Engineering, IIT Bombay     6 

 

 

 

 

 

Fig: Solar radiation map of India 

 

It  can  be  observed  from  the  solar  radiation map  of  India  that  although  the  highest  annual  global 

radiation  is received  in Rajasthan and northern Gujarat, other regions also receive fairly  large amounts 

of  radiation  as  compared  to  many  parts  of  the  world  including  Japan,  Europe  and  the  US  where 

development and deployment of solar technologies is maximum. 

 

2.1   Peak hours of solar radiation 

The solar cell efficiency and module output power is specified for W/m2 of radiation intensity and at 25 

degree  centigrade  of  cell  temperature.  This  condition  is  known  as  standard  test  condition  (STC). 

Normally the solar radiation intensity varies from morning to afternoon to sunset. A typical variation of 

solar radiation  intensity as a  function of time  in hours  is given  in Fig. below. One can notice  from the 

figure that the  intensity of global radiation varies from 0 W/m2 at the sunrise and sunset to about 0.9 

kW/m2 at the noon time. The  integration of the solar  intensity curve, gives solar  insolation falling at a 

unit area over a day and therefore the unit of solar insolation (loosely also referred as solar radiation) is 

Watt‐hour/m2‐time, for instance Wh/m2‐day or kWh/m2‐day.  It is mentioned in the previous paragraph 

that the annual solar insolation in India varies between 4 – 7 kWh/m2‐day or 1460 to 2555 kWh/m2‐year. 

 

Since  the  solar  cells  and  modules  are  characterized  for  1000  W/m2  or  1kW/m2  of  solar  radiation 

intensity, it is useful to represent the daily or annual solar radiation data in terms of ‘number of hours’ 

of 1000 W/m2. For instance, a 5 kWh/m2‐day of global solar insolation is equivalent of 5 hours of 1000 

Page 7: Solar PV Solutions for Academic Campuses

Solar PV Electricity Solutions for Academic Campuses in India 

© C.S. Solanki, Dept. of Energy Science and Engineering, IIT Bombay     7 

 

W/m2 of solar  intensity.   This concept  is demonstrated  in Fig. below and very useful  in estimating the 

amount of energy generated from a given PV module. In the Fig. below the area of the global radiation 

curve and the dotted rectangle should be equal. 

 

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

6 8 10 12 14 16 18Hours

Rad

iatio

n (k

W/m

2)

 Fig: Daily variation in global and diffuse radiation intensity at a given location and equivalent ‘number of 

hours’ of 1000 W/m2 (for which solar cells and modules are characterized). Typically diffuse radiation is 

about 10  to 20% of global  radiation  in  India  for a clear sky. During monsoon or cloudy sky conditions 

diffuse radiation is about 50 to 80% of the global radiation. 

 

2.2   Horizontal surface and tilted surface 

The  global  solar  radiation  data  are  typically  represented  as  amount  of  solar  radiation  received  on  a 

horizontal surface at a given  location.  In order to  intercept more solar radiation, the solar PV modules 

are mounted at an angle to horizontal plane. Therefore, sometimes, it is useful to know the global solar 

radiation data on a tilted surface. This is discussed in detail in later sections.  

3. Solar PV technologies: Converting light to electricity Solar PV is a semiconductor device which converts sunlight directly into electricity. The operation of light 

to electricity conversion requires a built‐in electric field, normally obtained by making P‐N junction or P‐

i‐N  junction  structures.  A  solar  PV  panel  or  a  solar  PV module when  exposed  to  sunlight  generates 

voltage  and  current  at  its  output  terminal.  This  voltage  and  current  can  be  used  for  our  electricity 

requirements. The  amount of electricity  a  solar PV module  can  generate depends on  the  amount of 

sunlight falling on it. The higher is the intensity of the sunlight the more will be the electricity generated 

from it. When no sunlight falls on a solar PV module, no electricity is generated.  

The development of solar PV technologies has been taking place since 1950s. The solar cell development 

was being done mainly  for space applications  till 1970s. After  the  first oil shock of 1973  the solar cell 

technology has been seriously considered for terrestrial power generation applications. Since then lot of 

development has occurred in cell design and cell material with an objective to increase in efficiency and 

decrease in cost per Watt. There are many technologies which are still under research and some of them 

5 hours 

Diffuse radiation

Global 

radiation 

Page 8: Solar PV Solutions for Academic Campuses

Solar PV Electricity Solutions for Academic Campuses in India 

© C.S. Solanki, Dept. of Energy Science and Engineering, IIT Bombay     8 

 

have  come  to  a  commercial  stage.  Among  the  commercial  SPV  technologies,  wafer  crystalline  Si 

technologies are most commonly fabricated and used.  

 

The commercial SPV technologies can be divided in two categories:  

1. Crystalline Silicon (c‐Si) wafer‐based cell technologies 

2. Thin film substrate‐based cell technologies 

The c‐Si wafer based technologies are divided in to mono‐crystalline, multi‐crystalline, electronic grade 

Si, solar grade Si and ribbon Si. The overall scenario c‐Si wafer based technologies is shown in Figure 

below. 

 

Fig: Overview of Si based technologies. It also shows the route of thin film Si cell technologies1. 

Overall  thin  film  technologies can be divided  in  two categories: Si based and non‐Si based, which can 

further be divided  in flexible and rigid substrates. Categorizations of thin film technologies and  leading 

companies in various categories are given in the figure below. 

                                                            1 C.S. Solanki, Solar Photovoltaics: Fundamentals, Technologies and Applications, Prentice Hall of India, 2009. 

Wafer or 

Raw Si in the form of SiO2 

Metallurgical grade Si 

High purity chlorosilanes gases 

High purity electronic grade Si 

Ingot pulling  Block casting 

Wire sawing Wire sawing 

Solar cell Solar cell 

Mono‐crystalline 

wafer 

Multi‐crystalline 

wafer 

Thin film 

deposition 

Solar cell

Sheet pulling

Laser cutting

Solar cell

Si sheets

Solar grade Si 

Block casting 

or sheet 

pulling

Purification 

Solar cell 

Wafer dicing 

Route‐I  Route‐II  Route‐III Route‐IV Route‐V 

Page 9: Solar PV Solutions for Academic Campuses

Solar PV Electricity Solutions for Academic Campuses in India 

© C.S. Solanki, Dept. of Energy Science and Engineering, IIT Bombay     9 

 

 

Fig: Tree of thin film technologies and leading companies. 

Both Crystalline Si wafer (c‐Si) based technology and amorphous Si (a‐Si) thin film solar cell technology 

makes  use  of  Si  but  they  are  fundamentally  quite  different  technologies.  C‐Si wafers  have  ordered 

arrangement of Si atoms while in a‐Si it is completely disordered (amorphous), which is the main reason 

for  different  (a)  solar  cell  structure,  (b)  different  way  of  making  contacts  and  finally  (c)  different 

performance of the devices. C‐Si is based on p‐n junction while a‐Si is based on p‐i‐n junction. Other thin 

film technologies like CdTe and CIGS have poly‐crystalline material and cells are based on p‐n junction. 

Today solar PV modules of following technologies are commercially available: 

Mono‐crystalline wafer‐based modules 

Multi‐crystalline wafer‐based modules 

Cadmium Teluride (CdTe) thin film modules 

Copper Indian Gallium Selenide (CIGS) thin film modules 

Amorphous Si (a‐Si) thin film modules 

 

 

 

 

 

 

, Nex Power 

Page 10: Solar PV Solutions for Academic Campuses

Solar PV Electricity Solutions for Academic Campuses in India 

© C.S. Solanki, Dept. of Energy Science and Engineering, IIT Bombay     10 

 

3.1   Efficiency of PV modules of different technologies 

PV modules from different technologies vary in terms of efficiency and cost per Watt. The efficiency of 

cells and modules of different technologies are listed in Table below. 

Technology  Highest Cell Lab 

Efficiency*(%) 

Highest module 

Efficiency*(%) 

Typical commercial 

module efficiency(%) 

Mono c‐Si  25  22.9  14  to 16 

Multi c‐Si  20.4  15.5  14  to 16 

a‐Si (single junction)  9.5  8.2  5.5 to 6.5 

a‐Si (double‐junction) 

a‐Si/micro c‐Si 

(double junction) 

10.6 

~14.2(unstabilized) 

‐ 

‐ 

‐ 

8 to 10 

a‐Si (triple‐junction)  13.0  10.4  ‐ 

CdTe  16.7  10.9  8 to 9 

CIGS  19.9  13.5  10 to 12.5 

*Ref: Martin A. Green, Keith Emery, Yoshihiro Hishikawa and Wilhelm Warta, Solar cell efficiency table 

(version 34), Prog. In Photovoltaic: Res. Appl. 2009; 17:320–326. Efficiency measured under the global 

AM1_5 spectrum (1000W/m2) at 258C (IEC 60904‐3: 2008, ASTM G‐173‐03 global) stable efficiencies.  

   3.2   Rated power of PV modules 

The efficiency and power output of a solar cell and modules are given for light condition corresponding 

to 1000 W/m2 and at 25oC temperature, known as standard test condition (STC). The rated power of a 

cell and module is referred as peak power or Wp. The peak power of PV module changes with change in 

falling solar radiation and temperature of the cell under real  life conditions. Typically one does not get 

the condition corresponding  to STC. Solar  radiation  is normally  lower  than  the STC condition and cell 

temperature  is normally higher than the STC condition, both of these have effect of decreasing power 

output from the PV module.  

The  conditions  specified  in  the  STC does not occur  for most of  the  time and  locations. This happens 

because  of  two  reasons;  the  real  solar  irradiation  is  normally  less  than  1000 W/m2  and  the module 

temperature under  real operation  is more  than  the STC specified  temperature of 25oC. Both of  these 

reasons result in lower module power output than the expected under the STC condition. Thus, in order 

to have more realistic figure for the possible power output from a PV module, the performance of the 

modules  is described  in  two other  test  conditions;  standard operating  conditions  (SOC)  and nominal 

operating  conditions  (NOC). Both of  these use a different  concept of  temperature,  called as nominal 

Page 11: Solar PV Solutions for Academic Campuses

Solar PV Electricity Solutions for Academic Campuses in India 

© C.S. Solanki, Dept. of Energy Science and Engineering, IIT Bombay     11 

 

operating cell temperature (NOCT). The NOCT  is defined as the temperature reached by a cell  in open 

circuited module under following conditions: 

‐ Irradiation: 800 W/m2, 

‐ Ambient temperature: 20oC 

‐ Wind speed: 1 m/s  

‐ Mounting: open back side 

 

The NOCT can be used to give more realistic cell temperature of the module under operating conditions. 

The NOCT lies usually between 42 to 50oC.  Under different ambient temperature and solar radiation the 

NOCT will change.  In  India, since ambient  temperature  is always quite higher  than 20oC considered  in 

NOC, therefore actual cell temperature lies between 55 to 70oC. 

Table: Comparison of test condition under which PV module characteristics are described. 

Conditions  STC 

(Standard test 

condition) 

SOC 

(Standard operating 

condition) 

NOC 

(Nominal operating 

condition) 

Irradiation (W/m2)  1000  1000  800 

Temperature (oC)  25  NOCT (42 to 50oC)  NOCT (42 to 50oC) 

Rated power (Wp)  100 (reference)  91 to 94  72 to 75 

 

Since the NOC conditions are more common in real life situations, therefore for PV module power rating 

under NOC conditions (or prevailing conditions) should be considered. And the rated power under NOC 

conditions  is  smaller  than  rated power under  STC  conditions. But note  that  in most designs  the  STC 

rated power of PV modules  is considered, which  is  then discounted  in  terms of efficiency  to consider 

losses for higher operating cell temperature. 

 

   3.3   Cost of PV modules of different technologies  

The cost of solar PV technologies is stated in terms of Rs per Wp. The cost of PV modules varies between 

75 Rs/Wp to 125 Rs/Wp. This variation is due to the technology and also due to the volume of purchase. 

Normally  for  higher  volume  purchase,  like  several  100  kWp  or  few MWp,  the  cost  of  c‐Si  based  PV 

modules was between 90 to 110 Rs/Wp in Sep. 2010. 

4. Per unit area PV Electricity Generation Potential   

In the last section it is mentioned that the average solar radiation in India is quite high. But the question 

how much of that radiation can be extracted into electricity from SPV module covering certain area. The 

calculation is very simply dependent on the efficiency of the SPV used and available solar insolation at a 

given  location.  If  high  efficiency modules  are  used, more  of  the  solar  energy  can  be  converted  to 

electricity. Lesser efficiency would mean less electricity conversion.  

Page 12: Solar PV Solutions for Academic Campuses

Solar PV Electricity Solutions for Academic Campuses in India 

© C.S. Solanki, Dept. of Energy Science and Engineering, IIT Bombay     12 

 

 

Depending on the kind of technology, efficiencies vary between 8% for thin film SPV and 16% for mono‐

crystalline  SPV.  It  should  be,  however,  noted  that  higher  efficiencies  mean  greater  generation  of 

electricity for a given unit area. A 100 watt solar module will generate the same amount of electricity in 

a given locality no matter how efficient or inefficient it is. The only thing that may differ is the size of the 

100 Wp module. A less efficient module will be bigger than a high efficiency module. A PV module of 1 

meter square area with efficiency of 14% and 8 % would generate 140 Watt and 80 Watt respectively 

under standard test condition (1000 W/m2 and at 25oC). 

 

4.1  Efficiency of PV module  

Efficiency of PV modules is calculated as follows: 

A commercially available module has the following given parameters: 

The peak power rating of the module (Wp) 

The area of the module (m2) 

Dividing the peak power rating by t he area of the module, we get Wp/m2. Since the modules are rated 

at STC of 1000 W/m2, the efficiency of the module can be written as: 

%100*/1000

/2

2

mW

mWEfficiency p

 

For instance a 200 Wp and a 230 Wp Moser Baer crystalline silicon solar module has the L x W of 1661 

mm x 991 mm. Similarly a 340 Wp and 380 Wp thin film solar module has the dimension of 2600 mm x 

2200 mm. The estimated solar PV module efficiencies are given in Table below. 

 

Table:  Estimated efficiencies of PV module 

Parameters  200 Wp c‐Si  230 Wp c‐Si  340 Wp thin film  380 Wp thin film 

Type of Module  Crystalline Silicon  Thin Film 

Power Rating  200  230  340  380 

Area (m2)  1.64  5.72 

Wp/m2  121.2  139.4  59.4  66.4 

Efficiency  12.1%  13.9%  5.9%  6.6% 

 

As can be seen  from  the above example,  the crystalline modules have higher efficiency  than  thin  film 

ones.  The  information  about  efficiency  of  PV modules  is  useful  in  determining  the  total  area  of  PV 

modules required to generate given amount of energy.   

 

Alternatively a 13.9% efficient SPV of 200 Wp will have the area of 1.43 m2. This is calculated by dividing 

200 Wp by the efficiency. In this instance the area of the module can be calculated as follows: 

Page 13: Solar PV Solutions for Academic Campuses

Solar PV Electricity Solutions for Academic Campuses in India 

© C.S. Solanki, Dept. of Energy Science and Engineering, IIT Bombay     13 

 

22

/)(

mW

WmArea

p

4.2   Per unit area electricity generation from PV modules 

From the efficiency of the modules one can then calculate how much electricity can be generated  in a 

given area. Suppose the location has an average daily solar radiation of 5.5 kWh/m2‐day, then using the 

various efficiencies one can determine the electricity generated from the modules. 

 

Electricity generated from individual panel of a given power rating is the product of the efficiency of PV  

module and average daily solar radiation.  

 

)//(.*.mod.)//( 22 daymkWhradiationdailyAveofEffdaymkWhGeneratedyElectricit  

 

Table: Estimated electricity generation on per unit area basis from PV modules of different efficiencies. 

Parameters  c‐Si Low  c‐Si High  Thin Low  Thin High 

Efficiency  12.1%  13.9%  5.9%  6.6% 

Average  Daily  Solar  Radiation 

(kWh/m2‐day)  5.5 ( or 5.5 hours of 1000 W/m2) 

Electricity generated 

(kWh/m2‐day)  0.66  0.76  0.32  0.36 

 

Thus from a PV module data sheet its efficiency can be estimated and from a given global solar radiation 

data, per unit area electricity (on daily, monthly or yearly basis) can be estimated.  

 

4.3   Daily solar radiation data 

Global  solar  radiation  data  are  normally  available  for main  locations  in  the  form  of  daily  average. 

Multiplying  the  number  of  days  in  a month  to  daily  average  global  solar  radiation  data  one will  get 

monthly  global  solar  radiation data. As  an example monthly  averaged daily  global  solar  radiation  for 

Hyderabad  is given  in Table below. For many other  locations across  India  the monthly averaged daily 

global radiation data are given in Appendix. 

 

 

Table: Monthly averaged daily global solar radiation on horizontal surface and at surface tilted at latitude angle for 

Hyderabad. 

Month  Average Daily Global Solar 

Radiation (Horizontal) 

Average Daily Global Solar 

Radiation (Latitude) 

Page 14: Solar PV Solutions for Academic Campuses

Solar PV Electricity Solutions for Academic Campuses in India 

© C.S. Solanki, Dept. of Energy Science and Engineering, IIT Bombay     14 

 

January  5.5  6.7 

February  6.2  7.1 

March  6.5  6.8 

April  6.9  6.7 

May  6.9  6.4 

June  5.8  5.3 

July  4.9  4.6 

August  5.2  5.0 

September  5.2  5.2 

October  5.8  6.3 

November  5.4  6.4 

December  5.1  6.3 

AVERAGE  5.78  6.06 

 

The figures here represent the energy falling on the surface during the day or the number of hours when 

the  radiation  is 1000 W/m2.   Note  in  the above Table  that  that during  the  summer  the  radiation on 

horizontal surface is greater than that of the radiation on the latitudinal tilted surface. 

 

4.4   Optimum tilt of PV modules – permanently fixed 

In order  to maximize  the  interception of  solar  radiation, and hence maximize  the generation of  solar 

radiation, the solar PV modules should be kept perpendicular to the sun rays. Since the position of the 

sun is changing throughout the day, the position of the PV modules should also be changing throughout 

the day, i.e. sun tracking is required. The precise tracking of the sun, in most cases, is not possible due to 

the additional cost of infrastructure required for tracking. Also, it requires maintenance. Therefore fixed 

mounting  of  solar  PV modules,  over  certain  period, months  or  even  year,  is  advised  and  preferred 

option.  

The  question  is  how  the  collector  should  be  optimally  oriented  for  capturing  maximum  possible 

sunlight? For a clear day, the  intensity of solar radiation at a given  location  is symmetrical around the 

solar noon time of the  location.   Also the radiation  intensity  is maximum at noon time. Therefore the 

solar PV modules are oriented to maximize solar radiation  interception at noon time.  It can be shown 

that if the PV modules are to be fixed throughout the year, at a fixed angle, the optimum tilt of solar PV 

modules should be equivalent  to  the  latitude angle of  the  location. Also,  if  the modules  installation  is 

done  in  the Northern hemisphere  the orientation  should be  South  facing  and  if  the PV modules  are 

being installed in Southern hemisphere then the PV modules should be installed North facing. 

Thus,  if PV modules are  integrated as part of  roof of a building  in academic campus,  the  roof  should 

have a tilt angle, equivalent to latitude angle of the location and in India the roof should be south facing. 

The latitude angle of Hyderabad is 17.37o North and hence the buildings on which solar PV modules are 

to be mounted should have 17.37o tilt, and the roof should be facing South. 

Page 15: Solar PV Solutions for Academic Campuses

Solar PV Electricity Solutions for Academic Campuses in India 

© C.S. Solanki, Dept. of Energy Science and Engineering, IIT Bombay     15 

 

4.5   Optimum tilt of PV modules – seasonally fixed 

It can be noted from the Table of daily global solar radiation for Hyderabad that during the summer the 

radiation on horizontal surface is greater than that of the radiation on the latitudinal tilted surface. Thus, 

tilt of PV modules in a given season can affect the energy generated from it. This knowledge can be used 

to optimize the electricity generation for a given season. 

In  the  previous  section  it  has  been  discussed  that  a  fixed  solar  collector  installed  in  the  Northern 

hemisphere  should  be  facing  South  and  should  be  inclined  to  an  angle  equal  to  the  latitude  of  the 

location.  But  adjustment  of  solar  PV modules  inclination  few  times  a  year  can  enhance  the  energy 

collection over the year, by enhancing the intercepted radiation. The PV module inclination adjustment 

can also  improve  the  system performance  for a given  season. For  instance, an academic building will 

require larger energy for running fan  in summer. Or  if solar PV modules are installed for a ski resort, it 

would be desirable that the collector perform better in winter.  

The optimized tilt angle of solar PV modules in winter season should be equal to latitude angle+15o and 

for  the summer  it should be  latitude angle‐15o. The  relative gain  in  the electricity production of a PV 

module when it is mounted to latitude15o as compared to its performance when it is mounted at the 

latitude angle  is shown  in Fig. below.   Note that the graph  is only an  indicative relative gain. Different 

locations will have different relative gain as  it will depend on the  local weather, percentage of diffuse 

radiation and seasonal change of the weather.  

 

Fig.: Relative collector performance as a function of collector tilt angle 

Periodically changing the tilt of the PV modules requires additional structural arrangement that allows 

change  in  tilt,  manually  or  automatic.  This  can  add  to  the  cost  but  results  in  additional  energy 

generation.  In general, 15  to 25% additional energy  (as  compared  to permanently  fixed mounted PV 

panels) can be generated with 5 to 10% higher life cycle cost. 

 

0.4

0.6

0.8

1

1.2

1.4

Jan Feb Mar Apr May Jun July Aug Sep Oct Nov Dec

Rel

ativ

e en

ergy

pro

duct

ion

Latitude

Latitude + 15o

Latitude ‐ 15o

Page 16: Solar PV Solutions for Academic Campuses

Solar PV Electricity Solutions for Academic Campuses in India 

© C.S. Solanki, Dept. of Energy Science and Engineering, IIT Bombay     16 

 

4.6   Example calculations: PV electricity for three story academic building  

Based on the information discussed so far in this section, it is now possible to estimate whether there is 

enough space or not in a building to supply all its electricity requirement using solar PV modules. Other 

than the cost of PV system, there is limitation of availability of open area, like terrace, to install solar PV 

modules.  The  calculations  given  in  Table  below  are  based  on  certain  assumption  for  the  electricity 

requirement of a building and terrace area availability. First order calculations suggests that academic 

buildings,  tall  up  to  three  floors,  have  sufficient  space  at  the  terrace  to  fulfill most  if  not  all  of  its 

electricity requirement, provided there is no AC load. 

Table: Examples calculations for satisfying electricity needs of a academic building using PV modules 

Total floor area of building 

Description  Quantity  Units 

No of floors in building  3 

Area per floor  (this is taken as example, calculations for any other area would be valid as well)  1000  Sq ft 

Total floor area  3000  Sq ft 

Estimation of load 

Estimated Load per unit area of the building  100  Sq ft 

Item  No.  Wattage Hour  of usage per day

Lights (assuming efficient lights)  2  50  9  900  Wh 

Fans (assuming efficient fan)  1  50  9  450  Wh 

Computers (assuming  one computer  in every 200 sq ft)  1  50  4  200  Wh 

Total daily electricity required  1550  Wh 

Total  daily  energy  required  for  whole  building   (all three floors)  46500  Wh 

46.5  kWh 

Available space of PV installation on roof  70%  of total floor area 

Total available space for PV module installations  700  Sq ft 

63.6  Sq meter 

Total possible installation of PV modules (in terms of Watts) 

Page 17: Solar PV Solutions for Academic Campuses

Solar PV Electricity Solutions for Academic Campuses in India 

© C.S. Solanki, Dept. of Energy Science and Engineering, IIT Bombay     17 

 

Solar  radiation  intensity  (Standard  Test Condition)  1000  W/m2 

PV module efficiency  15% 

Wattage of PV modules per sq meter  150 

Total wattage of PV modules  that  can be  installed on roof  9545  Watt 

Daily generation of electricity from PV modules 

daily available solar radiation  5  kWh 

5  Hours of 1000 W/m2 

Energy that can be generated per day using PV modules  47727.3  Wh 

47.7  kWh 

Comments: One  can  see  from  the  above  calculations  that  even  for  three  story building  there  is 

sufficient generation of electricity from PV modules to full fill all the electricity requirements of the 

building. Please note that no PV system losses are taken in calculations, which invariably are there 

up to 15 to 20%. In summary, one to three story buildings always have sufficient roof area to full fill 

most of its electricity requirements.  

 

This is only example calculations, proper calculations should be done for each building. The steps for 

designing solar PV systems for a given electricity requirement is given in section 5.  

 

However one  should note  that  several assumptions, which are very  reasonable, are made  in  this 

calculation. The actual electricity requirement can be higher or lower, the actual roof area available 

for PV module installations could be higher or lower, the actual amount of solar radiation available 

at a given location could be higher or lower.   

 

5. PV system configurations   

The PV systems are designed to supply power to electrical loads. The load may be of DC or AC type and 

depending upon  the application,  the  load may  require power during  the day  time only or during  the 

night  time only or  even  for 24 hours  a day.  Since  a PV panel  generates power only during  sunshine 

hours, some energy storage arrangement is required to power the load during the non‐sunshine hours. 

The  load  can  be  a DC  or  an AC  load.  This  energy  storage  is  usually  accomplished  through  batteries. 

During the non‐sunshine hours, the load may also be powered by auxiliary power sources such as diesel 

generator, wind generator or by connecting  the PV  system  to  the grid or  some combination of  these 

auxiliary sources.  

PV systems can be broadly divided into the following three categories: 

1. Standalone PV systems 

2. Grid connected PV systems and  

Page 18: Solar PV Solutions for Academic Campuses

Solar PV Electricity Solutions for Academic Campuses in India 

© C.S. Solanki, Dept. of Energy Science and Engineering, IIT Bombay     18 

 

3. Hybrid PV systems 

 

A standalone system  is the one which  is not connected to the power grid.  In contrast, the PV systems 

connected to the grid are called grid connected PV systems. Hybrid PV systems could be standalone or 

grid connected type, but have at least one more source other than the PV. 

The primary difference between  the  standalone  and  grid  connected  systems  comes  from  the energy 

storage feature, which is a direct consequence of their connection (or absence of connection) with the 

grid. While the standalone PV systems usually have a provision for energy storage, the grid connected 

PV systems have none or rather they don’t need one. The excess or deficit energy produced by the PV 

source  in  grid  connected  systems  (difference  of  energy  produced  by  the  PV  source  and  the  energy 

required by the  load)  is supplied to the grid or drawn from the grid. As a standalone PV system  is not 

connected  to  the  grid,  it must  have  battery  support  or  an  auxiliary  source  to  supplement  the  load 

requirements during the night hours or otherwise. 

Be it the standalone system or the grid connected system, other sources of power (other than the PV as 

the  main  source)  may  also  be  connected  to  them  for  auxiliary  support  and  better  reliability.  For 

instance, a  standalone PV  system can also have a wind generator connected  to  it or  it  can have  two 

power sources, a wind generator and/or a diesel generator, connected to it. The same is true for the grid 

connected systems. Whenever there is more than one type of power sources connected in a system, the 

configuration is known as hybrid system. A hybrid system with PV as the main source, is called a hybrid 

PV system. Factors such as resource (solar, wind, grid) availability, initial cost of the system, criticality of 

the  load,  etc.  influence  the decision  as  to whether or not  to  have  a hybrid  system  and  if  yes, what 

configuration? For  instance, a PV‐wind hybrid configuration can be  installed when both solar and wind 

resources,  at  a  given  location,  are  abundantly  available.  Similarly,  when  the  amount  of  PV  power 

installed is not adequate to meet the load demand (say due to cost factor), a diesel generator or another 

renewable energy (RE) generator can be installed along with the PV source. 

5.1   Possible PV system configuration for academic campuses 

A possible PV  system configuration,  incorporating various  sources of electricity  like PV modules, grid, 

and diesel/Wind generator  is shown  in the Fig. below. It should be noted that  it  is optional to connect 

one or more sources of electricity in the system. The system can only run on Solar PV electricity or it can 

also be coupled with grid electricity. Many times, when grid electricity connected is not available or not 

reliable,  then  it  is advisable  to have  solar PV with diesel generator, wherein diesel generator may be 

used for emergency conditions when there is not enough sun light, like in rainy season. 

 

 

 

 

 

Page 19: Solar PV Solutions for Academic Campuses

Solar PV Electricity Solutions for Academic Campuses in India 

© C.S. Solanki, Dept. of Energy Science and Engineering, IIT Bombay     19 

 

 

Fig: Possible configuration of solar PV system with option of connecting the system with grid or diesel or 

wind generator. 

 

5.2   Commonly used PV system configurations 

The  current  trend  in  usage  of  PV  systems  is  in  providing  day  time  electricity  needs  and  supplying 

electricity to the grid. This usually reduces the cost of storage for night time application and manages to 

solve the peak time energy shortage. These are grid connected systems without any battery storage. As 

per the prevailing policies, the gird connection  in India  is possible for power plants of 1MW and  larger 

capacities. For connecting PV systems of smaller sizes,  less  than MW,  institution are  required  to have 

arrangement with state electricity board, regulatory boards.  

 

In a number of  industrial and commercial  locations SPV  is  replacing diesel as  the preferred  source of 

electricity  generation.  While  in  industrial  locations  the  quantum  of  power  and  therefore  energy 

requirement  is very high, the size of PV systems tends to be  large as well. So most of the time the PV 

plant is setup in roof‐top as well as over land dedicated for SPV power plant. These systems are almost 

always  grid  connected  to  switch  seamlessly  between  SPV  electricity  when  it  is  available  and  grid 

electricity when the sun is unavailable, such as during monsoons. 

 

In academic locations the need for electricity is usually to power office equipments and basic needs such 

as  lighting and ventilation. This  is an example of captive power plants where PV plants are  installed to 

satisfy  the electricity needs of campus only.  In most  instances  the SPV  is  installed over building  roof‐

tops. In absence power source, other than PV, battery storage is required. 

 

 

 

 

 

Electronic 

Controller 

AC 

Load DC‐AC  

Converter 

DC 

Load 

 

PV  

Panel 

Grid 

Diesel /wind Generator 

Page 20: Solar PV Solutions for Academic Campuses

Solar PV Electricity Solutions for Academic Campuses in India 

© C.S. Solanki, Dept. of Energy Science and Engineering, IIT Bombay     20 

 

5.3   Designing a PV system 

 

Design of grid connected system:  

A grid connected  system will not have any battery back up as  the grid  itself acts as medium  to  store 

energy. Therefore one need to put enough solar PV modules to fulfill daily energy requirements. Since 

the PV systems are connected to grid, one can  install  less than the required PV modules or more than 

the required PV modules. The amount of PV modules to install may then be govern by the availability of 

money, availability of roof top area, upper limit set by policies, etc. 

 

For  instance,  if you  install 2 kWp of PV modules  (normally would  take about 15 square meter of roof 

area) on your roof and you daily solar insolation in your area is 5 kWh/m2‐day, then PV modules would 

be generating 10 kWh or 10 units of electricity every day. In order to connect a PV system to the grid, 

one  requires  electronic  components  like Maximum  Power Point  Tracker, DC  to DC  converter  and  an 

Inverter. All these components may come as single unit, as an inverter for grid connection. Efficiency of 

such  electronics  is  over  80%  at  small  power  level  (few  kW)  inverter,  but  the  large  power  (several 

hundred kW) grid connected inverter would have efficiency above 92%. One must consider the electrical 

losses in electronics required for grid connection to estimate what is the actual energy fed in to the grid.  

 

Design standalone PV system 

A  standalone PV  systems are designed  to  full  fill all  the electrical energy  requirement of a premises, 

wherein the load can run during day time or night time. In such systems, a battery bank is used to store 

the electricity. A PV system design requires the estimation of load (in terms of daily energy), estimation 

of battery in a PV system and estimation of size of PV modules, etc.  

 

The design of PV system is normally done in three steps: 

Step 1: estimation of daily electrical energy required 

Step 2:  Estimation of battery requirement 

Step 3‐ Estimation of PV module requirements 

 

In order to estimate the electrical load, one must know the power ratings of various appliances used in 

institute  and  the  number  of  hours  of  daily  usage  of  each  appliances.  Table  below  provides  the 

appliances along with their power rating and the approximate hours they are used.  

 

Table: Power ratings of various appliances used in academic institutions 

Appliance  Power Rating (Watt) 

Tubelights  40 

CFLs  8 – 28 

Ceiling Fans  55 – 85 

Wall Fans  65 – 100 

Air‐Condition Systems  1000 – 5000 

Page 21: Solar PV Solutions for Academic Campuses

Solar PV Electricity Solutions for Academic Campuses in India 

© C.S. Solanki, Dept. of Energy Science and Engineering, IIT Bombay     21 

 

Appliance  Power Rating (Watt) 

Laptops  80 – 100 

PCs  250 – 300 

TV  150 – 250 

Printers  300 – 500 

Projectors  1000 – 3000 

Water Pumps  350 – 3500 

 

5.4 Example calculations for standalone PV system design 

 Let us design a PV system to power a typical academic establishment with the following loads. They are 

to operate between 9:00 AM to 6:00 PM.  

 

Table: Estimation of daily electrical energy requirements 

Load  Power  Rating 

(Watt) 

Usage in hours per 

day 

No. of Units  Electricity  

(Wh) 

Tubelights  40  9  6  2160 

Fans  80  9  6  4320 

CRT PCs  300  8  6  14400 

Printer  500  2  1  1000 

  920 Watt       

Total daily electricity demanded (Wh)  21880 

Total daily electricity demanded (kWh)  21.88 

 

Solution: Daily energy required  is 21.88 units or 21.88 kWh. The  location  is  in Hyderabad. The average 

annual global solar radiation is 5.78 kWh/m2‐day. 

 

Simplistically, the panels required can be found by: 

 

)(

)()(

hoursequivalentRadiationSolarGlobal

kWhNeededyElectricitkWSPV  

 In this case, 21.88 kWh divided by 5.78 hours = 3.78 kW 

 

However,  there are other additional  components  that are needed. Batteries  to provide  for non‐peak 

solar hours or when there  is no sunlight. Usage of  inverters, batteries and other electronics bring their 

own inefficiencies. An SPV system has to be designed keeping these factors in the picture. Table below  

indicates the steps to design an SPV system. 

 

 

Page 22: Solar PV Solutions for Academic Campuses

Solar PV Electricity Solutions for Academic Campuses in India 

© C.S. Solanki, Dept. of Energy Science and Engineering, IIT Bombay     22 

 

 

 

Table: Design steps for estimating the required size of batteries and PV modules for given daily electrical 

energy needs 

Steps  Description  Values   

Calculating  the 

electricity needed 

  21.88 kWh   

Inverter Rating  Slightly  greater  than  the 

total load rating 

1 kW   

  Inverter Efficiency  85%   

  Energy  to  the  load  and 

inverter 

25.74 

 

       

Sizing of batteries 

  Estimating  the  energy 

that needs to be stored 

33%  This  is an assumption,  if 

loads  run  in  the  night 

hours  then  battery 

storage  capacity may be 

much  higher  (in  worst 

case 100%).  

  Battery Efficiency  85%   

  Energy  that needs  to be 

stored 

10 kWh 

 

  Battery Voltage  12V   

  Battery  Ampere‐Hr 

capacity 

840 Ah 

 

  Battery  Depth  of 

Discharge 

60%   

  Actual Battery capacity  1400 Ah 

 Sizing of PV modules 

  Energy  needed  during 

the day 

25.74 kWh   

  Total system efficiency  80%   

  PV  Panel  operating 

performance 

85%   

  Average  global  solar 

radiation 

5.78 hours   

  Actual PV size  6.54 kW 

Page 23: Solar PV Solutions for Academic Campuses

Solar PV Electricity Solutions for Academic Campuses in India 

© C.S. Solanki, Dept. of Energy Science and Engineering, IIT Bombay     23 

 

Thus PV modules of 6.54 kWp are  required  to provide  the daily electricity of about 21.88 kWh  in an 

standalone PV system. 

 

The battery acts as a storage when the office functions during the non‐peak sunshine hours such as early 

morning  and  late  in  the  evening.  The  excess  electricity  generated  during  noon  time  is  stored  in  the 

battery which is used when the intensity is less. The figure of 33% is arbitrary figure taken here. Ideally it 

should be arrived after having analyzed the load pattern during the day. Battery size would double if 2 

days of autonomy  is needed. Autonomy means when the system can provide reliable electricity when 

the sun is down, such as during monsoon.  

5.5   Typical Cost of PV system components 

The Table below gives the typical cost of various PV components that are used  in PV system, both for 

grid and off‐grid systems. 

 

Table: Typical cost of PV systems 

Component  Specified  in  terms  of 

“unit” 

Available  in  range  of 

“units” 

Typical cost 

Solar PV modules   Peak wattage, Wp  40 Wp to 300 Wp  90 to110 Rs per Wp 

Battery   Ah capacity and terminal 

Voltage 

20  Ah  to  several 

hundred Ah, 12 V 

60 to 80 Rs / Ah @ 12 V 

Inverter (off‐grid)  kW  1 to 25 kW  16000  to  2000  Rs  per  5 

kW 

MPPT (off‐grid)  Input DC voltage, current 

handling capacity 

12  to 72 Volt, 10 A  to 

50 A 

16000 to 20000 Rs for 24 

V, 30 A 

Inverter  (grid‐

connected),  

kW  1 to 10 kW 

100 kW 

250 kW 

30,000 Rs Per kW 

15000 Rs per kW 

10000 Rs per kW 

Charge  controller  (off‐

grid) 

Input DC voltage, current 

handling capacity 

12  to 72 Volt, 10 A  to 

50 A 

10000 to 12000 Rs for 24 

V, 30 A 

Fabrication  cost  of  PV 

system  (supporting 

frames, wires, etc.) 

Rs  per  Watt  of  system 

capacity 

  10 Rs per Watt 

6. Spaces for PV installations in academic campus  

There  are  several  locations  in  the  academic  campus  that  can  be  utilized  for  installation  of  solar  PV 

modules.  Since most  of  the  buildings  in  a  given  campus  are  of  same  height,  building  terraces  offer 

excellent  locations  for  SPV  installations.  Parking  roof‐tops,  PV  shelters  for  open  restaurants  with 

campus, unused land parcels can all be possible locations for PV installation.  

Page 24: Solar PV Solutions for Academic Campuses

Solar PV Electricity Solutions for Academic Campuses in India 

© C.S. Solanki, Dept. of Energy Science and Engineering, IIT Bombay     24 

 

 

Thus the possible spaces for installation of PV modules could include: 

‐ Roof tops of buildings, both academic and residential 

‐ Roof tops of canteen  

‐ Roofs of parking area and path ways 

‐ Any other open area 

 

If the planning for use of solar PV modules is done in advance the solar PV modules themselves can be 

used as roof material. Use of solar PV modules as roof material has potential of saving the cost by saving 

the construction materials for roof tops. This is particularly suitable for spaces  like roof tops of parking 

areas, roof top of sports complex, canteen etc.  

 

Some of the examples of use of Solar PV modules for various applications are discussed here. 

6.1   Installation on building roof tops & sun shades 

Roof  tops of buildings are good places  to  install PV modules. Normally  the  roof  tops are not used  for 

useful  purposes  and  available  for  use.  Installing  PV  modules  at  the  rooftop  will  have  additional 

advantage  of  reducing  the  heat  gain  of  the  building  from  the  top, which would  reduce  the  cooling 

requirement or increase the comfort level. 

For one to three story buildings (e.g. department buildings, households etc.) there is always enough roof 

top space to generate electricity for supplying the complete load of the building, if air conditioning load 

is not there (refer to section 4). 

 Fig: Solar PV modules on roof tops 

Page 25: Solar PV Solutions for Academic Campuses

Solar PV Electricity Solutions for Academic Campuses in India 

© C.S. Solanki, Dept. of Energy Science and Engineering, IIT Bombay     25 

 

Fig: Solar PV modules as Sun shades 

6.2   Solar PV Installation on parking lots/path ways 

Parking  lots  are  one  of  the  ideal  spaces  for  installation  of  PV modules,  specially when  PV modules 

themselves are used as  roofing material.  Image below depicts  the use of  solar PV modules on a very 

large size parking lot. 

 

  

6.3   Solar PV installations on ground 

If there is not sufficient space available on the roof tops and parking lots, then solar PV modules can be 

installed on ground. It requires dedicated space for installation of PV modules. Image below depicts the 

installation of PV modules on ground. 

Page 26: Solar PV Solutions for Academic Campuses

Solar PV Electricity Solutions for Academic Campuses in India 

© C.S. Solanki, Dept. of Energy Science and Engineering, IIT Bombay     26 

 

Since India  is  in the northern hemisphere, only south facing panels can have maximum solar radiation. 

The most  important  factor  for  SPV  location  selection  is  shadow‐free  eastern,  southern  and western 

sides. Trees shades and building shadows should be accounted for ideal SPV placement. 

 

7. Cost of solar PV electricity  The cost of installation of SPV is formidable because of the fact that all the future expenses are incurred 

at  the beginning of  the project.  Since  all  future expenses mainly  involve only nominal operation and 

maintenance  and  fractional  replacement  expenses.  In most  cases  the  investor  is  discouraged  by  the 

possibility of spending so much before the solar PV project is implemented.  

In this section basic calculations are given in order to find out the cost of electricity generated from PV 

modules and other resources  like diesel generator so that the comparison between solar PV electricity 

and other sources can be made.  

7.1   Calculating Life Cycle Cost 

While calculating the cost of generating per unit of solar electricity, we use the concept of Lifecycle Cost 

of  Electricity  (LCOE).  LCOE  is  the  ratio  of  Total  Lifecycle  Cost  (TLCC)  and  the  Total  Lifetime  Energy 

Production (TLEP). TLCC calculates the present worth of all the expenses incurred by the system during 

its lifetime. It includes costs such as initial cost of installment, recurring expenses such as operation and 

maintenance and  replacement expenses  for battery,  inverter and balance of  systems. TLEP  sums  the 

total electricity generated during the life of the plant. The present worth of all the electricity generated 

in 25 years of the life of the system is calculated discounted at some prevailing rate. It should be noted 

that the amount of electricity generated falls steadily during the life of the system. And as the value of 

investment changes as time changes, so does the value of electricity generated. 

 

Page 27: Solar PV Solutions for Academic Campuses

Solar PV Electricity Solutions for Academic Campuses in India 

© C.S. Solanki, Dept. of Energy Science and Engineering, IIT Bombay     27 

 

N

n

nradationSystemkWhInitial

TLCCelecricityofLCC

1

])deg1(*[ 

Where is N is life of system in years. 

TLCC can be calculated as follows: 

TLCC = LCC (Initial investments + Recurring Cost + Replacement cost) 

Thus in order to find out the TLCC one needs to know (i) initial investments, (ii) recurring cost (the cost 

of maintenance) and (iii) replacement cost incurred for the operation of system during its lifetime. 

(i) Initial investments mean the cost of system is estimated at the time of installation. This is nothing but 

the sum of all costs of the PV system components. 

(ii) The recurring costs are given as: 

N

RateDiscount

Inflation

InlationrateDiscount

InflationOMCostcurringLCC

1

1*

1*Re  

Here the OM is nothing but Operation and Maintenance cost of the system at today’s rate.  

(iii) LCC Replacement Costs are given as: 

yR

RateDiscont

InflationCostItemCostplacementLCC

1

11*Re  

Where Ry = Replacement year 

Generally discount rate  is greater than the  inflation rate. Complex formula can be formed around tax, 

depreciation and debt components.  

For calculating  the LCC of Diesel based  system, one must calculate  the LCC of diesel annual expense, 

diesel generator replacement, its respective O&M and initial expenses if any. 

N

teDiscountRa

EscFuel

EscalFuelRateDiscount

EscalationFuelCostDieselAnnDieselofLCC

1

.11*

.

1*.

Here N is life of system during which the operation is considered. 

Diesel based systems will face replacement expenses in generator and parts replacements and recurring 

expenses  in  operation  and  maintenance.  Environmental  costs  are  difficult  to  calculate  but  a  very 

Page 28: Solar PV Solutions for Academic Campuses

Solar PV Electricity Solutions for Academic Campuses in India 

© C.S. Solanki, Dept. of Energy Science and Engineering, IIT Bombay     28 

 

conspicuous component of costs; they are not  included. Adding them will give the LCC of diesel based 

system. 

Similarly, the LCC of grid electricity can be calculated, only the annual diesel expense would be replaced 

by annual electricity expenses.  Since  there are no other additional expenses  in  terms of  recurring or 

replacement costs, the LCC of grid electricity will be the lowest. 

7.2   Comparison of LCC of Solar, Diesel and Grid electricity 

We shall now compare the cost of generating one unit of electricity from these various options. Table 

below  describes the assumptions and the LCC. 

Table: Comparison of Life Cycle Cost of Solar, diesel and grid electricity for the load of about 3 kW. 

Parameter  Solar  Diesel  Grid Electricity 

Interest Rate  14.29%  14.29%  ‐ 

Discount Rate  16.6%  16.6%  ‐ 

General Inflation  5%  ‐  ‐ 

Fuel Inflation  ‐  10%  ‐ 

Electricity Inflation  ‐  ‐  10% 

Unit Price  Rs. 100/W  Rs. 38/litre  Rs. 5/kWh 

No. of Years  25  25  25 

Units  generated  in  a 

year 

1,80,161  1,99,655  1,99,655 

Cost  of  Electricity 

(Rs/kWh) 

Rs. 13.94/kWh  Rs. 18.77/kWh  Rs. 3 to 5 / kWh (domestic) 

Rs. 6 to 8 / kWh (commercial) 

Rs. 8 to 15 / kWh (industrial) 

    Rs. 14 to 15 / kWh for grid+diesel combined option 

 

From the Table it is obvious that the grid electricity when available will have to be utilized. But between 

solar  and  diesel,  solar  has  already  proved  competitive. Going  forward,  assuming  a  10%  drop  in  SPV 

prices and 10%  increase  in diesel, the difference between the two would  increase to Rs. 6.29 per kWh 

from the current Rs. 4.83 per kWh. 

Page 29: Solar PV Solutions for Academic Campuses

Solar PV Electricity Solutions for Academic Campuses in India 

© C.S. Solanki, Dept. of Energy Science and Engineering, IIT Bombay     29 

 

One can note from the above table that solar PV electricity is competitive with diesel+grid option, even 

in  today  cost  terms.  For  the  diesel  based  system  other  than  cost,  the  factors  like  availability,  cost 

uncertainty, maintenance, and storage of diesel also does not favor the use of diesel generator.  

The above table gives an estimation of cost of electricity for solar, diesel and grid electricity. However, 

the  final  cost  of  electricity  depends  on  many  parameters  related  to  site  where  the  electricity  is 

generated and used. Therefore  there will always be some variation  in  the cost of electricity  from one 

location  to other  location. The Table below gives an  indication of  range of prices of electricity on per 

kWh basis for various electricity sources. These prices are  indicative prices of prevailing condition as  in 

year  2009‐10  and  can  change with  the  time. As  noted  earlier,  the  cost  of  diesel  based  electricity  is 

expected to rise further while the cost of PV based electricity is expected to decrease further with time. 

Table: Typical values of cost of electricity for various sources 

Source  LCOE (Rs per kWh) 

Grid electricity  Rs. 3 to 5 (domestic) 

Rs. 6 to 8 (commercial) 

Rs. 8 to 15 (industrial) 

Diesel based electricity  17 to 21 

Solar PV electricity (grid connected)  10 to 15 

Solar PV electricity (off‐grid)  12 to 17 

Wind based electricity  4 to 6 

8. Energy efficiency is recommended As can be seen from the calculations shown in the previous section that the cost of electricity generated 

from PV modules is much more expensive as compared to grid electricity. Therefore all efforts should be 

made  to decrease  the electricity  requirement of a given building, before planning  to use  solar PV  for 

electricity generation. Reduced energy consumption without affecting the operations can greatly reduce 

the amount of PV modules and battery required and, therefore, it can reduce the cost of PV system. 

 Decrease  in electricity requirement, without decreasing  the usage of  loads or  functionality,  invariably 

requires  increase  in energy efficiency. The  increase  in energy efficiency  for an academic building and 

appliances can be obtained  in several ways.  It  includes  the way building  is constructed and used,  the 

way electrical loads are selected and the way the users of electricity treat it. These are listed here: 

8.1  Energy efficiency of buildings 

If PV electricity generation  is planned before  construction of building,  then design  the building using 

what is known as “solar passive architecture”. In such design the heat intercepted by building wall and 

Page 30: Solar PV Solutions for Academic Campuses

Solar PV Electricity Solutions for Academic Campuses in India 

© C.S. Solanki, Dept. of Energy Science and Engineering, IIT Bombay     30 

 

roof  is minimized,  use  of  day  light  for  illumination  is  increased,  arrangements  are made  for  proper 

ventilation of spaces. Thus by incorporating the principles of solar passive architecture, one can reduce 

the energy consumption for cooling, light and ventilation. 

If building is already in place for which PV modules are to be installed, make efforts to decrease the heat 

gain of the building. This can be done  in several ways; make the outer surfaces (walls and roofs) white 

(or light in color) so that some of the energy is reflected, make arrangements for sunshades particularly 

for south facing walls. A roof can be covered with white shiny tiles (may be broken tiles available at low 

cost) or in best case mirrors can be installed on the roof top to reflect most of incoming radiations. 

8.2  Energy efficiency of electrical loads 

 Electrical  loads  as  efficient  as possible  should  be  used.  Investment  in more  efficient  load pays back 

within few months to few years time. Light source can be replaced with more efficient florescent lamps, 

or LED based lighting. Also an electronic choke should be used with tube lights. More efficient fans are 

available  now  a  days.  Star  rating  system  is  being  used  to mark  the  efficiency  of  air  conditioner  and 

refrigerator. These systems with higher star rating should be used. Laptops consume much less power as 

compared to desktops PCs (about 70 Watt as against 250 Watt), therefore as  long as possible  lap tops 

should be promoted for computing.  

Following are some of options that are available and can be used for electrical loads: 

People detector based on IR signal 

Timer based load switching 

Light dimmers 

Solid state lighting (LED) 

Solid state fan regulators 

8.3  Energy efficiency of users  Users of  electrical  energy play  very  important  role  in determining  the  effectiveness of  energy used. 

Efforts should be made to make all users aware about the negative environmental effects of use of fossil 

fuel based energy.  In case of PV system usage, users should be made be aware to saving of electricity 

whenever  possible,  they  should  be made  aware  of  high  cost  of  solar  PV  electricity. Well  designed 

posters, awareness generation workshops and e‐mail  reminders can play  important  role  in promoting 

efficient use of electricity. 

9. Subsidies for installing solar PV systems  Various kinds of subsidies are provided by both central and state government for installation of solar PV 

systems. These subsidies can be divided in following categories: 

Subsidy for SPV rooftop systems for replacing diesel generators 

Page 31: Solar PV Solutions for Academic Campuses

Solar PV Electricity Solutions for Academic Campuses in India 

© C.S. Solanki, Dept. of Energy Science and Engineering, IIT Bombay     31 

 

Subsidy for off‐grid PV systems 

Subsidy for rural electrification 

Interest rate subsidy 

Details  of  available  subsidies  are  given  in  following  sections.  The  details  of  subsidies  can  also  be 

obtained from Ministry of New and Renewable Energy Webpage, http://www.mnre.gov.in/ 

It must be noted that these subsidies are policy matters of the MNRE and may change time to time. 

9.1   Subsidy for rooftop PV systems 

Rooftop solar photovoltaic systems (with or without grid interaction) will be supported for installation in 

industrial and commercial establishments/ complexes (excluding manufacturers of SPV cells/modules), 

housing  complexes,  institutions  and  others  which  face  electricity  shortages  and  are  using  diesel 

generators for backup power. 

 

Central  Financial Assistance  (CFA)  for  SPV  rooftop  Systems  (with  or without  grid  interaction) will  be 

limited to 100 kWp capacity. Minimum capacity of  installation will be 25 kWp. In special cases, smaller 

capacity  systems, not  less  than 10 kWp,  could be  considered  for  financial  support  from  the Ministry. 

Beneficiaries will exclude manufacturers of SPV cells/modules. Maximum system capacity for sanction of 

CFA will be linked to the capacity of the existing diesel sets installed by the beneficiary entity. An entity 

seeking CFA for a particular kWp SPV system must have a DG set of at least that capacity installed in its 

premises. 

 

The Central Financial Assistance  is mentioned  in Table below. The Government’s  intent  is to phase out 

the CFA scheme and emphasis on the Interest rate subsidy scheme mentioned in Table below. 

  Table  – Central Financial Assistance for decentralized Solar PV Applications   

System Capacity  Central Finance Assistance 

Stand‐alone SPV Power Plants      

          >1 kWp  Rs. 225/Wp  Rs. 125/Wp 

          >10 kWp with distribution line  Rs. 270/Wp  Rs. 150/Wp 

SPV Traffic Lights  Rs.150/Wp  for  systems  with  battery  bank  of  6 

hrs/Rs.115/Wp  without  battery  bank  for  organizations 

not availing accelerated depreciation. 

Rs.100/Wp  for  systems  with  battery  bank  of  6  hrs  / 

SPV Blinkers 

SPV Power Packs < 1kWp 

Page 32: Solar PV Solutions for Academic Campuses

Solar PV Electricity Solutions for Academic Campuses in India 

© C.S. Solanki, Dept. of Energy Science and Engineering, IIT Bombay     32 

 

Solar Billboards <= 1 kWp  Rs.75/Wp without battery bank for organizations availing 

accelerated depreciation. Other systems for Commercial and Urban 

areas 

SPV  Rooftop  Systems  in  Urban  Areas  – 

from 10 kW to 100 kW 

Rs. 75/ Wp, limited to 30% of the cost of systems to profit 

making bodies availing depreciation benefits Rs. 100/ Wp, 

limited  to  40%  of  the  cost  of  systems  to  non‐  profit 

making bodies 

 

9.2   Interest rate subsidies 

There  is  also  scheme  for providing  subsidy  in  the  form of  soft  loan or  low  interest  loans. Almost  all 

interested people can avail this type of subsidies. The details of  interest rate subsidy program  is given 

below in Table. 

Table– Interest Rate subsidies available through IREDA and Banks 

Features  Implementation through 

  IREDA (Indian Renewable Energy Development 

Agency) 

Banks 

Eligible Categories  All categories of users  including  intermediaries 

and  commercial  organizations. Manufacturers 

of PV systems are not available. 

Individuals  and  organizations 

which  do  not  claim  any 

depreciation  benefits  on  the 

investment 

Rate of Interest  7%  (commercial  borrowers,  who  can  claim 

depreciation benefits) 

5%  (individuals  and other organizations which 

undertake not  to  claim depreciation benefits). 

Financial  intermediaries  who  borrow  funds 

from  IREDA for on‐lending at 5% or 7% rate of 

interest,  will  be  charged  an  interest  rate  of 

2.5%  or  4.5%  respectively  by  IREDA.  Such 

intermediaries  will  not  be  able  to  claim 

depreciation  benefit  and  the  on‐lending 

arrangement  will  not  be  treated  as  a  lease 

arrangement. 

5% 

Page 33: Solar PV Solutions for Academic Campuses

Solar PV Electricity Solutions for Academic Campuses in India 

© C.S. Solanki, Dept. of Energy Science and Engineering, IIT Bombay     33 

 

Loan Period  5 years  5 years 

Moratorium  1 year  No moratorium 

Amount of Loan  Upto 80% of the cost of the 

Project 

Upto 85% of the cost of the 

systems 

Upper  limits  for  a 

loan 

No limit  Rs. 5 lakhs 

Service Charge  1% of the loan disbursed  Rs.300 per loan disbursed 

Systems covered  All types of SPV systems are covered under this 

scheme.  Loans  will  not  be  provided  at 

subsidized  rates  for systems  that are available 

with capital subsidy, with the exception of solar 

generators  and  solar  pumps  for  which  both 

subsidies and soft loans will be available during 

2005‐06. 

All  types  of  SPV  systems  are 

covered  under  this  scheme. 

Loans  will  not  be  provided  at 

subsidized rates for systems that 

are  available  with  capital 

subsidy,  with  the  exception  of 

solar  generators  and  solar 

pumps  for which  both  subsidies 

and  soft  loans  will  be  available 

during  2005‐06.  For  solar  home 

systems  installed  as  part  of  the 

MNRE  programme  for 

electrification of remote villages, 

banks may provide soft loans for 

the  unsubsidized  portion  of  the 

cost of the systems. 

 

Note those users can either available subsidy in capitol cost or interest rate subsidy (soft  loan) but not 

both. 

10. Recommendations for use of Solar PV electricity The report has described how PV modules can be used to generate electricity for academic campuses in 

India. The emphasis is given to academic campuses for the report can be used to design and implement 

solar PV system for other applications as well.  

The report has brought out the points, particularly from technology perspective to demonstrate how it 

is possible  to use  solar PV power  for electricity generation.  It  is  feasible  to  install  solar PV power  for 

Page 34: Solar PV Solutions for Academic Campuses

Solar PV Electricity Solutions for Academic Campuses in India 

© C.S. Solanki, Dept. of Energy Science and Engineering, IIT Bombay     34 

 

fulfilling electricity needs of academic campuses  in  India.  It  is feasible both from technology as well as 

economic perspective. Therefore it is recommended to install PV modules.  

There are some other points, which are important considering the long term perspective on the growth 

of  the  country, mentioned  here which  support  the  recommendations  for  installing  PV modules  for 

electricity generation in academic campuses. These points are: 

There are power shortages in many areas of the country where there is grid. But there are large 

number  of  areas  where  grid  has  not  yet  reached.  Supplying  power  to  all  requires  use  of 

alternative sources. 

India is blessed with good amount of sun shine. The sunshine is available bright enough is most 

of the areas of the country for generation of electrical energy.  

There  are  favorable  government  policies  exist  in  the  country  for  promotion  of  solar  PV 

technologies for power generation. 

Use of PV power is useful in reducing the pollution.  

Installation and use of PV modules would result in public awareness. Increased public awareness 

can be useful in setting appropriate policies for long term sustainable development. 

Installation of PV modules  for power generation would  results  in creation of employment  for 

hundreds of thousands of people across the country over coming decade. 

Use of solar PV power  in the campus would sensitize young people about the climate change, 

availability and use of alternative energy sources. These young students in future would become 

researchers and policy makers of future.   Skilled researchers and knowledgeable policy makers 

are desirable for the country’s growth. 

 

 

Page 35: Solar PV Solutions for Academic Campuses

Solar PV Electricity Solutions for Academic Campuses in India 

© C.S. Solanki, Dept. of Energy Science and Engineering, IIT Bombay     35 

 

Appendix‐A 

Monthly  averaged  daily  global  (G), monthly  averaged  daily  diffused  (D)  and monthly  averaged  daily global radiation on the horizontal surface and on the surface tilted at latitude of the location (GL). G, D and GL are in kWh/m2‐day (kilo‐Watt‐hour/ m2‐day). 

January to April 

Jan Feb Mar Apr

G D GL G D GL G D GL G D GL

City

Ahmedabad 5 1.2 6.8 5.9 1.3 7.3 6.6 1.6 7.2 7.3 1.8 7.2

Bangalore 5.6 1.6 6.4 6.4 1.6 7.0 6.8 1.9 7.0 6.8 2.2 6.6

Bhubaneshwar 5.2 1.4 6.7 5.9 1.4 7.0 6.3 2 6.8 6.5 2.4 6.4

Bhopal 4.8 1 6.6 5.9 1 7.4 6.3 1.6 6.9 7 1.8 6.9

Chandigarh 3.6 1.6 5.4 4.7 2 6.2 5.6 2.4 6.4 6.6 2.6 6.6

Chennai 5.4 1.8 7.5 6.3 1.7 6.9 6.6 2 6.8 6.8 2.2 6.6

Delhi 4.3 1.3 6.3 5 1.4 6.6 6 2 6.8 6.8 2.4 6.8

Gwalior 4.5 1 6.5 5.5 1 7.1 6.2 1.6 7.0 7.5 1.8 7.4

Goa 5.6 1.4 6.7 6.3 1.4 7.1 6.6 1.8 6.9 6.8 2.4 6.6

Guwahati 3.8 1.6 5.2 4.8 2 6.0 5.4 2.4 5.9 5.8 2.8 5.7

Hyderabad 5.5 1.4 6.7 6.2 1.5 7.1 6.5 2 6.8 6.9 2.4 6.7

Indore 5.1 1.1 6.9 5.9 1.3 7.3 6.4 1.6 6.9 7.4 2 7.3

Jabalpur 4.9 1.1 6.6 5.7 1 7.1 6.2 1.6 6.8 6.9 1.8 6.8

Page 36: Solar PV Solutions for Academic Campuses

Solar PV Electricity Solutions for Academic Campuses in India 

© C.S. Solanki, Dept. of Energy Science and Engineering, IIT Bombay     36 

 

Jamnagar 4.9 1 6.5 5.8 1.2 7.1 6.2 1.8 6.8 7 2.2 6.9

Jodhpur 4.6 1 6.7 5.6 1.1 7.3 6.6 1.7 7.4 7.3 1.8 7.2

Kolkatta 4.7 1.4 6.1 5.6 1 6.7 6.2 1.6 6.7 6.6 1.7 6.5

Lucknow 4.3 1.4 6.2 5.2 1.2 6.7 5.9 2 6.6 6.8 2.4 6.7

Mumbai 5.2 1.4 6.6 5.9 1.4 6.9 6.5 1.8 6.9 6.9 2.2 6.7

Nagpur 5 1.2 6.6 5.9 1.2 7.1 6.3 1.8 6.8 6.8 2.2 6.7

Patna 4.4 1.6 6.0 5.3 1.7 6.6 6.1 2.2 6.7 6.7 2.5 6.6

Pune 5.3 1.4 6.6 6 1.4 7.0 6.6 1.8 7.0 6.8 2.2 6.6

Ranchi 4.7 1.2 6.4 5.6 1.0 7.0 6.4 1.8 7.0 7 2.2 6.9

Solapur 5.6 1.4 6.9 6.3 1.4 7.3 6.6 2.0 7.0 6.8 2.4 6.6

Trivendrum 6 1.8 6.5 6.6 1.8 7.0 6.8 2.0 6.9 6.5 2.4 6.4

Visakhapatnam 5.3 1.5 6.5 6 1.6 6.9 6.5 2.0 6.9 6.5 2.5 6.3

Page 37: Solar PV Solutions for Academic Campuses

Solar PV Electricity Solutions for Academic Campuses in India 

© C.S. Solanki, Dept. of Energy Science and Engineering, IIT Bombay     37 

 

Appendix‐A (continued) 

Monthly  averaged  daily  global  (G), monthly  averaged  daily  diffused  (D)  and monthly  averaged  daily global radiation on the horizontal surface and on the surface tilted at latitude of the location (GL). G, D and GL are in kWh/m2‐day (kilo‐Watt‐hour/ m2‐day). 

May to August 

May Jun Jul Aug

G D GL G D GL G D GL G D GL

City

Ahmedabad 7.6 2 6.9 6.6 3 5.9 5 3.4 4.6 4.6 3.3 4.4

Bangalore 6.4 2.6 6.0 6 3 5.6 4.6 2.9 4.4 4.8 3 4.7

Bhubaneshwar 6.4 2.6 5.8 5.3 3 4.8 4.6 3 4.3 4.8 3 4.6

Bhopal 7.2 2 6.5 6.2 2.9 5.5 4.7 3.2 4.4 4.4 3.1 4.2

Chandigarh 7.3 2.8 6.7 7 3.2 6.2 6.2 3.2 5.6 5.8 3 5.5

Chennai 6.3 2.4 5.9 5.5 2.8 5.1 5.2 2.9 4.9 5.6 2.8 5.4

Delhi 7.2 2.8 6.6 6 3.1 5.3 5.7 3 5.1 5.6 2.9 5.3

Gwalior 7.1 2 6.4 6.5 2.8 5.7 5.2 3 4.7 5 3 4.8

Goa 6.6 2.6 6.1 4.9 3 4.6 3.8 3.1 3.6 4.4 3 4.2

Guwahati 5.6 3 5.1 4.6 3.2 4.2 4.8 3.2 4.4 5 3 4.8

Hyderabad 6.9 2.5 6.4 5.8 3.2 5.3 4.9 3.3 4.6 5.2 3.2 5.0

Page 38: Solar PV Solutions for Academic Campuses

Solar PV Electricity Solutions for Academic Campuses in India 

© C.S. Solanki, Dept. of Energy Science and Engineering, IIT Bombay     38 

 

Indore 7.4 2.1 6.7 6.4 3 5.8 4.9 3.4 4.6 4.4 3.2 4.2

Jabalpur 6.6 2.2 6.0 5.8 2.8 5.2 4.8 3 4.5 4.4 3 4.2

Jamnagar 7.4 2.1 6.7 6.2 3.1 5.6 5 3.4 4.7 4.8 3.2 4.6

Jodhpur 7.8 2.2 7.1 7.4 3 6.5 6.2 3 5.6 6 3 5.7

Kolkatta 6.4 2 5.9 5.2 2.8 4.7 4.8 3.1 4.4 4.8 3.1 4.6

Lucknow 7.2 2.6 6.5 6.4 3.2 5.7 5.6 3.1 5.1 5.6 3 5.3

Mumbai 7.2 2.4 6.6 5.4 3 4.9 4.4 3.3 4.1 4 3.2 3.8

Nagpur 6.8 2.5 6.2 5.6 3.1 5.1 4.4 3.2 4.1 4.4 3.2 4.2

Patna 6.8 2.7 6.2 6.2 3.2 5.5 5.2 3.2 4.7 5.6 3 5.3

Pune 7.2 2.4 6.6 5.6 3.4 5.1 4.4 3.4 4.2 4.4 3.4 4.2

Ranchi 6.9 2.3 6.3 6 2.9 5.4 4.8 3 4.4 5 3 4.8

Solapur 6.6 2.6 6.1 5.7 3.3 5.2 4.6 3.4 4.4 4.8 3.3 4.6

Trivendrum 6.8 2.6 6.5 5.2 2.6 5.0 5.4 2.8 5.2 5.8 2.8 5.6

Visakhapatnam 6.4 2.6 5.9 5 3 4.6 4.8 3 4.5 5 3 4.8

 

 

 

 

Page 39: Solar PV Solutions for Academic Campuses

Solar PV Electricity Solutions for Academic Campuses in India 

© C.S. Solanki, Dept. of Energy Science and Engineering, IIT Bombay     39 

 

Appendix‐A (continued) 

Monthly  averaged  daily  global  (G), monthly  averaged  daily  diffused  (D)  and monthly  averaged  daily global radiation on the horizontal surface and on the surface tilted at latitude of the location (GL). G, D and GL are in kWh/m2‐day (kilo‐Watt‐hour/ m2‐day). 

September to December 

Sep Oct Nov Dec

G D GL G D GL G D GL G D GL

City

Ahmedabad 5.6 2.7 5.8 6 1.7 7.0 5.3 1.1 7.0 4.8 1 6.7

Bangalore 5.2 2.9 5.2 5.4 2.6 5.7 5 2 5.1 4.9 2 5.6

Bhubaneshwar 5.2 2.8 5.3 5.2 2.2 5.8 5.3 1.5 6.6 5.1 1.4 6.7

Bhopal 5.1 2.6 5.2 5.8 1.6 6.8 5.3 1 7.1 4.7 1 6.6

Chandigarh 5.8 2.5 6.2 5.2 1.9 6.6 4.3 1.4 6.3 3.5 2 5.4

Chennai 5.8 2.8 5.8 5 2.4 5.3 4.9 2.2 5.4 4.7 2 5.3

Delhi 5.7 2.2 6.0 5.4 1.5 6.7 4.7 1.1 6.8 4 1.2 6.1

Gwalior 5.6 2.3 5.9 5.8 1.5 7.1 5 1 7.0 4.3 1 6.4

Goa 5 2.8 5.0 5.4 2.4 5.8 5.7 1.6 6.7 5.4 1.4 6.5

Guwahati 4.6 2.8 4.7 4.6 2.2 5.4 4.5 1.6 6.1 4 1.4 5.7

Hyderabad 5.2 3 5.2 5.8 2.3 6.3 5.4 1.8 6.4 5.1 1.4 6.3

Indore 5.2 2.8 5.3 5.8 1.8 6.7 5.4 1.2 7.1 4.8 1.6 6.6

Jabalpur 5 2.5 5.1 5.6 1.6 6.5 4.9 1 6.4 4.5 1 6.3

Jamnagar 5.6 2.6 5.8 6 1.6 7.0 5.3 1.1 6.9 4.8 1.1 6.6

Jodhpur 6.2 2 6.5 6 1.2 7.4 5.1 1.1 7.2 4.5 1.1 6.8

Kolkatta 5 2.4 5.1 5.2 1.4 5.9 4.5 1 5.7 4.2 1.5 5.6

Lucknow 5.5 2.4 5.8 5.2 1.6 6.3 4.8 1.3 6.7 4.2 1.2 6.2

Mumbai 5.2 3 5.3 5.6 2 6.3 5.3 1.4 6.5 4.9 1.1 6.3

Nagpur 5 2.8 5.1 5.6 1.8 6.4 5.3 1.2 6.5 4.8 1 6.5

Page 40: Solar PV Solutions for Academic Campuses

Solar PV Electricity Solutions for Academic Campuses in India 

© C.S. Solanki, Dept. of Energy Science and Engineering, IIT Bombay     40 

 

Patna 5.4 2.8 5.6 5.2 2 6.1 4.9 1.6 6.6 4.3 1.5 6.1

Pune 5.4 3 5.4 5.6 2.3 6.2 5.4 1.5 6.6 5 1.3 6.4

Ranchi 5.2 2.6 5.3 5.2 1.8 6.0 5.4 1 7.2 4.8 0.9 7.0

Solapur 5.3 3 5.3 5.6 2.2 6.1 5.4 1.7 6.4 5.2 1.4 6.5

Trivendrum 6 2.6 6.0 5.4 2.4 5.6 5.3 2.4 5.6 5 2.1 5.4

Visakhapatnam 5.2 2.8 5.3 5.2 2.4 5.7 5.2 1.8 6.2 5 1.4 6.3