Parametry paneli fotowoltaicznych

Podczas podejmowania decyzji o montażu paneli fotowoltaicznych nie zawsze jest czas lub nie chce się go poświęcać na to, aby zapoznać się z danymi technicznymi poszczególnych urządzeń wchodzących w skład całego systemu. Jest to oczywiście duży błąd, który może w przyszłości przynieść sporo rozczarowań, a niekiedy nawet problemów. Na które parametry zwrócić uwagę? Co oznaczają parametry techniczne na tabliczce znamionowej?

Przeczytaj także:

Dlaczego warto znać dane techniczne paneli fotowoltaicznych?

Przy zakupie lodówek czy pralek wiele osób poświęca czas na dokładne przeanalizowanie danych technicznych, aby upewnić się, że wybrany produkt będzie działał sprawnie i nie przyniesie nadmiernych kosztów eksploatacyjnych. Jednak przy wyborze paneli fotowoltaicznych do montażu na nieruchomości często nie poświęca się tyle samo uwagi ocenie ich danych technicznych. Wielu ludzi woli polegać na opinii instalatorów, zakładając, że to oni najlepiej wiedzą, które panele będą odpowiednie. Nie zawsze jest to jednak odpowiednie podejście.

Istnieje wiele firm oferujących wysokiej jakości usługi fotowoltaiczne, ale niektóre z nich nie zawsze kierują się dobrem klienta. Może dojść do sytuacji, w której wykonawcy, chcąc pozbyć się zalegających urządzeń, oferują produkty, które nie w pełni odpowiadają potrzebom klienta. Znajomość danych technicznych paneli fotowoltaicznych jest więc istotna, aby mieć pewność, że otrzymuje się produkt, który spełnia oczekiwania i jest wart swojej ceny.

W jakim miejscu znajdują się opisane parametry paneli fotowoltaicznych?

Informacje techniczne o panelach fotowoltaicznych są dostępne na stronach internetowych producentów tych urządzeń. Dokumenty zawierające szczegółowe parametry, są łatwo dostępne i często oferowane w różnych wersjach językowych, w tym również po polsku. Dzieje się tak nawet w przypadku firm, które nie mają swojego przedstawicielstwa w Polsce. Dodatkowo, dane techniczne paneli fotowoltaicznych można znaleźć w tzw. kartach produktowych, które są dostępne na stronach internetowych hurtowni fotowoltaicznych. Ważne informacje dotyczące modułów fotowoltaicznych można również znaleźć na tabliczce znamionowej panelu fotowoltaicznego.

Czym jest tabliczka znamionowa instalacji fotowoltaicznych i jakie dane zawiera?

Tabliczka znamionowa panelu fotowoltaicznego to istotne oznakowanie, które musi być umieszczone na dokumentacji modułu lub na samym urządzeniu w sposób trwały, aby umożliwić bezpieczne i prawidłowe korzystanie z produktu przez cały okres jego życia. Norma PN EN 50380 reguluje umiejscowienie i zawartość tabliczki znamionowej i wymaga, aby zawierała ona dane identyfikacyjne i elektryczne modułu.

Do tych danych zaliczają się oznakowanie producenta, typ modułu (np. monokrystaliczny, polikrystaliczny), moc maksymalna, napięcie i natężenie przy mocy maksymalnej, napięcie obwodu otwartego, natężenie prądu zwarciowego, maksymalne napięcie systemowe wytrzymywane przez izolację modułu, warunki pomiarowe dla danych parametrów (zazwyczaj STC), numer seryjny, data produkcji, informacje o spełnianych normach i certyfikatach. Może również zawierać dodatkowe informacje takie jak wymiary, waga czy zakres tolerancji mocy modułu. W przypadku większości modułów fotowoltaicznych tabliczka znamionowa jest umieszczona na tylnej ich stronie. Dokładna lokalizacja tabliczki może być określona na podstawie instrukcji montażu od producenta lub na rysunkach technicznych modułu zawartych w karcie katalogowej produktu.

Kiedy i dla kogo może być ważna tabliczka znamionowa z parametrami paneli fotowoltaicznych?

Tabliczka znamionowa paneli fotowoltaicznych, choć często niedoceniana, jest bardzo ważnym elementem dokumentacji modułów PV. Jest ona szczególnie przydatna, gdy ktoś chce się upewnić, że zamontowane moduły są tymi, za które się zapłaciło. Rozróżnienie marek i modeli komponentów PV po wyglądzie jest bardzo trudne nawet dla specjalistów, a dla laików niemal niemożliwe. Dodatkowo zdarza się, że nierzetelne firmy fotowoltaiczne dokonują niekonsultowanych zmian w zestawie fotowoltaicznym. Tabliczka znamionowa umożliwia weryfikację, czy otrzymany sprzęt odpowiada temu, za który zostało zapłacone.

Tabliczka znamionowa jest także cennym źródłem informacji po wielu latach od montażu modułów. Panele PV mogą działać bezawaryjnie przez kilkadziesiąt lat, a trwale umieszczona tabliczka zapewnia dostęp do danych o najważniejszych parametrach urządzenia. Jest to szczególnie przydatne w przypadkach, gdy chce się zamontować hybrydowy falownik fotowoltaiczny lub rozbudować instalację.

Co to jest STC i NOTC w fotowoltaice?

W branży fotowoltaiki funkcjonuje wielu producentów modułów, którzy pochodzą z różnych krajów i stosują różne technologie w ich produkcji. Z uwagi na odmienne wymogi dotyczące wytwarzania paneli fotowoltaicznych w różnych regionach świata, opracowano standardy pracy, które umożliwiają obiektywną ocenę i porównanie poszczególnych urządzeń. Do tego celu służą wskaźniki STC (Standard Test Conditions) i NOCT (Nominal Operating Cell Temperature) w fotowoltaice. Standardy te pozwalają na jednolitą ocenę wydajności i parametrów modułów fotowoltaicznych niezależnie od miejsca produkcji czy zastosowanej technologii.

STC w fotowoltaice

Standard Test Conditions (STC) w fotowoltaice to termin odnoszący się do standardowych warunków testów, które są stosowane do oceny parametrów modułów PV. Warunki te obejmują specyficzne parametry otoczenia takie jak nasłonecznienie na poziomie 1000 W/m², temperatura ogniwa fotowoltaicznego wynosząca 25°C, grubość atmosfery określona jako 1,5 AM oraz bezwietrzną pogodę. Do niedawna, parametry paneli fotowoltaicznych przedstawiane w kartach katalogowych określane były właśnie na podstawie tych warunków.

Jednakże praktyka pokazała, że takie warunki nie zawsze są reprezentatywne dla rzeczywistego środowiska pracy modułów PV. W związku z tym opracowano drugi zestaw standaryzowanych warunków pracy, znany jako NOCT (Nominal Operating Cell Temperature), który lepiej odzwierciedla typowe warunki, w jakich działają moduły fotowoltaiczne.

NOTC w fotowoltaice

NOCT w fotowoltaice to skrót od angielskiego terminu Normal Operating Cell Temperature, co oznacza temperaturę normalnej pracy ogniwa. Dla wskaźnika NOCT przyjmuje się specyficzne warunki otoczenia, w tym nasłonecznienie na poziomie 800 W/m², temperaturę otoczenia wynoszącą 20°C, grubość atmosfery określoną jako 1,5 AM oraz wiatr o prędkości 1 m/s. Współczynniki pracy modułów określone w odniesieniu do NOCT są bardziej adekwatne do warunków, w jakich panele fotowoltaiczne zwykle pracują. Dlatego też, parametry te coraz częściej są uwzględniane w dokumentach informacyjnych modułów PV, aby lepiej odzwierciedlić ich rzeczywistą wydajność w typowych warunkach użytkowania.

Które parametry techniczne paneli fotowoltaicznych są ważne i warto je znać?

Analizując karty produktowe paneli fotowoltaicznych, można zauważyć, że zawierają one szeroki zakres parametrów technicznych. Dla przeciętnego użytkownika najważniejsze parametry to te, które bezpośrednio wpływają na efektywność i ekonomiczność systemu.

Moc znamionowa paneli fotowoltaicznych

Podczas analizowania właściwości technicznych paneli fotowoltaicznych istotnym parametrem jest moc nominalna (znamionowa) urządzenia, wyrażona w watach (W) lub watopikach (Wp). Ten parametr, często podkreślany w materiałach reklamowych, służy do obliczania całkowitej mocy instalacji fotowoltaicznej. Moc nominalna jest jednocześnie mocą szczytową (mocą maksymalną w MPP), osiąganą przez moduły wyłącznie w optymalnych warunkach Standard Test Conditions (STC), które nie są stałe przez cały czas.

Alternatywnym parametrem jest moc paneli według Nominal Operating Cell Temperature (NOCT), która lepiej odzwierciedla moc osiąganą przez panele podczas normalnej pracy. Ta moc jest zazwyczaj znacząco niższa niż moc nominalna. Dlatego warto zwracać uwagę na urządzenia, które oferują wysoką wartość mocy według NOCT, ponieważ świadczy to o ich efektywności w typowych warunkach pracy.

Tolerancja mocy

Parametr tolerancji mocy paneli fotowoltaicznych jest związany z mocą modułów fotowoltaicznych, aczkolwiek często też jest pomijany. Tolerancja mocy wskazuje na potencjalne różnice w mocy między poszczególnymi panelami, nawet jeśli pochodzą one od tego samego producenta i z tej samej serii. Różnice te są zwykle określane w ujęciu procentowym. Na przykład, dodatnia tolerancja mocy na poziomie 5% dla modułu o mocy nominalnej 300 W oznacza, że faktyczna moc modułu może wynosić do 315 W.

Tolerancja mocy nie zawsze jest jednak dodatnia. Może ona przyjmować wartości zarówno dodatnie, jak i ujemne, czy też być wyrażona jako zakres “+/-“, np. 5%. W przykładzie modułu 300 W oznaczałoby to, że jego moc może wahać się od 285 W do 315 W. Znaczenie tolerancji mocy wynika z faktu, że panele fotowoltaiczne są zazwyczaj łączone w stringi (szeregi). Jeśli moc jednego z modułów jest niższa, pozostałe moduły w szeregu dopasowują się do niego, co może wpłynąć na zmniejszenie efektywności pracy całej instalacji.

Sprawność paneli fotowoltaicznych

Sprawność, czyli efektywność modułów fotowoltaicznych, jest kolejnym parametrem, na który warto zwrócić uwagę. Wskaźnik ten określa, jak efektywnie ogniwa fotowoltaiczne przekształcają energię słoneczną w energię elektryczną. Wyższa sprawność oznacza większą wydajność urządzenia w produkcji prądu elektrycznego.

Obecnie popularne panele monokrystaliczne osiągają sprawność w zakresie od około 19% do 22,8%. Ważne jest, aby podawana sprawność odnosiła się do całego modułu, a nie tylko do pojedynczych ogniw. Ponadto sprawność powinna być wyliczana z uwzględnieniem powierzchni całego urządzenia, w tym ramki. Niekiedy producenci próbują zawyżać wartość sprawności, pomijając w obliczeniach powierzchnię ramki, co może prowadzić do nieścisłości w danych. Dlatego istotne jest, aby sprawdzać, czy podana sprawność odnosi się do całkowitej powierzchni modułu, co daje bardziej wiarygodny obraz jego wydajności.

Aby wyłapać takie praktyki, należy dokonać prostych obliczeń zgodnie ze wzorem:

[(I_mpp * U_mpp)/Pp * 1000 W/m₂] * 100%

gdzie,
I_mpp to prąd maksymalny;
U_mpp to napięcie maksymalne;
Pp to pole powierzchni panela.

Wynik obliczeń powinien być zbliżony do sprawności podanej w karcie produktu.

Liniowy spadek mocy

Liniowy spadek mocy w czasie jest kolejnym aspektem o ogromnym znaczeniu przy długoterminowych inwestycjach w fotowoltaikę. Jest to zjawisko naturalne, wynikające ze specyfiki budowy krzemowych ogniw fotowoltaicznych. Panele fotowoltaiczne różnią się odpornością na upływ czasu, co ma wpływ na tempo starzenia się paneli. Parametr określający ten proces to właśnie liniowy spadek mocy.

W branży fotowoltaicznej powszechnie przyjmuje się standard, według którego moduł po 25 latach użytkowania powinien zachować co najmniej 80% swojej początkowej mocy wyjściowej. To oznacza, że nawet po wielu latach eksploatacji, wysokiej jakości panele fotowoltaiczne powinny utrzymywać znaczną część swojej wydajności.

Współczynniki temperaturowe paneli fotowoltaicznych

Chociaż panele fotowoltaiczne do pracy wymagają promieni słonecznych, to wysokie temperatury mogą negatywnie wpływać na ich wydajność. Wzrost temperatury powietrza prowadzi do wzrostu temperatury ogniwa, co z kolei pogarsza parametry fizyczne krzemu i skutkuje spadkiem wydajności modułu.

Szybkość, z jaką panel traci swoją sprawność w wyniku wzrostu temperatury, określają współczynniki temperaturowe paneli fotowoltaicznych. Ten parametr wyrażany jest w ułamkach procent na każdy stopień Celsjusza (według STC) lub w stopniach Celsjusza (według NOCT). Im niższy współczynnik temperaturowy, tym lepsza jest zdolność urządzenia do pracy w wysokich temperaturach.

Typowo panele tracą około 0,3-0,4% mocy na każdy stopień wzrostu temperatury powyżej temperatury testowej ogniwa STC. Przy temperaturze powietrza około 40°C może to oznaczać spadek wydajności o 15-16%.

Odporność paneli fotowoltaicznych na czynniki atmosferyczne

Wytrzymałość paneli fotowoltaicznych na wiatr, śnieg czy grad jest kolejnym ważnym, ale często pomijanym parametrem. Chociaż wszystkie urządzenia są projektowane tak, aby poradzić sobie z czynnikami zewnętrznymi, różne modele mogą mieć różną odporność na takie warunki.

Moduły fotowoltaiczne są poddawane różnym testom wytrzymałościowym, aby ocenić ich odporność. Do głównych testów należą:

odporność na obciążenia mechaniczne wywołane śniegiem lub siłami wiatru, zgodnie z normą IEC 61730,
odporność na kule gradowe, zgodnie z normą IEC 61215,
odporność na ogień, zgodnie z normą IEC 61730,
odporność na amoniak, zgodnie z normą IEC 62716.

Przy wyborze paneli fotowoltaicznych dla swojej instalacji, należy wziąć pod uwagę warunki, jakim będą one poddane. Na przykład, w rejonach górskich ważna jest wytrzymałość paneli na ssanie wiatru. Dla rolników istotna może być odporność na amoniak i mgłę solną. Natomiast w kontekście ryzyka pożaru, istotna jest klasa odporności na ogień – gdzie klasa A oznacza produkt o wysokiej odporności na palność.

Współczynnik wypełnienia FF

Ostatnim istotnym parametrem paneli fotowoltaicznych, który warto brać pod uwagę, jest tzw. współczynnik wypełnienia (Fill Factor – FF). Współczynnik ten określa stosunek mocy rzeczywistej panelu do mocy hipotetycznej, która jest obliczana na podstawie maksymalnych wyników prądu i napięcia. W praktyce FF pozwala ocenić jakość ogniw zastosowanych w module. Wysokiej jakości ogniwa charakteryzują się współczynnikiem wypełnienia większym niż 0,75. Panele z ogniwami średniej klasy mają współczynnik wypełnienia w zakresie 0,7-0,72, natomiast te z niższej półki mają współczynnik wypełnienia w przedziale 0,6-0,7.

Producenci niekiedy podają ten współczynnik w kartach katalogowych. Można go jednak obliczyć samodzielnie, wg. wzoru:

FF= P/(V∗I)

gdzie,
P Moc maksymalna;
V_mpp to napięcie maksymalne;
I_sc to prąd zwarcia;

Jak rozumieć parametry paneli fotowoltaicznych z tabliczki znamionowej?