Panele fotowoltaiczne są jednym z najpopularniejszych rozwiązań w dziedzinie energii odnawialnej, umożliwiającym wykorzystanie energii słonecznej do produkcji prądu elektrycznego. Sprawność tych paneli zależy nie tylko od nasłonecznienia, ale także od temperatury powietrza. Warto jednak wiedzieć, że ich wydajność jest lepsza, gdy temperatura jest stosunkowo niska i nie przekracza 25°C. Aby sprawdzić wydajność paneli fotowoltaicznych w różnych warunkach temperaturowych, można wykorzystać takie wskaźniki jak NOCT, STC oraz Pmax, które dostarczają istotnych informacji o działaniu paneli w specyficznych warunkach.
Przeczytaj także:
- Folia fotowoltaiczna – co to jest i jak działa?
- Kontrole fotowoltaiki – po co i dlaczego?
- Prosument wirtualny od 2 lipca – kto nim będzie?
Czym jest sprawność paneli fotowoltaicznych?
Sprawność paneli fotowoltaicznych odnosi się do ich zdolności przetwarzania energii słonecznej na energię elektryczną. Nie jest to jednak równoznaczne z ich mocą. Często sprawność paneli o mocy 550 Wp może być mniejsza niż w przypadku paneli o mocy 350 Wp, ponieważ moc zależy wyłącznie od wielkości panelu. Na wydajność paneli fotowoltaicznych wpływa wiele czynników, zarówno wewnętrznych, jak technologia wykonania i solidność producenta, jak i zewnętrznych, w tym warunki pogodowe oraz temperatura. Istotne jest także to, w jaki sposób panele zostały zainstalowane, co również ma wpływ na ich efektywność.
Od czego zależy sprawność paneli fotowoltaicznych?
Wydajność paneli fotowoltaicznych, czyli ich zdolność do przetwarzania energii słonecznej na energię elektryczną, zależy od wielu czynników, które warto zrozumieć i przeanalizować, aby świadomie wybrać odpowiednie panele i zoptymalizować ich działanie. W analizie sprawności paneli fotowoltaicznych należy uwzględnić dwie grupy parametrów: konstrukcyjne i techniczne.
Parametry konstrukcyjne obejmują między innymi materiały użyte do budowy paneli i ich układ, natomiast parametry techniczne dotyczą specyfikacji funkcjonalnych, takich jak wydajność przetwarzania energii, odporność na warunki atmosferyczne oraz trwałość.
Typ i jakość paneli fotowoltaicznych
Istnieje wiele różnych rodzajów paneli fotowoltaicznych, w tym monokrystaliczne, polikrystaliczne oraz cienkowarstwowe, z których każdy typ charakteryzuje się innymi cechami i różną wydajnością. Ważne jest wybieranie paneli wysokiej jakości, czyli zazwyczaj panele monokrystaliczne, które gwarantują odpowiednią wydajność i trwałość.
Przeczytaj także: Czy ogniwa typu N są przyszłością fotowoltaiki?
Intensywność i kierunek padania promieni słonecznych
Im większa intensywność światła słonecznego, tym większa wydajność paneli fotowoltaicznych. Optymalne ustawienie paneli w kierunku ekspozycji na słońce, zwykle na południe, pozwala na maksymalne wykorzystanie dostępnej energii słonecznej. Dzięki temu panele mogą generować więcej energii elektrycznej, co przekłada się na wyższą efektywność całego systemu.
Temperatura powietrza
Wbrew pozorom wzrost temperatury powietrza może mieć negatywny wpływ na wydajność paneli fotowoltaicznych. Ogólnie rzecz biorąc, wydajność paneli maleje wraz ze wzrostem temperatury. Dlatego też istotne jest uwzględnienie tego czynnika podczas planowania instalacji fotowoltaicznej.
Czystość paneli fotowoltaicznych
Zalegający na panelach kurz, pył, liście czy inne zanieczyszczenia mogą obniżyć wydajność instalacji fotowoltaicznej. Regularne czyszczenie paneli może pomóc w utrzymaniu ich optymalnej wydajności oraz zapobiega punktowym wzrostom temperatury (Hot-Spot). Usuwanie nagromadzonych zanieczyszczeń zapewnia lepsze przepuszczanie światła słonecznego do ogniw, co przekłada się na zwiększenie efektywności generowania energii elektrycznej przez panele.
Zastosowane innowacje i technologie
Postęp w technologii fotowoltaicznej wprowadza ciągle nowe rozwiązania, które sukcesywnie poprawiają wydajność paneli. Moduły o wysokiej sprawności, optymalizatory mocy oraz systemy śledzące ruch słońca mogą znacznie zwiększyć wydajność instalacji fotowoltaicznych.
Jaki wpływ ma wysoka temperatura powietrza na działanie paneli fotowoltaicznych?
Wbrew pozorom, wysoka temperatura powietrza nie sprzyja wydajności pracy paneli PV. Na zewnątrz może panować np. 25°C, na dachu w słoneczny dzień temperatura może osiągnąć nawet 50°C. Uważa się, że średnio każdy stopień Celsjusza w upalny dzień obniża sprawność paneli fotowoltaicznych o 0,45%. Im niższa temperatura na zewnątrz, tym lepsza wydajność produkcji energii.
Podstawowym wskaźnikiem służącym do oceny wpływu temperatury na panele fotowoltaiczne jest współczynnik strat temperaturowych Pmax. Wskaźnik ten pokazuje, o ile procent spadnie sprawność paneli powyżej temperatury 25°C z każdym wzrostem temperatury o 1°C. Dobre panele fotowoltaiczne charakteryzują się wskaźnikiem Pmax mniejszym niż 0.42% /°C.
Czy panele fotowoltaiczne mogą się przegrzewać?
Temperatura powietrza ma istotny wpływ na wydajność paneli fotowoltaicznych, a jej zbyt wysoka wartość może prowadzić do ich przegrzewania się. Panele słoneczne, które wykorzystują energię promieniowania słonecznego do generowania energii elektrycznej, przekształcają część jej część w ciepło. Wzrost temperatury paneli może skutkować spadkiem ich wydajności. Znane jest to jako efekt temperaturowy. Zapewnienie odpowiedniej wentylacji i chłodzenia paneli jest zatem bardzo ważne, w szczególności na dachach o niewłaściwej ekspozycji słonecznej lub w miejscach o wysokich temperaturach otoczenia.
Wiele czynników może wpływać na temperaturę paneli fotowoltaicznych. Intensywne światło słoneczne, gdy nie jest odpowiednio odprowadzane, może prowadzić do przegrzewania się paneli. Na temperaturę paneli wpływa także otoczenie, w tym ciepłe powietrze i brak przepływu powietrza, jak również obecność cieni, które mogą utrudniać odprowadzanie ciepła. Warunki atmosferyczne takie jak upały również mają znaczenie.
W przypadku przegrzewania się paneli fotowoltaicznych istnieje ryzyko obniżenia wydajności i skrócenia ich żywotności. Dlatego zaleca się stosowanie odpowiednich rozwiązań technicznych, jak np. montaż paneli na konstrukcji umożliwiającej wentylację, używanie materiałów izolacyjnych i chłodzących oraz regularne monitorowanie temperatury paneli.
Temperatura paneli fotowoltaicznych NOCT oraz STC
Sprawność paneli fotowoltaicznych w rzeczywistej temperaturze podczas przeciętnego, słonecznego dnia można obliczyć poprzez stosunek dwóch parametrów, które zazwyczaj znajdują się na ulotce od producenta. Pierwszy z nich, NOCT, oznacza nominalną temperaturę pracy ogniwa, mierzoną przy 45°C, co odzwierciedla bardziej realne warunki pracy.
Drugi parametr, STC, to testowa temperatura pracy ogniwa, mierzona przy 25°C, co daje mniej realistyczny obraz efektywności ogniwa w typowych warunkach. Aby ocenić sprawność paneli fotowoltaicznych, wystarczy podzielić wartość NOCT przez STC. Panele fotowoltaiczne uznawane są za dobre, gdy stosunek NOCT do STC wynosi około 75%, a za najlepsze, gdy ten stosunek osiąga około 80%.
Kiedy zwracać uwagę na warunki NOCT i STC?
Podczas wyboru paneli fotowoltaicznych istotne jest zwrócenie uwagi na warunki STC, pomimo że osiągnięcie wartości tych parametrów w rzeczywistości może być trudne. W letnich miesiącach instalacja fotowoltaiczna może zbliżać się do warunków NOTC, co oznacza generowanie większej ilości energii niż wynikałoby to z warunków STC. Wybierając panele na podstawie wartości NOCT, istnieje ryzyko przewymiarowania instalacji. Może to skutkować niewykorzystaniem pełnego potencjału wyprodukowanej energii w określonym czasie.
Drugim powodem, dla którego warto zwrócić uwagę na warunki STC podczas wyboru paneli fotowoltaicznych, jest konieczność podania mocy nominalnej modułu PV (mocy w warunkach STC) przy zgłaszaniu instalacji fotowoltaicznej do zakładu energetycznego w dokumentacji przyłączeniowej. Jest to istotne, ponieważ suma mocy modułów fotowoltaicznych zamontowanych na dachu domu nie może przekroczyć mocy przyłączeniowej licznika energii w domu lub firmie.
Zrozumienie różnic wynikających z pomiarów w warunkach STC i NOCT jest bardzo ważne. Porównując dwa panele fotowoltaiczne o tej samej mocy nominalnej w warunkach STC, należy również porównać wartość tej mocy w warunkach NOCT. Czasami różnica między tymi wartościami może prowadzić do znaczącej straty lub zysku energii elektrycznej w całym okresie eksploatacji instalacji fotowoltaicznej.
Znajomość różnic wynikających z pomiarów w warunkach STC i NOCT jest bardzo przydatna. Uwzględnianie tych warunków przy wyborze paneli fotowoltaicznych pozwala na bardziej precyzyjne dopasowanie instalacji do rzeczywistych warunków. Zapewnia to optymalne wykorzystanie energii słonecznej w długoterminowej perspektywie.
Sprawność fotowoltaiki w zimie
Choć mogłoby się wydawać, że sprawność paneli fotowoltaicznych w upalne dni będzie wyższa niż w zimie, to w rzeczywistości niskie temperatury, nawet do -40°C, nie wpływają negatywnie na ich działanie. Spadek wydajności paneli fotowoltaicznych w zimie wynika z dwóch innych przyczyn niż temperatura. Pierwszą z nich jest śnieg, który może przykrywać panele, ograniczając ich zdolność do absorpcji światła słonecznego. Drugim czynnikiem jest krótszy czas trwania dnia oraz fakt, że w miesiącach zimowych, szczególnie w styczniu i lutym, do Ziemi dociera znacznie mniej promieniowania słonecznego.
Jaka powinna być prawidłowa temperatura paneli fotowoltaicznych?
Jeśli chcesz mieć pewność, że Twoja fotowoltaika jest w pełni sprawna, warto na bieżąco monitorować czy stała temperatura paneli fotowoltaicznych jest prawidłowa. W przypadku stwierdzenia nieprawidłowości, należy złożyć reklamację gwarancyjną. Do codziennych pomiarów temperatury służą mierniki, najczęściej termopary, które mocuje się z tyłu paneli PV.
Przyjmuje się, że stała temperatura paneli nie powinna przekraczać 85°C. Ponadto instalacje fotowoltaiczne są czasami badane również innymi urządzeniami, na przykład dronami, aby wykryć tzw. hot-spoty, czyli miejsca, gdzie panele się przegrzały lub przepaliły. Takie badanie można zlecić firmie fotowoltaicznej w ramach gwarancji serwisowej, jeśli wyniki wskazują na zmniejszoną sprawność paneli.
