Wydajność paneli a wysoka temperatura

Chociaż popularność instalacji fotowoltaicznych w ostatnich latach wyraźnie wzrosła, nadal pokutuje przeświadczenie, że skuteczność fotowoltaiki i wydajność ogniw fotowoltaicznych zależą przede wszystkim od bardzo wysokich temperatur powietrza. Nic bardziej mylnego. Owszem, panele fotowoltaiczne wytwarzają prąd pod wpływem działania promieni słonecznych i prawdą jest, że im więcej słonecznych dni z regularnym nasłonecznieniem, tym wydajność energetyczna ogniw jest większa, ale wysoka temperatura w żaden sposób nie przyspiesza ich działania, a tym samym – nie wpływa na ilość wyprodukowanej energii. Jaki wpływ na wydajność paneli fotowoltaicznych ma zatem wysoka temperatura?

Start » Poradnik » Wydajność paneli a wysoka temperatura

Wydajność fotowoltaiki a temperatura powietrza

Moduły instalacji PV wykonane są z krzemu, który wspomaga zamianę promieni słonecznych w prąd stały. Wraz ze zmianą temperatury powietrza zmieniają się także właściwości modułów, które dostosowują się do zaistniałych warunków solarnych i, absorbując tyle światła, ile w danym momencie roku są w stanie pozyskać z otoczenia, zamieniają je w energię elektryczną. Sprawność modułów fotowoltaicznych w różnych rejonach świata, w zależności od panującej w nich temperatury otoczenia, będzie się zatem różniła, ale standardowo uznaje się, że dobrej jakości panele PV powinny pracować w zakresie od -40°C do +85°C.

Wysoka temperatura powietrza ma zatem bezpośredni wpływ na temperaturę samych paneli PV, ale nie wpływa znaczącą na ilość pozyskiwanej energii elektrycznej. Co istotne jednak, pod wpływem bardzo wysokich temperatur krzem znajdujący się w modułach fotowoltaicznych nienaturalnie się nagrzewa, co może prowadzić do gwałtownego spadku napięcia modułów, a tym samym do obniżenia ich efektywności energetycznej. Dlatego w okresie jesienno-zimowym, kiedy temperatura powietrza spada, a nasłonecznienie utrzymuje się na stałym poziomie, sprawność modułów fotowoltaicznych wzrasta. Powodowane to jest stałą i dużą absorpcją światła słonecznego dochodzącego do ogniw oraz stosunkowo niższą temperaturą, która ochładza moduły PV i nie pozwala na ich przegrzewanie.

Odporność paneli fotowoltaicznych na temperaturę powietrza

Przed zakupem paneli fotowoltaicznych warto upewnić się, że posiadają one niski współczynnik strat temperaturowych, który określa ich odporność na wysoką temperaturę. Najważniejszym wskaźnikiem jest w tym przypadku punkt Pmax (Maximum Power Point), który określa poziom strat w wydajności i sprawności modułów PV w momencie, kiedy temperatura samego modułu wzrasta powyżej 25°C. Standardowo szacuje się, że przy podwyższonych temperaturach powietrza straty z uzysku energetycznego wynoszą od 0,3% do 0,4% na każdy stopień. Przy temperaturze powietrza wynoszącej około 40°C panele mogą nagrzać się do nawet około 70°C, co daje stratę wydajnościową sięgająca nawet 15% mocy modułu. Dlatego pomimo tego, że latem stopień nasłonecznienia jest dużo większy niż jesienią czy zimą, uznaje się, że to właśnie w okresie jesienno-zimowym panele PV lepiej wykorzystują promienie słoneczne docierające do ogniw fotowoltaicznych. Wynika to z faktu, że przy dobrym nasłonecznieniu niższa temperatura wspomaga efektywność pracy fotowoltaiki, a same moduły nie przegrzewają się i pracują stale na tym samym poziomie wydajności energetycznej. Okolicznościami wspomagającymi prawidłowe działanie paneli jest też właściwy dobór miejsca instalacji całego systemu PV – zalecane jest, aby moduły były stale wentylowane, co pozwoli uniknąć przegrzewania ogniw.

Panelami zapewniającymi naszej domowej elektrowni słonecznej największą wydajność i najlepszy uzysk energetyczny są więc takie, które mają określoną niską wartość Pmax.

Jakie powinny być warunki pracy paneli fotowoltaicznych?

Podstawowym identyfikatorem paneli fotowoltaicznych jest ich moc nominalna wyrażana w Watopikach (Wp) i określana na podstawie optymalnych warunków pracy modułów, których wskaźnikiem jest parametr NOCT (Normal Operating Cell Temperature). Parametr NOCT określa wysokość temperatury ogniw fotowoltaicznych w normalnych warunkach pracy. Za warunki odpowiednie uznaje się pomiar nasłonecznienia sięgający 800 W/m2, temperaturę otoczenia 20°C (temperatura nagrzania ogniwa sięga wówczas 45°C) oraz prędkość wiatru 1 m/s. Standardowo panele bada się jednak w warunkach odpowiadających temperaturze 25°C oraz nasłonecznieniu 1000 W/m2. Oznacza to, że po przekroczeniu temperatury ogniwa 25°C sprawność modułów PV spada w stosunku do ich optymalnej pracy o nawet 10%. Dlatego tak ważny jest wybór paneli, których współczynnik Pmax jest jak najniższy. Wtedy możemy być pewni, że moduł fotowoltaiczny nie ulegnie uszkodzeniu pod wpływem radykalnych zmian temperatury.