Sprawność paneli fotowoltaicznych a temperatura – jak działa fotowoltaika w gorące dni?

Fotowoltaika jest popularnym źródłem energii odnawialnej w Polsce. Liczne dofinansowania do paneli fotowoltaicznych takie jak Mój Prąd, Czyste Powietrze czy Energia Plus, dodatkowo zachęcają kolejnych inwestorów. Mimo dużego rozpowszechnienia informacji na temat działania instalacji PV, wiele osób błędnie uważa, że wysoka temperatura podnosi wydajność instalacji fotowoltaicznej. System do wydajnego działania potrzebuje promieni słonecznych, a nie wysokich temperatur. Jak zatem temperatura wpływa na wydajność fotowoltaiki?

Działanie fotowoltaiki a temperatura otoczenia

Można powiedzieć, że panele fotowoltaiczne tworzą wokół siebie pewien paradoks. Z jednej strony potrzebują promieni słonecznych, aby w ogniwach krzemowych, z których się składają, doszło do zjawiska fotowoltaicznego. Z drugiej jednak, im więcej słońca tym wyższa temperatura, która już wcale nie pomaga. Wręcz odwrotnie, może nawet przeszkadzać.

Mimo, że moduły słoneczne działają w dość szerokim zakresie temperatury bo od -70 stopni do 120 stopni Celsjusza (w zależności od producenta i modelu), najlepszą wydajność osiągają przy znacznie mniejszym przedziale temperatury. Instalacja fotowoltaiczna najlepiej pracuje przy temperaturze 20 – 25 stopni. Temperatura ma wpływ na właściwości fizyczne krzemu, z którego panel jest zbudowany.

Przy dużej temperaturze, rośnie stopień nagrzania panele fotowoltaicznego, a zawarty w nich krzem traci część zdolności pochłaniania promieni słonecznych. Zmianie ulega także ruchliwość ładunków i oporów elektrycznych w ogniwie. Wszystko to sprawia, że przy zbyt dużej temperaturze, uzysk energii z fotowoltaiki może spaść.

Temperaturowe współczynniki paneli fotowoltaicznych

Urządzenia stosowane w instalacjach, mogą różnie reagować na na temperaturę otoczenia. Wpływ na to mają zastosowane przez producenta technologie. Aby móc ustalić ile mocy może stracić panel fotowoltaiczny, w karcie katalogowej produktu producent powinien podać Pmax – czyli współczynnik temperaturowy mocy. Ogólna zasada jest taka, że im niższa wartość tego współczynnika, tym panele będą bardziej odporne na spadki mocy spowodowane temperaturą.

Wartość ta jest podawana w odniesieniu do dwóch wystandaryzowanych warunków pracy – STC i NOCT.

STC to skrót od Standard Test Conditions, czyli standardowych warunków testowych, które prezentują się następująco:

• nasłonecznienie 1000 W na metr kwadratowy,
• temperatura ogniwa na poziomie 25 stopni ,
• współczynnik grubości atmosfery 1,5 AM,
• brak wiatru.

NOCT określa temperatury ogniwa w normalnych warunkach pracy, w tym wypadku warunki to:

• nasłonecznienie 800 W na metr kwadratowy,
• temperaturę otoczenia na poziomie 20 stopni Celsjusza,
• współczynnik grubości atmosfery 1,5 AM,
• wiatr o prędkości 1m/s.

Wartość temperaturowego współczynnika mocy panelu fotowoltaicznego podaje się w różny sposób dla NOCT i STC. W przypadku STC, często przedstawia się go jako ułamek procenta na stopień Celsjusza. Oznacza to, że wraz ze wzrostem temperatury modułu fotowoltaicznego o 1 stopień względem testowej temperatury (25 stopni), moc panela spada o dany ułamek. Dobre panele fotowoltaiczne, według tego standardu nie powinny mieć współczynnika mocy panelu wyższego niż 0.42%. Z kolei NOCT Pmax podaje w pełnych stopniach Celsjusza. Im mniejsza wartość tym lepiej – według tego standardu dobre panele słoneczne powinny mieć ten współczynnik na poziomie niższym niż 50 stopni Celsjusza.

Przegrzanie paneli fotowoltaicznych – jakie ma skutki?

Jeśli zastanawiacie się czy panele fotowoltaiczne mogą się przegrzać – to tak, mogą. Jednak skutki tego wcale nie są aż tak poważne jak mogłoby się wydawać. Konsekwencją przegrzania się paneli fotowoltaicznych jest spadek ich wydajności, jednak nie jest to stałe uszkodzenie.

Moduły słoneczne są produkowane i testowane w taki sposób, aby zniosły największe upały. Wiele dużych farm fotowoltaicznych pracuje na pustyniach i dobrze się trzymają. Zatem gdy temperatury spadają, praca instalacji również wraca do normy.

Wydajność fotowoltaiki a temperatura – jak uniknąć spadków mocy?

Mimo iż nie da się uniknąć wysokich temperatur na zewnątrz, a spadki mocy instalacji fotowoltaicznej wynikające z tego są naturalne, można się nieco przed tym uchronić. Już na samym początku możemy zadbać, aby instalacja była odporna na wysokie temperatury. Aby to zapewnić wystarczy zwrócić uwagę na parę rzeczy:

• Jakość paneli – tak jak pisałem kilkukrotnie, producenci stosują różne technologie mające wpływ na współczynnik temperaturowy paneli. Aby uniknąć spadków wynikających z wysokiej temperatury, zastosujmy panele, które mają dobry Pmax.
• Wentylacja modułów słonecznych – tutaj dużą rolę spełnia wiatr. W przypadku fotowoltaiki na gruncie dość swobodnie może on “otulać” panele fotowoltaiczne. Gdy są one na dachu, trzeba zapewnić im odpowiednią cyrkulację, zostawiając przerwę między panelami, a dachem.

Zatem można w łatwy sposób zadbać o to, aby nasza instalacja się nie przegrzewała i to już na samym początku. A wy macie jakiś sposób na uniknięcie przegrzania się fotowoltaiki?