Intensywny rozwój rynku fotowoltaicznego w Polsce mobilizuje coraz więcej producentów do wdrażania coraz to nowszych rozwiązań. Poszczególne moduły mogą się różnić między sobą budową, zastosowanymi technologiami, a także jakością wykonania. Jednak nie tylko te elementy wpływają na sprawność paneli fotowoltaicznych. Razem z ekspertami z firmy Vaillant wyjaśniamy, od jakich czynników zależy sprawność instalacji fotowoltaicznej.
Z tego artykułu dowiesz się:
- czym jest sprawność modułu fotowoltaicznego,
- w jaki sposób są porównywane moduły różnych producentów,
- co ma wpływ na sprawność instalacji fotowoltaicznej.
Parametr sprawności w kontekście fotowoltaiki określa wprost jakość przetwarzania energii słonecznej na energię elektryczną. Przekłada się to więc bezpośrednio na moc pojedynczego modułu, a co za tym idzie – ilość wytwarzanej energii. Strumień mocy promieniowania słonecznego wyrażany jest w jednostce W/m2 (wat na metr kwadratowy). Znając więc powierzchnię modułu fotowoltaicznego, mierząc wartość mocy promieniowania słonecznego oraz moc elektryczną produkowaną przez moduł fotowoltaiczny, możemy łatwo policzyć sprawność konwersji energii. Łatwo jednak zauważyć, że instalacje fotowoltaiczne muszą pracować w bardzo zmiennych warunkach. Ma to ogromny wpływ na parametry osiągane przez taki system. Dlatego też dane techniczne modułów są wyznaczane w ściśle określonych warunkach.
STC – jedna miara dla wszystkich modułów
STC, czyli standard test conditions, to ściśle określone warunki przeprowadzania badań laboratoryjnych modułów fotowoltaicznych. Dzięki nim producenci mogą przedstawiać dane techniczne w kartach katalogowych modułów, które można porównywać między sobą. Warunki STC oznaczają strumień mocy promieniowania słonecznego 1000 W/m2 oraz temperaturę ogniwa fotowoltaicznego 25oC. Badając ogniwa w tych warunkach, wyznacza się między innymi ich sprawność i moc. W ten sposób określona moc jest wyrażana w jednostkach Wp (watt peak). Jest to moc szczytowa (peak) osiągana w warunkach STC.
Teoria a praktyka – jaka jest rzeczywista sprawność modułu PV?
Warunki STC są bardzo trudne do uzyskania podczas normalnej pracy paneli fotowoltaicznych. O ile w naszych warunkach klimatycznych możliwe jest okresowe występowanie promieniowania słonecznego 1000 W/m2, to towarzyszy mu najczęściej również wysoka temperatura powietrza. Drgania struktury krystalicznej ogniwa PV intensyfikują się wraz ze wzrostem temperatury. Utrudnia to przepływ prądu elektrycznego oraz zwiększa temperaturę ogniwa. Łącząc ten efekt z wysoką temperaturą powietrza, ogniwo w takich warunkach może osiągnąć nawet kilkadziesiąt stopni Celsjusza. Niższy przepływ prądu oznacza sprawność niższą od nominalnej. Aby było możliwe porównanie modułów w warunkach bardziej zbliżonych do rzeczywistości, wprowadzono dodatkowo inne standardy, jak na przykład NOCT (normal operating cell temperature). Nie określają one ściśle temperatury samego ogniwa, a jedynie temperaturę otoczenia (20oC) oraz nasłonecznienie (800 W/m2). Sprawność modułu fotowoltaicznego dla warunków NOCT będzie niższa niż ta dla STC. Te dwa parametry są najczęściej pokazywane przez producentów w kartach katalogowych urządzeń.
Co zrobić, aby zwiększyć sprawność instalacji PV?
Najlepiej pracującą instalacją fotowoltaiczną będzie ta prawidłowo dobrana do potrzeb danego budynku oraz fachowo zainstalowana. Przewymiarowana instalacja pozwoli na tanią eksploatację, jednak może wymagać dużych nakładów inwestycyjnych. Zastosowanie systemu PV o zbyt niskiej mocy będzie z kolei wymagało ponoszenia wyższych kosztów eksploatacji związanych z zakupem energii z sieci elektroenergetycznej. Precyzyjny i profesjonalny dobór mocy takiej instalacji pozwoli na zoptymalizowanie uzysków w stosunku do zapotrzebowania budynku. Profesjonalne planowanie i montaż pozwolą uniknąć błędów związanych np. z okresowym zacienieniem modułów, jak i również niebezpieczeństw związanych ze stosowaniem nieprawidłowych zabezpieczeń elektrycznych.
Decydując się na instalację fotowoltaiczną, warto również pomyśleć o zwiększeniu sprawności swojej inwestycji, tj. o skróceniu czasu zwrotu nakładów pieniężnych. Pozwala na to między innymi dofinansowanie z programu Czyste Powietrze. Można w nim uzyskać nawet 5000 zł na instalację fotowoltaiczną.
