Wiele osób uważa, że wyższe temperatury paneli PV sprawia, że produkują one więcej energii elektrycznej. To prawda, czy to kolejny mit o energii solarnej?
Jeśli zapytasz kogoś, kto jest nowy w tym temacie, prawdopodobnie powie Ci on któreś z tych stwierdzeń:
- Ciepło słoneczne może zwiększyć moc wyjściową paneli słonecznych,
- Im wyższa temperatura, tym uzyskamy większą produkcję.
Technicznie mówiąc, oba te stwierdzenia są błędne – postaram się wytłumaczyć dlaczego.
Panele słoneczne – co to?
Panele słoneczne – Tak potocznie nazywa się moduły fotowoltaiczne, które pod wpływem działania promieni słonecznych, produkują prąd stały, który transportowany jest do falownika. Ten prąd stały jest zamieniany na prąd przemienny właśnie w falowniku, na taki jaki mamy w naszych gniazdkach.
Standard Test Conditions (STC)
Z angielskiego STC znaczy Standardowe parametry testowe. Są to parametry, dla których producenci podają moc swoich paneli. Parametry te to:
- Natężenie promieniowania słonecznego 1000W/m2
- Temperatura modułu 25°C
- Współczynnik masy powietrza AM1.5
Jak temperatura wpływa na produkcje energii?
Ciepło na pewno wpływa negatywnie na produkcję energii. A zaraz wytłumaczę, w jaki sposób to następuje.
Kiedy sprawdzi się kartę katalogową znajdziemy tam parametry o nazwie „Współczynniki temperaturowe”, są to:
- Współczynnik temperaturowy dla mocy maksymalnej
- Współczynnik temperaturowy dla napięcia obwodu otwartego
- Współczynnik temperaturowy dla natężenia obwodu zamkniętego
Parametry te opisują w jaki sposób moc, napięcie i natężenie zmieniają się w zależności od zmiany temperatury powyżej lub poniżej 25°C
Przykładowe wartości dla paneli używanych przez naszą firmę to:
- Współczynnik temperaturowy dla mocy maksymalnej -0,36%/OC
- Współczynnik temperaturowy dla napięcia obwodu otwartego -0.33%/OC
- Współczynnik temperaturowy dla natężenia obwodu zamkniętego +0,049%/OC
Jak widzimy, wartość dla mocy maksymalnej jest wartością ujemną. Znaczy to, że dla każdego 1°C powyżej temperatury 25°C, moc panelu spadnie o podaną wartość procentową. Jedynie wartość dla natężenia prądu jest dodatnia, ale jest to tak mała wielkość, że jej wpływ jest pomijalny.
Jak obliczyć spadek mocy panelu w zależności od temperatury?
Jak obliczyć spadek mocy panelu w zależności od temperatury?
Do obliczeń przyjmijmy, że panel fotowoltaiczny może się nagrzać na dachu (w wyniku bezpośredniego promieniowania słonecznego na powierzchnię modułu) do temperatury 60°C. Oznacza to, że temperatura zwiększyła się o 35°C od STC. Panele fotowoltaiczny 400W Ulica Solar, charakteryzuje się współczynnikiem temperaturowym dla mocy maksymalnej -0,36%/°C.
A więc otrzymujemy wynik:
α = −0,36%/°C
Tn = 60°C
TSTC = 25°C
Tr = Tn − TSTC
Pmax = 400W
Pzm = Pmax * α
Pnowe = Pmax + (Pzm * Tr)
A więc,
Pzm = 400W * (-0,36%/°C) = 400W * (−0,0036/°C) = −1,44W/°C
Tr= 60°C − 25°C = 35°C
Pnowe= 400W+ (−1,44W/°C*35°C) = 400W + (−50,4W) = 349,6W
Jak widzimy, moc panelu 400W przy temperaturze modułu 60 st. C spadnie do 349,6W. Jest to spadek wydajności o 12,6%, przy zmianie o 35 st. C od temperatury STC czyli 25°C.
Co to oznacza?
Oznacza to tyle, że jak większości urządzeń elektrycznych, panele fotowoltaiczne źle znoszą upały. Fakt mocniejsze słońce daje więcej energii, ale niestety przez wysokie temperatury sam panel nie może więcej wyprodukować.
Z tego właśnie względu, najlepsze miesiące produkcyjne to nie są lipiec i sierpień, a właśnie maj i czerwiec, a nawet późny kwiecień. W tych miesiącach słońce jest już wystarczająco wysoko i długo na niebie by produkcja była duża, a temperatura powietrza jest zbliżona do temperatury 25°C, czyli optymalnej dla produkcji.
Chłodzenie paneli słonecznych
Można by w związku z tym pomyśleć, że warto byłoby chłodzić panele słoneczne. Naturalnie są one chłodzone przez cyrkulacje powietrza, dlatego instalacje gruntowe trochę mniej się grzeją, ponieważ powietrze owiewa je bez przeszkód z każdej strony. Natomiast przy instalacjach dachowych, ruch powietrza pod panelami jest dość ograniczony.
A więc czy jest jakiś inny sposób na to, by schłodzić panele w czasie upałów?
Odpowiedź brzmi niestety nie. Użycie wentylatorów czy klimatyzatorów jest nieopłacalne, bo więcej energii zużyjemy próbując schłodzić te panele, niż wyprodukują one dzięki obniżeniu temperatury.
To może chłodzenie wodą?
I tu też pojawia się znaczący problem. Woda, którą byśmy mieli chłodzić panele, musiałaby być bardzo czysta. Nie mogłaby to być zwykła woda z kranu. A również koszt zwykłej wody z kranu, nie mówiąc już o filtrowanej, jest większy niż zyski ze zmniejszenia temperatury modułów.
