Type to search

W jaki sposób wysoka temperatura wpływa na pracę paneli fotowoltaicznych?

Chociaż wiedza inwestorów oraz użytkowników paneli fotowoltaicznych na temat ich działania w ostatnich latach wyraźnie wzrosła, nadal można spotkać się z przekonaniem, że skuteczność fotowoltaiki uzależniona jest od wysokiej temperatury powietrza. Tymczasem panele fotowoltaiczne swoją maksymalną wydajność uzyskują nie pod wpływem wysokiej temperatury, ale wówczas, kiedy możemy odnotować stosunkowo wysoką liczbę dni słonecznych z regularnym nasłonecznieniem. W jaki sposób zatem wysoka temperatura wpływa na pracę paneli fotowoltaicznych?

Skuteczność fotowoltaiki a temperatura powietrza

Krzem znajdujący się w modułach, z których zbudowana jest instalacja fotowoltaiczna, wspomaga proces zamiany energii pochodzącej z promieni słonecznych w prąd stały. Co istotne, wraz ze zmianą temperatury powietrza zmieniają się także współczynniki reagowania modułów, które dostosowują się do aktualnie panujących warunków solarnych. Oznacza to, że moduły PV absorbują w konkretnym momencie ich pracy tyle światła słonecznego, ile w danym okresie roku są w stanie pozyskać z otoczenia, i zamieniają je w energię elektryczną. Wysoka temperatura powietrza nie odgrywa zatem w tym procesie znaczącej roli – wpływa wprawdzie na temperaturę samych paneli fotowoltaicznych, ale nie przyczynia się do zwiększenia ilości pozyskanej ze słońca energii, która jest przetwarzana przez moduły PV.

Musimy jednak pamiętać, że bardzo wysokie temperatury wpływają na stopień nagrzewania znajdującego się w modułach krzemu, co może doprowadzić do nienaturalnego spadku napięcia samych modułów, a co za tym idzie – obniżenia ich sprawności i skuteczności energetycznej. Wbrew krążącym opiniom o zależności efektywności fotowoltaiki od wysokich temperatur przyjmuje się zatem, że to właśnie okres jesienno-zimowy jest czasem, kiedy sprawność modułów fotowoltaicznych wyraźnie wzrasta. Spowodowane to jest spadkiem temperatury powietrza oraz utrzymującym się stałym poziomem nasłonecznienia – w tak sprzyjających warunkach moduły PV nie są przegrzewane, chłoną za to stałą i dużą wiązkę światła słonecznego.

Jakie są optymalne warunki pracy paneli fotowoltaicznych?

Parametrem identyfikującym panele fotowoltaiczne jest ich moc nominalna, którą wyraża się w Watopikach (Wp) i określa na podstawie najlepszych warunków pracy modułów PV. Ich wskaźnikiem jest parametr NOCT (Normal Operating Cell Temperature), który uściśla wysokość temperatury modułów fotowoltaicznych w optymalnych warunkach pracy. Za takie przyjmuje się pomiar nasłonecznienia paneli sięgający 800 W/m2, temperaturę otoczenia oscylującą w granicach 20°C (wówczas temperatura nagrzewania ogniwa sięga 45°C) oraz prędkość wiatru 1 m/s. Zwyczajowo panele PV stosowane w Polsce bada się jednak przy temperaturze sięgającej 25°C oraz nasłonecznieniu 1000 W/m2. Oznacza to, że przy temperaturze ogniwa przekraczającej 25°C sprawność modułów fotowoltaicznych może spaść o nawet 10% mocy w stosunku do ich optymalnej pracy.

Odporność fotowoltaiki na wysokie temperatury

Zakup paneli fotowoltaicznych powinien być poprzedzony weryfikacją odporności ich konkretnego modelu na wysoką temperaturę. W tym przypadku najważniejszym wskaźnikiem informującym o niskim współczynniku strat temperaturowych paneli PV jest punkt Pmax (Maximum Power Point), który określa poziom strat wydajnościowych oraz sprawnościowych modułów fotowoltaicznych w momencie osiągnięcia przez sam moduł temperatury powyżej 25°C. Panelami zapewniającymi najlepszy rezultat energetyczny są więc panele o jak najniższej wartości Pmax.

Według szacunku ustala się, że przy długotrwałych wysokich temperaturach powietrza deficyt energetyczny z pracy paneli wynosi od 0,3% do 0,4% na każdy stopień. Oznacza to, że przy temperaturze powietrza przekraczającej nieznacznie 40°C panele fotowoltaiczne są w stanie nagrzać się do nawet 70°C. W takim przypadku strata energetyczna wynosi nawet 15% mocy modułu PV. Z tego względu okres letni, podczas którego temperatury powietrza niejednokrotnie przekraczają 30°C, wbrew pozorom nie jest czasem sprzyjającym efektywnej pracy modułów fotowoltaicznych. Instalacja fotowoltaiczna sprawniej pracuje za to w okresie jesiennym i zimowym – wtedy, przy dobrym nasłonecznieniu, moduły krzemowe nie przegrzewają się, ale stale pracują na tym samym poziomie wydajności energetycznej, wykorzystując na co dzień podobną dawkę promieni słonecznych.

Źródło: House Solutions – fotowoltaika

Leave a Comment

Your email address will not be published. Required fields are marked *