Efektywność i wydajność paneli fotowoltaicznych

Ma to wpływ na własności fizykalne (fizyko-chemiczne) całego modułu fotowoltaicznego. Przekłada się to także na wydajność jego pracy. Panele fotowoltaiczne są wykonane z krzemu, materiału półprzewodnikowego. Wraz ze zmianą temperatury, moduł zmienia swoje właściwości elektryczne i fizyczne, takie jak:

• absorpcja promieniowania słonecznego;
• ruchliwość ładunków i szerokość przerwy energetycznej;
• rezystywność (poziom przewodnictwa elektrycznego) samego półprzewodnika oraz koncentrację nośników ładunku.

Powyższe właściwości wpływają na moc nominalną wytwarzaną przez generator mocy PV.

Efektywność oraz wydajność pracy paneli fotowoltaicznych w różnych szerokościach klimatycznych

Panele fotowoltaiczne są tak zaprojektowane, że pracują w zakresach temperatur otoczenia od -40°C do +85°C. Dzięki temu mogą być zainstalowane w praktycznie każdym miejscu na naszej planecie.

Najwyższa efektywność ogniw

Ogniwa fotowoltaiczne wykazują największą efektywność w słoneczne dni, kiedy dociera do nich największa wiązka światła. Niemniej jednak, wysoka temperatura ogniwa słonecznego, na którą wpływ ma przede wszystkim temperatura otoczenia, przyczynia się do zmiany napięcia na panelach.

W konsekwencji, przekłada się ona także na to, że spada generowana moc. O ile intensywne promieniowanie słoneczne daje możliwość dużej absorpcji światła, o tyle wysoka temperatura przyczynia się do spadku napięcia na modułach PV.

Spadek napięcia przy wysokiej temperaturze, powoduje mniejszą efektywność produkcji energii elektrycznej w ciepłym klimacie. .

Wydajność modułów fotowoltaicznych

Szacując jednak wydajność modułów fotowoltaicznych w skali roku, oprócz temperatury należy brać pod uwagę również liczbę słonecznych dni i ich średnią długość.

Duże nasłonecznienie (ponad 2000 W/m2) w ciepłych strefach klimatycznych i występowanie słońca przez zdecydowanie większą ilość dni w roku (w porównaniu do np. klimatu umiarkowanego) kompensuje niższą wydajność będącą wynikową temperatury powyżej 25°C.

Ważny jest fakt, że przy niskich temperaturach, panele PV w słoneczne dni są w stanie wytworzyć taką samą lub nawet większą ilość energii elektrycznej niż w ciepłych strefach klimatycznych. W Polsce największa produktywność elektrowni PV przypada na miesiące wiosenne.

Folia elektroizolacyjna – dłuższa żywotność paneli fotowoltaicznych

Stałe przebywanie modułów fotowoltaicznych w środowisku wysokich temperatur niesie za sobą również ich skróconą żywotność. W strefie klimatów równikowych i międzyzwrotnikowych pracują one średnio od 15 do 25 lat.

Dłuższa jest żywotność przy zastosowaniu wzmocnionej foli elektroizolacyjnej lub tafli szkła. W strefach klimatycznych umiarkowanych i zimnych od 30 lat do 40 lat.

Optymalne warunki pracy paneli fotowoltaicznych

Głównym parametrem ogniw PV jest ich MOC znamionowa, wyrażona w Watach (W). Im jest ona większa, tym więcej energii elektrycznej moduł fotowoltaiczny jest w stanie wyprodukować jednostkowo. Moc znamionowa modułu PV wyznaczana jest w warunkach laboratoryjnych określanych wskaźnikiem STC: (Standard Test Conditions)

• nasłonecznienie 1000 W/m2,
• temperatura wewnętrzna modułu pv 250C,
• współczynnik gęstości atmosfery 1,5 AM.

Wskaźnik STC – najlepsze warunki pracy paneli

STC wyznacza najkorzystniejsze warunki pracy paneli fotowoltaicznych, przy których osiągają one moc szczytową. Po przekroczeniu temperatury ogniwa 250C następuje spadek wydajności paneli fotowoltaicznych.

Temperatura ogniw solarnych w normalnych warunkach pracy, określana jest natomiast wskaźnikiem NOCT  (Normal Operating Cell Temperature) – odpowiadającym:

• nasłonecznieniu 800 W/m2,
• temperaturze oświetlanego panelu 200C, przy czym temperatura wewnętrzna modułu może wynieść od 420C do 450C (w zależności od modelu),
• prędkość wiatru 1 m/s,
• przy współczynniku grubości atmosfery 1,5 AM – wyznaczona dla Europy.

źródło i zdjęcie: Bruk-Bet Fotowoltaika