Co wpływa na wydajność paneli fotowoltaicznych?

Ze względu na zmiany klimatyczne w najbliższej przyszłości wzrastać będzie, na naszej szerokości geograficznej, liczba dni słonecznych i związana z tym ilość światła słonecznego padającego na powierzchnię Ziemi oraz dachy w wielu rejonach Polski. Dlatego wydaje się, że instalacje fotowoltaiczne mogą stać się, już całkiem niedługo, podstawowym rozwiązaniem odpowiedzialnym za zaopatrzenie w stuprocentowo czystą energię elektryczną obecnych i przyszłych pokoleń. 

Za przekształcanie światła słonecznego w użyteczną energię elektryczną w instalacjach fotowoltaicznych odpowiedzialne są panele fotowoltaiczne, a ilość światła słonecznego, która może zostać zamieniona na energię elektryczną, określana jest mianem sprawności ogniwa słonecznego.  

Sprawność większości paneli fotowoltaicznych dostępnych obecnie na rynku wynosi do 22%. Jednak istnieje szereg czynników, które mogą obniżyć sprawność paneli, a więc i wydajność naszej instalacji fotowoltaicznej.  

Warunki klimatyczne 

Panele słoneczne wystawione są na długotrwałe działanie zmiennych warunków atmosferycznych, a czynniki takie jak: duże skoki temperatur, deszcz, śnieg, wiatr oraz wyładowania atmosferyczne nie pozostają bez wpływu na stan ogniw fotowoltaicznych. Zmieniają one sprawność paneli słonecznych, mogą mieć bezpośredni wpływ na ich funkcjonowanie, a nawet prowadzić do uszkodzenia ogniw. Dlatego podczas projektowania instalacji fotowoltaicznej należy wziąć pod uwagę dostępne roczne dane meteorologiczne dla konkretnej lokalizacji.  

Wpływ temperatury na panele fotowoltaiczne

Ze względu na właściwości materiałów półprzewodnikowych czynnikiem, który ma duży wpływ na sprawność paneli fotowoltaicznych, jest temperatura. Idealna temperatura pracy paneli wynosi 25°C, przy czym sprawność ogniw fotowoltaicznych rośnie, gdy temperatura spada i maleje w wysokich temperaturach.  

Przy wzroście temperatury paneli o jeden stopień ich chwilowa sprawność może spaść o 0,25% lub 0,4%-0,5% w zależności od typu ogniwa. A ponieważ w gorące letnie dni temperatura panela fotowoltaicznego może z łatwością osiągnąć 70˚C i więcej, oznacza to, że instalacja fotowoltaiczna będzie generować do 25% energii mniej w porównaniu do wartości uzyskiwanych w temperaturze 25°C. 

Kąt nachylenia panela słonecznego 

W różnych okresach roku zmienia się kąt padania promieni słonecznych na powierzchnię Ziemi oraz czas nasłonecznienia. Dlatego projekt instalacji fotowoltaicznej musi uwzględniać nie tylko orientację paneli słonecznych (południe-północ-wschód-zachód), ale także ich nachylenie. Z kolei podczas określania kąta nachylenia paneli fotowoltaicznych należy wybrać wartość, która umożliwi generowanie maksymalnej mocy elektrycznej w ciągu całego roku. Przyjmuje się, że na terenie Polski najlepszy nachylenia paneli wynosi pomiędzy 30° a 40°. 

Zacienienie paneli fotowoltaicznych

Panele fotowoltaiczne są bardzo wrażliwe na zacienienie. Całkowite lub częściowe zasłonięcie panela przez drzewo, komin lub jego zabrudzenie mają duży wpływ na zdolność ogniwa do generowania energii elektrycznej i wiążą się ze znacznie mniejszą mocą uzyskiwaną z całej instalacji fotowoltaicznej. 

Ogniwa w instalacji fotowoltaicznej z inwerterem solarnym są zwykle połączone szeregowo, ponieważ rozwiązanie takie pozwala uzyskać wyższe napięcie, a tym samym większą ilość generowanej energii elektrycznej. Jednak system ten pracuje z wydajnością równą wydajności najgorzej pracującego panela.  

Dlatego coraz bardziej popularne stają się systemy z optymalizatorami mocy. Są to niewielkie urządzenia podłączane do każdego panelu lub zintegrowane z panelem jak w rozwiązaniach SolarEdge. W tego typu instalacji wszystkie niezasłonięte panele pracują pełną mocą. Szerzej o wpływie zacienienia na fotowoltaikę napisaliśmy tutaj.

Czystość powierzchni paneli słonecznych 

Na wydajność paneli słonecznych wpływa także czystość ich powierzchni. Dlatego, podczas projektowania instalacji fotowoltaicznej, dosyć istotne są informacje dotyczące rzeczywistego stanu paneli, a w szczególności wpływu silnego wiatru, konwekcji, a nawet pylenia sosen na powierzchnię panelu słonecznego. Pozwala to określić niezbędną częstotliwość okresowego czyszczenia paneli słonecznych i uwzględnić koszty konserwacji podczas określania opłacalności całej inwestycji.  

Wiek paneli fotowoltaicznych

Wydajność paneli słonecznych spada wraz z czasem ich użytkowania – przyjmuje się, że moc wyjściowa spada o 0,5% rocznie. Jednak producenci zapewniają, że po 25 latach pracy panelu generowana moc nie spadnie poniżej 80% mocy początkowej. 

Panele fotowoltaiczne to doskonały sposób na pozyskanie energii elektrycznej i obniżenie rachunków za prąd. Jednak należy pamiętać, że jest to element, którego sprawność zależy od wielu czynników, i o który należy po prostu dbać.