Czy temperatura ma wpływ na panele fotowoltaiczne?

Panele fotowoltaiczne kochają gorące, słoneczne dni, racja? To może zabrzmieć dziwnie, ale nie zawsze tak jest. Słoneczne dni są świetne, jeśli chodzi o produkcję energii elektrycznej, ale panele fotowoltaiczne tracą nieco swoją moc, gdy dzień jest nie tylko słoneczny, ale również upalny.

Aby wyrazić jak dobrze panel fotowoltaiczny radzi sobie ze wzrostem temperatury, producenci stosują parametr zwany współczynnikiem temperaturowym, czasami nazywanym współczynnikiem mocy. Czym niższy jest współczynnik temperaturowy, tym lepiej moduł będzie pracował w gorące dni.

1. Co to jest współczynnik temperaturowy?
2. Współczynnik temperaturowy w praktyce
3. Jak ograniczyć spadek mocy instalacji fotowoltaicznej?
4. Podsumowanie

Co to jest współczynnik temperaturowy?

Temperatura ma bezpośredni wpływ na moc panelu fotowoltaicznego, czyli jego zdolność do produkcji prądu elektrycznego. Wpływ ten został określony za pomocą współczynnika temperaturowego (Pmax), jako procentowy ubytek mocy powyżej temperatury 25⁰C. Parametry paneli fotowoltaicznych są ustalane właśnie dla tej temperatury.

Moc paneli fotowoltaicznych jest ustalana co prawda dla temperatury 25⁰C, ale odnosi się ona do temperatury ogniwa fotowoltaicznego podczas pracy, która jest zawsze wyższa niż temperatura otoczenia, gdyż produkując prąd ogniwo się nagrzewa. Różnica pomiędzy temperaturą otoczenia a temperaturą ogniwa wynosi zwykle 20⁰C – 25⁰C.

Gdy temperatura otoczenia rośnie, maleje moc paneli PV, natomiast gdy temperatura spada, moc modułu rośnie.

Większość paneli fotowoltaicznych posiada współczynnik pomiędzy -0,3%/⁰C do -0,5%/⁰C. Ten zapis wygląda co prawda na skomplikowany, ale w praktyce nie jest aż tak trudny. Współczynnik temperaturowy o wartości -0,3%/⁰C oznacza, iż dla każdego jednego stopnia Celsjusza powyżej temperatury 25⁰C, moc panelu zmniejszy się o 0,3 procenta. Czyli dla temperatury 35⁰C, moc modułu będzie mniejsza o 3 procent od mocy nominalnej modułu.

Czyli, po pierwsze, czym niższy współczynnik temperaturowy, tym większa moc paneli fotowoltaicznych w gorące, letnie dni. Po drugie, panele fotowoltaiczne pracują z największą mocą w najzimniejsze dni. Wówczas, przy odpowiednio niskiej temperaturze, moduł może wygenerować nawet większą moc niż katalogowa.

Do jakiej temperatury nagrzewają się panele fotowoltaiczne?

W przypadku montażu na gruncie lub na dachu płaskim, panele fotowoltaiczne nagrzewają się do ok. 50⁰C (ok. 20⁰C więcej niż temperatura otoczenia). Natomiast na dachu skośnym, panele fotowoltaiczne nagrzewają się nawet do 65⁰C (o 30⁰C więcej niż otoczenie).

Czy panele fotowoltaiczne mogą się przegrzewać?

Producenci w specyfikacji podają temperaturę pracy modułu fotowoltaicznego:

Po przekroczeniu 85⁰C może odkleić się puszka przyłączeniowa, znajdująca się w tylnej części panelu fotowoltaicznego. Czasami dochodzi do takich sytuacji, szczególnie, jeśli panele na dachu, znajdują się zbyt blisko połaci dachowej i jest zbyt słaba wentylacja.

Zanim nastąpi odklejenie skrzynki przyłączeniowej, może dojść do rozszczelnienia puszki i uszkodzenia znajdującej się wewnątrz diody.

Współczynnik temperaturowy w praktyce

Jaki wpływ ma wartość współczynnika temperaturowego na produkcję prądu z instalacji fotowoltaicznych w Polsce? Porównajmy trzy różne moduły fotowoltaiczne zamontowane w instalacjach produkujących w Tarnowie i w Suwałkach. Każdy z paneli ma inny współczynnik mocy: od -0,26%/⁰C, przez -0,29%/⁰C, do -0,37%/⁰C.

Wpływ współczynnika temperaturowego objawi się np. różną mocą wytwarzaną w instalacjach PV o mocy nominalnej 10 kWp, przy temperaturze 20⁰C:

Największą moc osiągną panele Canadian HiHero 9,58 kW, a najmniejszą panele Canadian PERC 9,33 kW.

Współczynnik temperaturowy a roczna produkcja energii

W różnych regionach kraju panują różne temperatury. Polska to co prawda nie Chiny, gdzie na północy zimy są bardzo chłodne, a na południu dominuje klimat tropikalny z upalnymi latami. Niemniej, w Polsce najcieplejszym miastem jest Tarnów, gdzie jest najdłuższe lato – trwa aż 114 dni. Najzimniejszym miastem są Suwałki, gdzie średnia liczba dni z pokrywą śnieżną wynosi 101 dni rocznie.

W tabelce można odczytać, o ile zmniejszy się produkcja prądu z instalacji PV w zależności od tego, jaki panel zostanie zastosowany.

Na przykład, w przypadku modułów Canadian HiHero pracujących w instalacji fotowoltaicznej w Tarnowie, roczny spadek produkcji energii wyniesie 235 kWh (w stosunku do teoretycznych paneli, których współczynnik temperaturowy mocy równałby się 0%/⁰C). W Suwałkach, gdzie średnie roczne temperatury są niższe niż w Tarnowie, ubytek produkcji wynosi 192 kWh.

Mając do wyboru montaż modułów Canadian PERC, oraz Canadian HiHero, różnica w rocznej produkcji w Tarnowie wyniesie 120 kWh (w pierwszym roku), a w Suwałkach 102 kWh na korzyść HiHero (w instalacji 10 kW). Jeżeli prąd kosztowałby 1 zł / kWh to w Tarnowie moduły HiHero pozwolą rocznie zaoszczędzić 120 zł. W Suwałkach oszczędność wyniosłaby 102 zł rocznie.

Warto to uwzględnić w porównując ceny paneli fotowoltaicznych i ceny instalacji PV.

W praktyce, różnica powinna być większa, ponieważ panele Canadian HiHero w pierwszym roku pracy mają spadek wydajności nie większy niż 1%, a w kolejnych latach 0,35% rocznie. Natomiast panele Canadian PERC w pierwszym roku mają spadek wydajności 2,5%, a w kolejnych latach 0,6% rocznie.

Jak ograniczyć spadek mocy instalacji fotowoltaicznej?

Aby zmniejszyć negatywny wpływ wysokiej temperatury na moc modułów instalator powinien zadbać o zachowanie odpowiedniej odległości pomiędzy modułami a dachem budynku. Umożliwi to lepszy przepływ powietrza i niższą temperaturę pracy.

Wszystkie panele fotowoltaiczne w wersji full black nagrzewają się bardziej niż panele na jasnym podłożu. Jeżeli zatem estetyka nie jest priorytetem, warto wybrać białe podłoże modułu. Wpływ czarnej ramy na temperaturę pracy modułu jest niewielki, więc jej kolor nie większego znaczenia.

Współczynnik mocy jest istotny, ale wybierając określony moduł warto brać pod uwagę również inne parametry. Wydajność panelu PV, poziom degradacji czy sprawność przy niskim natężeniu promieniowania słonecznego również mają znaczenie.

Warto przy okazji zadbać o falownik. Większość falowników, gdy temperatura przekracza 50 stopni, zacznie ograniczać moc, aby uniknąć przegrzania się. Może to dotyczyć sytuacji, gdy falownik został zamontowany na nieizolowanym poddaszu, które w upalne dni mocno się nagrzewa. W takiej sytuacji, falownik najpierw redukuje moc, a jeśli temperatura nadal wzrasta, to może się całkowicie wyłączyć.

Podsumowanie

• Panele fotowoltaiczne zmniejszają moc, gdy temperatura modułu wzrasta, a zwiększają, gdy temperatura maleje.
• Współczynnik temperaturowy informuje, o ile zmaleje bądź wzrośnie moc wraz ze zmianą temperatury.
• W polskich realiach, ubytek produkcji energii wynikający z wzrostu temperatury ogniw PV wynosi 2% – 3% rocznie i zależy od regionu kraju.