Jaka jest wydajność paneli fotowoltaicznych?

Większość paneli fotowoltaicznych dostępnych w 2023 roku ma moc pomiędzy 300 a 400 watów. Możesz natknąć się na wartość mocy paneli fotowoltaicznych przeglądając ofertę montażu od instalatora. Wynoszą one zwykle 320W, 360W, czy 380W i znajdują się przy nazwie modułu fotowoltaicznego. Odnoszą się do mocy modułu i jego wydajności.

1. Jak policzyć ile prądu produkuje panel fotowoltaiczny
2. Jakie czynniki wpływają na wydajność panelu fotowoltaicznego?
3. Ile prądu wyprodukuje instalacja fotowoltaiczna?
4. Podsumowanie

Jak policzyć ile prądu produkuje panel fotowoltaiczny

Moc paneli fotowoltaicznych informuje tym jak dużą moc, wyrażoną w watach, panel fotowoltaiczny uzyskuje w standardowych warunkach testowych (STC). Moc panelu fotowoltaicznego jest wyrażana w jednostkach zwanych watami (W) i reprezentuje teoretyczną zdolność do wytwarzania mocy przez panel w idealnych warunkach promieniowania słonecznego oraz temperatury.

Standardowe warunki testowe występują dla temperatury ogniwa fotowoltaicznego wynoszącej 25⁰C oraz ilości światła padającego na metr kwadratowy modułu fotowoltaicznego wynoszącej 1000 watów. Innymi słowy, moc modułu solarnego mówi o tym, ile prądu wytworzy moduł solarny w idealnych warunkach pogodowych (wpływ temperatury na moc modułu jest określana za pomocą współczynnika temperaturowego mocy).

Moc wyrażona w watach jest obliczana poprzez pomnożenie napięcia (wolty) x natężenie prądu (ampery). Napięcie można porównać do ciśnienia, które przepycha elektrony (prąd elektryczny) przez obwód elektryczny. Natężenie przepływu prądu natomiast to liczba elektronów przepływająca przez obwód elektryczny.

Większość dostępnych obecnie na rynku modułów fotowoltaicznych ma moce sięgające od 300 do 400 watów (precyzyjnie mówiąc wat pików – Wp) i czym większa moc tym na ogół nowszy model modułu fotowoltaicznego. Cena jest często wyrażana w złotówkach za wat (zł/W), i łączna moc Twoich modułów odgrywa istotną rolę w koszcie systemu fotowoltaicznego.

1 kWp ile to wat?

Kilowat pik (kWp) to 1000 watpików (podobnie jak 1 kilogram to 1000 gramów). Wat pik (Wp) to wartość mocy modułu fotowoltaicznego. Dlaczego wat pik a nie po prostu wat (W) jak np. w przypadku żarówki? Ponieważ panel fotowoltaiczny uzyskuje swoją moc nominalną np. 360W tylko w bardzo szczególnych warunkach – gdy jest dużo słońca i niska temperatura. Aby jednak można było porównywać panele fotowoltaiczne między sobą, wprowadzono właśnie nieco sztuczne określenie zwane wat pikiem, kilowat pikiem (z ang. peak – szczyt).

Ile prądu produkuje 1 panel fotowoltaiczny

Na powyższej mapce można odczytać ile prądu produkuje jeden panel fotowoltaiczny lub ile prądu mogą wyprodukować panele o mocy 1 kilowat pik (kWp).

Na przykład, dla Gdańska odczytujemy na mapce wielkość natężenia promieniowania słonecznego: wynosi ono średnio ok. 3,05 kWh / kWp dziennie (na dole mapy „Daily totals”) lub 1113 kWh / kWp rocznie („Yearly totals).

Oznacza to, iż z jednego kilowatpika mocy paneli fotowoltaicznych w Gdańsku możemy uzyskać ok. 1113 kWh prądu rocznie. Jeśli chcemy to samo policzyć dla panelu fotowoltaicznego o mocy 350 watów (a mówiąc dokładnie wat pików), to z proporcji uzyskamy 389 kWh prądu rocznie (350W/1000W x 1113kWh=389kWh).

kWp kWh kalkulator

Wcześniej wyjaśniliśmy co to jest kWp. Teraz czas na przeliczenie kWp na kWh – w końcu faktury za prąd płacimy za kWh a nie kWp. Otóż liczba kWh (czyli ile prądu wyprodukuje fotowoltaika) z 1 kWp dla Polski najczęściej podaje się w okolicach 1000 kWh/kWp – ta wartość może się nieco zmieniać w różnych miejscach w kraju. Na powyższej mapce można odczytać dokładniejsze wartości dla różnych miejscowości. Trzeba pamiętać, iż są to wartości przybliżone dla modułów PV skierowanych na południe pod kątem ok. 35 stopni oraz nie uwzględniają strat instalacji PV.

Jakie czynniki wpływają na wydajność panelu fotowoltaicznego?

Policzyliśmy już ile energii elektrycznej może wyprodukować jeden moduł solarny. Teraz powiemy o tym, co wpływa na wielkość tej produkcji. A jest to przede wszystkim sprawność ogniw fotowoltaicznych oraz rozmiar panelu fotowoltaicznego.

Poniżej wyjaśniamy oba pojęcia.

Sprawność paneli fotowoltaicznych

Sprawność paneli fotowoltaicznych to jeden z ważniejszych parametrów. Czym większa jest sprawność modułu, tym większą moc może on wytworzyć. Obecnie większość krzemowych modułów PV potrafi przekształcać pomiędzy 18 a 21% promieniowania słonecznego w prąd elektryczny. Czym większa sprawność, tym więcej energii elektrycznej, więc panele fotowoltaiczne o wysokiej sprawności na ogół wyprodukują więcej prądu.

Trzeba jednak pamiętać, iż instalacja PV o mocy na przykład, 3 kWp zbudowana z modułów pochodzących od tego samego producenta o sprawności 19,5% oraz 21,0% wyprodukuje taką samą lub zbliżoną ilość prądu w ciągu roku. Obie instalacje różnić się będą jedynie zajmowaną powierzchnią na dachu.

Ważne zatem, aby pamiętać, iż przy wyborze modułów brać pod uwagę nie tylko sprawność modułów solarnych, ale również cenę czy renomę producenta (może mieć znaczenie przy rozpatrywaniu gwarancji).

Liczba ogniw fotowoltaicznych oraz rozmiar panelu fotowoltaicznego

Panele fotowoltaiczne możemy podzielić na dwie grupy: panele zbudowane z 60 ogniw oraz 72 ogniw fotowoltaicznych. Na ogół, moduły zbudowane z 60 ogniw (lub 120 półogniw) mają wymiary ok. 1,7 m x 1 m i moc 300 – 350 watów. Moduły składające się z 72 ogniw (lub 144 półogniw) są większe, ponieważ mają dodatkowy rząd ogniw fotowoltaicznych, a ich typowa moc wynosi od 350 – 400 watów. Panele 72-ogniwowe są zazwyczaj wykorzystywane w komercyjnych instalacjach fotowoltaicznych – ich wymiary oraz ciężar utrudniają montaż na dachach domów.

Czynniki wpływające na wydajność paneli fotowoltaicznych

Sprawność modułu fotowoltaicznego oraz liczba ogniw fotowoltaicznych wpływają bezpośrednio na moc modułu solarnego. Jest jednak jeszcze kilka innych rzeczy, ktory również mają wpływ na to ile prądu wytworzy panel solarny:

• zacienienie – cień spowoduje zmniejszenie produkcji prądu w module PV. Moc panelu fotowoltaicznego nie uwzględnia spadku mocy wywołanego zacienieniem.
• kierunek – kierunek montażu paneli fotowoltaicznych również ma wpływ na produkcję a moc panelu tego nie uwzględnia. Najlepiej, jeśli Twoje moduły są ułożone w kierunku południowym. W praktyce, rzadko kiedy dachy są skierowane idealnie na południe.
• usłonecznienie – liczba godzin słonecznych w ciągu dnia lub roku. Czym więcej godzin w słońcu, tym większa produkcja i wydajność panelu fotowoltaicznego.

Ile prądu wyprodukuje instalacja fotowoltaiczna?

Gdy już wiemy prądu wyprodukuje jeden panel fotowoltaiczny, możemy policzyć ile prądu wyprodukuje cała instalacja fotowoltaiczna.

Skorzystajmy z wcześniejszego przykładu, w którym dla Gdańska potencjał fotowoltaiki wynosi 1 113 kWh / kWp. Mnożąc tę wartość razy np 5 kW uzyskujemy 5.565 kWh prądu. Tyle energii elektrycznej można wyprodukować jeśli moduły PV są skierowane na południe, pod kątem ok 35 stopni i nie są zamontowane w cieniu.

Panele fotowoltaiczne o największej mocy

Na rynku jest bardzo wielu producentów paneli fotowoltaicznych, a same panele znacząco różnią się mocą. Poniżej lista modułów solarnych o największych mocach dostępnych na rynku:

Wymienione w tabeli panele fotowoltaiczne ze względu na swoje gabaryty oraz wagę są przeznaczone do komercyjnych instalacji na gruncie.

Czy moc modułu fotowoltaicznego ma znaczenie?

Moc modułu fotowoltaicznego nie jest jedyną cechą charakterystyczną opisującą jakość czy wydajność modułu PV. Niektóre panele fotowoltaiczne mają dużą moc z powodu ich dużych wymiarów a nie wysokiej sprawności czy zaawansowanej technologii.

Na przykład, jeśli dwa panele fotowoltaiczne mają sprawność wynoszącą 20%, ale jeden z nich ma moc 300 watów, a drugi 360 watów, oznacza to, iż moduł o mocy 360 watów ma o 20% większe wymiary od modułu o mocy 300 watów.

W praktyce, system fotowoltaiczny o mocy 5,4 kW (kilowatów) może być zbudowany z 18 modułów solarnych o mocy 300 watów lub 15 modułów o mocy 360 watów. Jeden i drugi, jeżeli pochodzą od tego samego producenta i są zamontowane w tej samej lokalizacji, wyprodukują zbliżoną ilość prądu. System fotowoltaiczny o mocy 5,4 kW może wyprodukować 5.700 kilowatogodzin (kWh) w Gdańsku lub 5.270 kWh w Suwałkach energii elektrycznej w ciągu roku. Różnica wynika z różnych ilości słońca w obu miastach.

Gdyby po kilku latach eksploatacji okazało się, iż produkcja prądu z paneli PV nie pokrywa zapotrzebowania, gdyż w domu wzrosło zużycie (pojawił się nowy członek rodziny, albo zakupiono np. suszarkę do ubrań), można dokonać rozbudowy instalacji fotowoltaicznej.

Wpływ technologii na wydajność paneli fotowoltaicznych

Do niedawna, gdy na rynku występowały jedynie dwa rodzaje paneli fotowoltaicznych: polikrystaliczne oraz monokrystaliczne, przyjmowało się, iż wydajność nie zależy od rodzaju modułu. Większe znaczenie miał producent, jakość zastosowanego krzemu czy ogólna jakość wykonania modułu (np. trwałość połączeń lutowanych).

Obecnie, wraz z pojawianiem się coraz bardziej zaawansowanych technologii, coraz częściej można zaobserwować różnice w wydajności produkcji energii elektrycznej z modułów PV wykonanych w różnych technologiach.

Oprócz już niemal niedostępnych modułów polikrystalicznych, oraz obecnie dominujących monokrystalicznych, dostępne są również technologie PERC, TOPCon, half-cut, dwustronne, n-type oraz p-type, czy HJT.

Portal pv-magazine, prowadzi od wielu lat badania porównawcze modułów wykonanych w różnych technologiach. Testy odbywają się w miejscowości Xian w Chinach.

Jak widać, różnica pomiędzy modułami polikrystalicznymi a monokrystalicznymi jest praktycznie żadna. Natomiast moduły wykonane w technologii mono PERC wyprodukowały ok. 11% więcej prądu niż klasyczne moduły monokrystaliczne.

Podsumowanie

• Obecnie, większość paneli fotowoltaicznych ma na ogół moc pomiędzy 300 a 400 watów.
• Rzeczywista moc modułu PV zależy od parametrów takich jak zacienienie, kierunek, ilość światła słonecznego.
• W niektórych sytuacjach – np. przy silnym zacienieniu, można próbować montować mikrofalowniki lub optymalizatory mocy do paneli PV. Może to wpłynąć na wzrost produkcji prądu.