| muratordom.pl » Instalacje » Kolektory, pompy ciepła » Jak wybrać panele fotowoltaiczne?

Jak wybrać panele fotowoltaiczne?

Czym się od siebie różnią panele fotowoltaiczne? Na co zwracać uwagę przy ich zakupie?

Autor: Andrzej T. Papliński

Panele z ogniwami monokrystalicznymi można rozpoznać po ich kształcie – mają ścięte rogi. Są trwałe i osiągają dość wysoką sprawność, ale są stosunkowo drogie

Fotowoltaika od A do Z

Sprawność pierwszych fotoogniw była na poziomie 1%, a teraz, blisko 200 lat od ich wynalezienia, rekordem jest niespełna 45%. Ale panele (moduły) fotowoltaiczne dostępne w sklepach osiągają sprawność rzędu 14%, a tylko niektóre mniej popularne – niewiele ponad 20%.

Rodzaje fotoogniw

Popularne panele fotowoltaiczne przeznaczone do budowy domowych elektrowni słonecznych są zbudowane z ogniw krzemowych. Ich struktura może być monokrystaliczna – osiągają wtedy sprawność 18-22% i są bardzo trwałe. Jednak obecnie rynek jest zdominowany przez te o strukturze polikrystalicznej, o sprawności 14-18% i mniejszej trwałości (choć i tak liczonej w dziesiątkach lat). Mimo to, dzięki niższej cenie oraz nieco większemu uzyskowi energii z promieniowania rozproszonego, zastosowanie ogniw polikrystalicznych w typowych przypadkach jest bardziej opłacalne i w rezultacie stanowią one blisko 90% oferty rynkowej.

Autor: BRAAS

Zdecydowanie najpopularniejsze są panele z ogniwami polikrystalicznymi – dzięki dobremu stosunkowi ceny do właściwości

Dołącz do nas i bądź na bieżąco

Najmniej sprawne, ale i najtańsze są ogniwa z krzemu amorficznego. Mają wysoką sprawność początkową, która w warunkach eksploatacyjnych szybko spada (zjawisko Staeblera-Wrońskiego) i w rezultacie jest o mniej więcej 30% niższa niż tych o strukturze krystalicznej, więc dla uzyskania założonej mocy ich powierzchnia musi być większa. Za fotoogniwa drugiej generacji są uznawane ogniwa cienkowarstwowe. Mogą być z krzemu amorficznego i mikrokrystalicznego – są produkowane przez napylanie na podłoże, najczęściej szklane, jego bardzo cienkich warstw. Nowsze konstrukcje fotoogniw nie są oparte na krzemie, tylko na mieszaninie różnych półprzewodników, na przykład tellurku kadmu (CdTe), siarczku kadmu (CdS), arsenku galu (GaAs) czy fosforku indu (InP). Należące do tej grupy ogniwa CIGS mają nieco wyższą sprawność niż krzemowe amorficzne, a ich najważniejszą zaletą jest to, że są stosunkowo tanie. Fotoogniwa trzeciej generacji to ogniwa barwnikowe, określane skrótami DSC, DSSC, DYSC (po polsku barwnikowe ogniwo słoneczne – BOS). Energia elektryczna powstaje w nich w procesie analogicznym do fotosyntezy zachodzącej w roślinach, ale z zastosowaniem sztucznego barwnika. Główną zaletą tego rozwiązania jest ich tania i nieuciążliwa dla środowiska produkcja. Panele DSC są przezroczyste i mogą być instalowane na przykład jako płyty fasadowe.

Autor: Schüco

W technologii cienkowarstwowej powstają między innymi systemy fotowoltaiczne zintegrowane z budynkiem (w skrócie BIPV). Naniesione na szyby ogniwa cienkowarstwowe przepuszczają naturalne światło do wnętrza, ale ograniczają nasłonecznienie i przegrzewanie pomieszczenia

Panele fotowoltaiczne - ważne parametry

Jak odróżnić panele lepsze od gorszych? Jakości wykonania zapewne nie uda się nam ocenić na oko, ale porównanie ich parametrów może pomóc w dokonaniu dobrego wyboru. Moc szczytowa Pmax – moc elektryczna uzyskiwana w warunkach testowych określanych skrótem STC (Standard Test Conditions), bliskich optymalnym – gdy natężenie docierającego do paneli promieniowania słonecznego (irradiancja) wynosi 1000 W/m2, a ich temperatura -25oC. W praktyce promieniowanie często jest słabsze (poniżej 100 W/m2 przy całkowitym zachmurzeniu), a temperatura paneli latem dochodzi do 75oC, przez co ich moc jest mniejsza – rzadko więc się zdarza, że osiągają moc szczytową. W polskich warunkach średnia dla całego roku moc paneli stanowi mniej więcej 10% mocy szczytowej. Aby podkreślić, że podawana wartość informuje o mocy szczytowej, podaje się ją w watach z indeksem p (Wp).

Tolerancja mocy – informuje o tym, jak duża może być różnica między rzeczywistą a nominalną mocą szczytową konkretnego egzemplarza. Materiały, z których produkuje się ogniwa, nie są jednorodne i możliwe są odchyłki od ich założonych właściwości. Jeżeli tolerancja mocy jest dodatnia, to producent gwarantuje, że rzeczywista moc szczytowa danego panelu nie jest mniejsza od podanej mocy nominalnej, a nawet może być wyższa o podaną wartość tolerancji (na przykład +5%).

Temperaturowy współczynnik mocy – wraz ze wzrostem temperatury fotoogniw maleje moc, więc w praktyce przy natężeniu promieniowania słonecznego wynoszącym 1000 W/m2 może być ona niższa od podawanej dla warunków testowych (STC). O tym, jaki jest jej procentowy spadek przy wzroście temperatury o 1oC bądź kelwin (K), informuje właśnie ten współczynnik (Temperature Coefficient of Pmax). Im jego wartość (w %/oC albo %/K) jest mniejsza, tym lepiej.

Napięcie w punkcie mocy maksymalnej UMPP – im większa jest różnica między tą wartością a napięciem w systemie zasilanym przez panel (na przykład z akumulatorami), tym większe są straty energii i spadek mocy, ale ten problem rozwiązuje system śledzenia maksymalnego punktu pracy (MPPT), który często mają regulatory ładowania do systemów fotowoltaicznych.

Napięcie obwodu otwartego Uoc – największa możliwa różnica potencjałów na stykach panelu – tak zwane napięcie jałowe (przy braku poboru prądu) mierzone w warunkach testowych (STC) – w woltach (V). Nie może ono przekraczać maksymalnego napięcia wejściowego regulatora ładowania akumulatorów. (Uwaga! Moc zwiększa się wraz ze spadkiem temperatury).

Prąd zwarcia Isc – największy możliwy prąd generowany wyłącznie przez światło padające na ogniwa (gdy styki panelu są zwarte) mierzony w warunkach testowych (STC). Jego wartość – podawana w amperach (A) – świadczy zatem o wydajności zastosowanych fotoogniw. Im jest wyższa, tym lepiej.

Współczynnik wypełnienia FF – opisuje jakość ogniwa; im jego wartość jest bliższa 100%, tym bardziej kształt charakterystyki prądowo-napięciowej panelu (zależność I od U) jest zbliżony do idealnego (prostokąta).

Sprawność – wyrażany w procentach stosunek maksymalnej mocy elektrycznej do mocy promieniowania światła słonecznego padającego na powierzchnię czynną fotoogniw. Im większa jest sprawność, tym lepiej, bo dana moc jest uzyskiwana z panelu o mniejszej powierzchni. Niektórzy producenci informują jeszcze o procentowej redukcji sprawności paneli przy natężeniu promieniowania słonecznego 200 W/m2 albo o procentowym spadku mocy przy 800/400 W/m2 (czyli w przedziale natężenia promieniowania słonecznego najczęściej występującego w rzeczywistych warunkach pracy) – im wartości redukcji są mniejsze, tym lepiej.

Jakość paneli fotowoltaicznych

Zdecydowana większość paneli jest produkowana w Chinach, a nawet te europejskie są składane z chińskich ogniw krzemowych – można uznać, że jakość wszystkich jest podobna, choć na pewno zdarzają się wyjątki – trzeba być czujnym, gdy cena jest szczególnie okazyjna.

Natomiast dużych różnic można się spodziewać w konstrukcji falowników przetwarzających prąd o stałym napięciu płynący z paneli na przemienny, nadający się do wprowadzenia do sieci elektroenergetycznej i zasilania domowych urządzeń. Wybierając falownik, warto się kierować renomą producenta. Tanie urządzenia chińskie nie dorównują solidnością i zaawansowaniem technologicznym produktom z zachodu, za które trzeba oczywiście więcej zapłacić.

Z symulacji komputerowych wynika, że jeśli panele są usytuowane w optymalny sposób, instalacja wykonana poprawnie, a do jej budowy użyje się urządzeń o najlepszych parametrach, to w polskich warunkach na 1 kW zainstalowanej mocy szczytowej przypada rocznie nieco ponad 1000 kWh uzyskiwanej energii elektrycznej. Zastosowanie najgorszych pod względem parametrów paneli i falownika (spośród popularnych na rynku) skutkuje uzyskiem mniejszym o przeszło 25%. Ale to nie znaczy, że nie warto takich urządzeń kupować, bo jeśli różnica w cenie jest wyższa, to ich zastosowanie może być nawet bardziej opłacalne. Jeżeli większa ilość miejsca, które muszą zająć mniej sprawne panele, żeby dostarczyć założoną ilość energii, nie jest problemem, to wtedy o wyborze nie powinna decydować sprawność, tylko inne czynniki, na przykład warunki gwarancji czy dostępność serwisu.

Kluczem do sukcesu jest zatrudnienie solidnego i doświadczonego instalatora, który potrafi doradzić w sprawie wyboru urządzeń i oczywiście poprawnie wykona instalację.

WARTO WIEDZIEĆ

Prąd i ciepło

Panele fotowoltaiczne działają przez cały rok, ale na naszej szerokości geograficznej zimą słońce zagląda do nas na krótko. W rezultacie w grudniu i styczniu powstaje tylko mniej więcej 5% energii produkowanej przez fotoogniwa. Nie pomaga nawet to, że – w przeciwieństwie do kolektorów słonecznych, w których zachodzi konwersja fototermiczna – niska temperatura stwarza lepsze warunki do ich pracy. Korzystne chłodzenie fotoogniw można uzyskać dzięki zastosowaniu cieczy do odbioru ciepła. Ta koncepcja została użyta do skonstruowania tak zwanych kolektorów słonecznych hybrydowych. Stanowią one połączenie cieczowego kolektora słonecznego służącego do podgrzewania wody właśnie z panelem fotowoltaicznym. Efektywność takiej konstrukcji, czyli ilość produkowanej przez nią energii – łącznie elektrycznej i termicznej (ciepła) – jest większa niż w przypadku zastosowania dwóch niezależnych urządzeń.

Przeczytaj dodatkowo:
Efektywność pracy pomp ciepła – jak je porównać?...

Pompy ciepła należą do ekologicznych i ekonomicznych sposobów ogrzewania. Jednak, aby inwestycja w...

Pompa ciepła – zalety, koszty, zasady działania...

Dowiedz się, jakie zalety posiada pompa ciepła. Poznaj zasady działania tego typu systemów grzewczych...

Ile kosztuje instalacja fotowoltaiczna

Instalacja fotowoltaiczna przyda się każdemu, ale nie zawsze jej zastosowanie jest jednakowo opłacalne.

Pompa ciepła plus kocioł gazowy lub rekuperator –...

Pompy ciepła można konfigurować w systemy zawierające również inne urządzenia na przykład kotły...

Nieprawidłowe działanie pompy ciepła: jak...

Instalacja pompy ciepła w domu ma pomóc zaoszczędzić na rachunkach za ogrzewanie. Jednak będzie to...