Czy sprawność modułu fotowoltaicznego jest najważniejsza? Na jakie parametry zwracać uwagę?

Nie zawsze sprawność modułu fotowoltaicznego powinna mieć fundamentalne znaczenie podczas zakup systemu instalacji fotowoltaicznej. Wyjaśniamy, kiedy ten parametr będzie najbardziej istotny oraz jakie inne wartości brać pod uwagę przy dokonywaniu wyboru.

Wydawać by się mogło, że jednym z mankamentów dostępnej dziś technologii przetwarzania energii pochodzącej z promieniowania słonecznego w energię elektryczną jest dość niska sprawność tego procesu. Aktualnie do przemysłowej produkcji trafiają panele fotowoltaiczne osiągające sprawność na poziomie około 25%. Można pomyśleć, że to wciąż niewiele, jednakże w Polsce nie trudno zauważyć zwolenników instalacji fotowoltaicznych, których dzisiejsze osiągnięcia techniki zadowoliły do tego stopnia, by na swoim dachu czy gruncie zamontowali własną elektrownię słoneczną.

O czym informuje sprawność modułu fotowoltaicznego?

Aby odpowiedzieć na to pytanie wystarczy przytoczyć definicję sprawności modułu fotowoltaicznego, a jest ona niczym innym jak stosunkiem energii elektrycznej wyprodukowanej przez moduł fotowoltaiczny do ilości energii promieniowania słonecznego docierającego do modułu i można ją zapisać w następujący sposób:

Sprawność = energia elektryczna produkowana przez moduł fotowoltaiczny / energia promieniowania słonecznego

Należy podkreślić, że na chwilową sprawność modułu fotowoltaicznego ma wpływ wiele pobocznych czynników, takich jak temperatura pracy modułu czy stopień natężenia promieniowania słonecznego, który będzie zmieniać się w zależności od zmiany pogody.

Z uwagi na fakt, że aktualna technologia modułów fotowoltaicznych pozwala na ich pracę w zakresie długości fali 250-1150 nm, a spektrum rozciąga się aż do wartości 2500 nm, widać, że sprawność konwersji promieniowania słonecznego w energię elektryczną, na ten moment, nie może osiągnąć wartości maksymalnej. Warto podkreślić, że maksymalna sprawność modułu fotowoltaicznego zależy także od materiału z jakiego został on wykonany. Dziś najpopularniejszym materiałem służącym do produkcji ogniw fotowoltaicznych (elementów budujących cały moduł fotowoltaiczny) jest krzem. Jednak rozwijane są także technologie z wykorzystaniem innych materiałów, np. tellurek kadmu (CdTe).

Kiedy sprawność modułu PV ma znaczenie?

Podczas wyboru modułu fotowoltaicznego do instalacji, parametr sprawności często nie powinien być tym, który zadecyduje o wyborze danego produktu. Sprawność modułu fotowoltaicznego ma największe znaczenie przy trudnych powierzchniach montażowych, często o ograniczonych rozmiarach lub charakteryzujących się obecnością przeszkód takich jak kominy, lukarny czy wykusze. W takich przypadkach będziemy chcieli z każdego centymetra kwadratowego naszego dachu „wycisnąć” jak największą ilość energii i pomoże nam w tym moduł fotowoltaiczny o wysokiej sprawności.

Przeczytaj też:

Jak rozpoznać panele fotowoltaiczne niskiej jakości?

W pozostałych przypadkach, gdy mamy do czynienia z prostą połacią dachową o dużej powierzchni, nie zawsze warto inwestować w moduł o najwyżej dostępnej sprawności, ponieważ zazwyczaj ten będzie również charakteryzował najwyższą ceną. W takich wypadkach wystarczy kupić moduły fotowoltaiczne o standardowej sprawności, a dostępna powierzchnia pozwoli nam spokojnie pokryć sumaryczne zapotrzebowanie na energię elektryczną.

Jakie parametry modułu fotowoltaicznego, oprócz sprawność, mają znaczenie?

Oprócz parametru sprawności, moduły fotowoltaiczne charakteryzuje szereg innych wartości, na które warto zwrócić uwagę, są to m.in. tolerancja mocy, wartość temperaturowego współczynnika mocy czy gęstość mocy.

• Tolerancja mocy

Dzięki tej wartości można sprawdzić, o ile większa lub mniejsza może być w rzeczywistości nominalna moc modułu fotowoltaicznego. Przypominamy, że moc nominalna modułu to taka, która jest określana w warunkach STC (Standard Test Conditions), czyli przy temperaturze ogniwa 25°C oraz nasłonecznieniu 1000W/m². Co to oznacza w praktyce?

Jeżeli tolerancja mocy dla modułu fotowoltaicznego 345 Wp (w warunkach STC) wynosi -15/+15 W, w rzeczywistości oznacza to, że ten moduł może mieć moc nominalną o wartości 330 Wp. Zwiększając skalę i myśląc o wybudowaniu na tego typu modułach (345 Wp) instalacji fotowoltaicznej o mocy dochodzącej do wartości 10 kWp, w założeniu potrzeba 28 modułów (9,66 kWp). Jednak jeśli weźmiemy pod uwagę ujemną tolerancję mocy, czyli fakt, że każdy moduł fotowoltaiczny może w rzeczywistości charakteryzować się mocą 330 Wp, okaże się, że instalując założoną liczbę sztuk, instalacja będzie miała moc 9,24 kWp i aby zbliżyć do 10 kW, będzie trzeba zamontować 2 dodatkowe moduły – a to znacząco podniesie koszty całej inwestycji.

• Temperaturowy współczynnik mocy

Jego wartość określa, o ile spadnie wydajność modułu fotowoltaicznego, kiedy jego temperatura wzrośnie powyżej warunków STC, czyli powyżej 25°C. Temperaturowy współczynnik mocy jest to o tyle istotny parametr, że w realnych warunkach przez wiele miesięcy w roku rzeczywista temperatura modułu fotowoltaicznego zdecydowanie przekracza 25°C. Wzrost temperatury oznacza spadek wydajności modułu i mniejszy uzysk energii elektrycznej. Najlepsze moduły PV na rynku charakteryzują się współczynnikiem temperaturowym na poziomie -0,26%/°C. Oznacza to, że jeżeli temperatura pracy ogniwa osiągnie 50°C to jego wydajność spadnie o 25*0,26%, czyli o 6,5%. W przypadku gorszej jakości modułów fotowoltaicznych ten sam parametr może mieć wartość -0,39%/°C, czyli przy tej samej temperaturze wydajność modułu spadnie aż o 9,8%. Dodatkowo niska wartość temperaturowego współczynnika mocy przyczynia się do wolniejszej degradacji modułu.

• Gęstość mocy

Na rynku pojawia się trend na moduły fotowoltaiczne o dużych mocach dochodzących do wartości nawet 600W. Okazuje się, że tak duże moce często nie są efektem postępu technologicznego, a jedynie zwiększania powierzchni właściwej modułu.

Przeczytaj też:

Panele fotowoltaiczne 500W: czy warto zainwestować w moduły o takiej mocy?

Można to w łatwy sposób zweryfikować obliczając tzw. parametr gęstości mocy. W pierwszym kroku należy policzyć powierzchnię całkowitą danego modułu fotowoltaicznego, a następnie podzielić moc nominalną tego modułu przez obliczoną powierzchnię. W wielu przypadkach okaże się, że moduł o mocy 550W będzie miał mniejszą gęstość mocy na 1 m2 niż moduł o mocy 400W.

Moduły fotowoltaiczne należy dobierać indywidualnie

W przypadku instalacji fotowoltaicznej najlepiej jest zwrócić się o pomoc do profesjonalnej firmy, która pomoże dobrać odpowiedni system i wyjaśni dlaczego do określonych warunków proponuję określone komponenty.

Przeczytaj też:

Do czego wykorzystać energię z instalacji fotowoltaicznej? Opłacalne rozwiązania >>>

Warto także mieć wiedzę na temat ważniejszych kwestii związanych z poszczególnymi elementami wchodzącymi w skład instalacji fotowoltaicznej, aby móc zrozumieć instalatora i w razie potrzeby dopytać go o szczegóły.