Spis treści
Fotowoltaika się przegrzewa – mechanizm spadku wydajności
Panele fotowoltaiczne, choć projektowane do pracy w trudnych warunkach, nie są całkowicie odporne na wysokie temperatury. Fotowoltaika podczas upałów doświadcza spadku sprawności, ponieważ wzrost temperatury ogniw wpływa negatywnie na ich wydajność energetyczną. Kluczowym parametrem jest tzw. współczynnik temperaturowy mocy – określający, o ile procent spada moc modułu wraz ze wzrostem temperatury o jeden stopień Celsjusza powyżej standardowych warunków testowych (STC – 25°C).
W praktyce oznacza to, że każdy wzrost temperatury modułu powyżej 25°C powoduje utratę części potencjalnej produkcji energii. Typowy współczynnik temperaturowy dla standardowych paneli krzemowych wynosi około -0,4% do -0,5% na każdy dodatkowy stopień Celsjusza.
Panele fotowoltaiczne przekształcają jedynie około 15–22 % padającego światła w energię elektryczną. Cała reszta – a to aż 70–80% energii promieniowania – zostaje zamieniona w ciepło, które podnosi temperaturę modułu.
- Czytaj też: Masz fotowoltaikę? Dlaczego więc płacisz wysokie rachunki. 8 przyczyn i rozwiązań problemu!
W jakiej temperaturze ogniwa fotowoltaiczne produkują najwięcej prądu?
Ogniwa fotowoltaiczne osiągają maksymalną wydajność w umiarkowanych temperaturach, najczęściej w okolicach 20–25°C. To właśnie w tych warunkach laboratoryjnych producenci mierzą ich nominalne parametry techniczne.
W rzeczywistości w upalne dni temperatura modułów może przekraczać 60°C, co znacząco obniża ich efektywność. Dlatego paradoksalnie, chłodny, ale słoneczny dzień – np. wczesną wiosną lub późną jesienią – może przynieść lepsze wyniki produkcyjne niż upalne lato.
Dlaczego ogniwa pracują mniej wydajnie podczas upałów?
Spadek wydajności wynika z właściwości półprzewodników, z których zbudowane są ogniwa fotowoltaiczne. Wzrost temperatury powoduje zwiększenie rezystancji materiału i zmniejszenie napięcia wyjściowego ogniwa. W efekcie, nawet przy bardzo wysokim nasłonecznieniu, ilość produkowanej energii spada.
Warto zaznaczyć, że nie chodzi tu o temperaturę powietrza, ale o rzeczywistą temperaturę powierzchni paneli, która może być znacznie wyższa niż odczyt z termometru. Standardowe panele PV nie mają aktywnego systemu chłodzenia (takiego jak np. klimatyzacja). Ich chłodzenie opiera się wyłącznie na: naturalnej konwekcji (przepływie powietrza wokół panelu) i przewodnictwie cieplnym (oddawaniu ciepła do dachu lub stelaża).
W upalne, bezwietrzne dni to naturalne chłodzenie jest bardzo ograniczone — dlatego temperatura paneli może dochodzić nawet do 60–80°C.
Czy da się ograniczyć przegrzewanie się paneli?
Aby zmniejszyć skutki przegrzewania się instalacji, stosuje się kilka rozwiązań, np. odpowiedni montaż – zachowanie szczeliny wentylacyjnej między panelami a powierzchnią dachu ułatwia naturalne chłodzenie. Niektóre panele, np. wykonane w technologii cienkowarstwowej lub HJT (heterojunction), wykazują mniejszy spadek sprawności przy wysokich temperaturach. Lepsza cyrkulacja powietrza wokół modułów umożliwia skuteczniejsze odprowadzanie ciepła, dlatego mniej narażone na nagrzewanie są panele w instalacji naziemnej.
