Z fotowoltaiką wiąże się szereg różnych pojęć. Jednym z nich jest sprawność modułu fotowoltaicznego. Czy to ważny parametr z punktu widzenia inwestora? Czym jest sprawność instalacji fotowoltaicznej i jaki ma związek z wydajnością fotowoltaiki? Wyjaśniamy.
Czym jest sprawność modułów fotowoltaicznych?
Sprawność modułów fotowoltaicznych (paneli fotowoltaicznych) to jeden z terminów, z którym spotka się każdy inwestor planujący montaż fotowoltaiki. Inne określenie tego parametru to efektywność modułu. Sprawność określa procentowy stosunek wyprodukowanej ilości energii elektrycznej do dostarczonej do ogniw energii słonecznej. Innymi słowy, wartość tego parametru dostarcza informacji na temat tego, ile energii otrzymanej z promieniowania słonecznego moduły fotowoltaiczne przetwarzają na prąd.
W praktyce podczas wyboru modułu fotowoltaicznego, sprawność jest istotna przede wszystkim w przypadku ograniczonej powierzchni dostępnej pod montaż PV. Wówczas wyższa zdolność paneli do produkcji energii umożliwia osiągnięcie większej mocy fotowoltaiki na danej przestrzeni. Najczęściej inwestorzy wybierają moduły fotowoltaiczne o standardowej sprawności z uwagi na cenę.
Nominalna i rzeczywista sprawność modułów fotowoltaicznych
Trzeba mieć świadomość, że nominalna i rzeczywista sprawność paneli fotowoltaicznych to dwa różne parametry. Efektywność określana według standardowych warunków STC (Standard Test Conditions) ma znacznie wyższą wartość. Testowanie modułów odbywa się w warunkach laboratoryjnych, które są idealne dla pracy instalacji:
- promieniowanie słoneczne 1000 W/m2
- temperatura 25°C
- gęstość atmosfery 1,5 AM
- brak wiatru.
W rzeczywistości instalacja fotowoltaiczna pracuje zazwyczaj w innych realiach. Dlatego producenci podają także wartość sprawności modułów w normalnych warunkach temperaturowych – wskaźnik NOCT (Normal Operating Cell Temperature). Moduły są testowane przy:
- nasłonecznieniu 800 W/m2
- temperaturze 20°C
- współczynniku gęstości atmosfery 1,5 AM
- prędkości wiatru 1m/s.
Wynika z tego, że na sprawność konwersji promieniowania słonecznego w energię elektryczną przez moduły fotowoltaiczne wpływają warunki atmosferyczne, panujące w danym momencie, ale nie tylko.
Co wpływa na sprawność modułów
Na sprawność modułów fotowoltaicznych wpływają:
- parametry techniczne
- materiał, z którego zostały wykonane i technologia produkcji – najwyższą efektywnością wyróżniają się moduły monokrystaliczne (18-22%), polikrystaliczne osiągają sprawność na poziomie 14-18%, zaś najniższą zapewniają panele amorficzne
- wielkość modułu – czynne pole powierzchni
- jakość łączenia ogniw fotowoltaicznych z pozostałymi elementami instalacji
- rodzaj powłoki antyrefleksyjnej – niektóre zwiększają ilość uzyskanej energii
- warunki atmosferyczne
- temperatura – wysokie temperatury obniżają sprawność
- natężenie promieniowania słonecznego padającego na ogniwo – największa efektywność w słoneczne dni
- pora roku – sprawność najwyższa wiosną i latem
Sprawność modułu a wydajność instalacji fotowoltaicznej
Sprawność i wydajność fotowoltaiki to parametry bardzo często mylone i ze sobą utożsamiane. W rzeczywistości to dwa różne pojęcia. Sprawność dotyczy ogniw fotowoltaicznych, a więc pojedynczych elementów składających się na fotowoltaikę. Natomiast wydajność to parametr odnoszący się do możliwości produkcji energii elektrycznej przez całą instalację PV. Efektywność modułów jest więc jednym z czynników, które wpływają na uzyski prądu.
Wydajność modułów fotowoltaicznych w zimie
Fotowoltaika produkuje energię elektryczną także zimą, ponieważ do działania instalacji wystarczą niewielkie ilości światła słonecznego. Poza tym niska temperatura ma pozytywny wpływ na sprawność modułów i co za tym idzie wydajność systemu. Niemniej produkcja prądu jest niższa niż latem. Wynika to ze znacznie mniejszej mocy promieniowania słonecznego (ok. 6–8 razy mniejsze niż latem) oraz krótszych dni. Szacuje się, że ¾ uzysku energii z fotowoltaiki przypada na wiosnę i lato. Produkcja zimą to kilkanaście procent (do 30%). W tym czasie można jednak korzystać z nadwyżek z okresu wiosenno-letniego.