Producenci modułów fotowoltaicznych przy produkcji analizują i biorą pod uwagę wiele czynników atmosferycznych występujących na całym świecie, dlatego panele umożliwiają pracę w bardzo szerokim zakresie temperatur: od -40℃, aż do 85℃. Jednakże takie deklaracje nie gwarantują, że panele w każdych warunkach będą zachowywały się tak samo. Ich sprawność jest uzależniona również od temperatury i będzie się różniła w zależności od warunków pogodowych.
Temperatura panująca na zewnątrz ma bezpośredni wpływ na zwiększenie temperatury paneli fotowoltaicznych, co w konsekwencji sprawia, że wydajność paneli fotowoltaicznych spada. Zatem im niższa temperatura powietrza, tym wyższa jest ich efektywność. Dzieje się tak dlatego, że pod wpływem intensywnego nagrzewania przez promienie słoneczne oraz wysokiej temperatury powietrza krzem pełniący rolę półprzewodnika nagrzewa się, co prowadzi do spadku napięcia modułów.
Krzem pod wpływem temperatury zmienia swoje właściwości, m. in.:
• ruchliwość ładunków elektrycznych,
• zmiana współczynnika absorpcji promieniowania,
• zmiana rezystancji półprzewodnika,
które mają bezpośredni wpływ na ilość wytwarzanej energii z racji niższej efektywności absorpcji światła.
To dlaczego panele fotowoltaiczne produkują mniej prądu zimą niż latem?
Wynika to z dyspozycji większej ilości światła latem, jednak ze względu na niższą temperaturę panele fotowoltaiczne lepiej wykorzystują dostarczaną energię ze słońca.
Optymalne warunki pracy paneli fotowoltaicznych
Głównym parametrem określającym moc paneli fotowoltaicznych jest ich moc nominalna. Jest to jednostka wyrażona w Wp (Watopiki), którą określa się dla konkretnych warunków.
• Nasłonecznienie – 800 W/m2
• Temperatura otoczenia – 20℃ (temperatura ogniwa wynosi wtedy ok. 45℃)
• Prędkość wiatru – 1m/s
• Współczynnik grubości warstwy atmosfery – 1,5 AM
Należy pamiętać jednak, że średnie nasłonecznienie w Polsce wynosi 1000 W/m2, dlatego w dalszej części artykułu przyjmujemy wartość stałego natężenia promieniowania słonecznego dostosowanego do warunków panujących w kraju.
Jak wpływ warunków pogodowych na panele fotowoltaiczne wygląda w praktyce?
Procentowy spadek mocy w przypadku wzrostu temperatury wyraża temperaturowy współczynnik mocy.
Zmiana temperatury paneli fotowoltaicznych wpływa na wydajność prądową oraz napięcia obwodu otwartego.
Wpływ temperatury otoczenia (Tot) na prąd zwarcia (ISC) paneli fotowoltaicznych został wyrażony na rysunku z lewej strony.
Zakładając stałe natężenie promieniowania słonecznego (G0=1000 W/m2) wpływ temperatury otoczenia na napięcie obwodu modułu fotowoltaicznego ma znaczenie. Wzrost temperatury sprawia, że napięcie obwodu otwartego spada. Współczynnik procentowy temperatury w przypadku analizowanego modułu wynosi -0,359%/℃. Na wykresie prezentuje się to następująco:
Wzrost temperatury przy obniżeniu wartości napięcia obwodu otwartego jest istotnym powodem obniżenia mocy modułu fotowoltaicznego, natomiast spadek temperatury otoczenia jej zwiększenie. Moc ogniw przy ujemnych temperaturach przekracza wartości nominalne.
Jak wygląda procentowy spadek efektywności modułu fotowoltaicznego?
Wykres obrazuje wpływ temperatury na moc maksymalną modułu fotowoltaicznego wyrażoną w Watach P (W).
Badany moduł charakteryzował się liniowym spadkiem mocy na poziomie 0,597W/℃
Spadek mocy modułu obniża sprawność modułu oraz wartość współczynnika wypełnienia FF. Procentowo wyrażona wartość sprawności ogniw wynosi 0,066%/℃, zatem różnica w sprawności paneli fotowoltaicznych badanego między temperaturą wynoszącą od -40℃ do 50℃ to 5,86%.
Podsumowując
Kolektor hybrydowy to rozwiązanie, które w jednym urządzeniu łączy rozwiązania znane z paneli fotowoltaicznych (produkcję prądu) i kolektora słonecznego (ogrzewanie Read more
Przy projektowaniu instalacji fotowoltaicznej wielu zainteresowanych technologią klientów zastanawia się czy w sytuacji gdy na instalację fotowoltaiczną pada cień, instalacja Read more
Instalacje fotowoltaiczne z optymalizatorami to systemy, których zadaniem jest osiągnięcie wyższych uzysków energii z instalacji nawet do kilkudziesięciu procent, szczególnie Read more
Klasyczne moduły fotowoltaiczne generują energię elektryczną przez pochłanianie światła tylko z jednej strony. Jednak na rynku pojawiły się moduły, które Read more