4 832
Czym są panele fotowoltaiczne?
Panele fotowoltaiczne (panele PV) to najbardziej charakterystyczna część instalacji PV. Konwertują promieniowanie słoneczne na energię elektryczną, czyli – w popularnym ujęciu – produkują prąd ze słońca. Fotowoltaika wykorzystuje zjawisko fotoelektryczne, które polega na emisji elektronów z powierzchni przedmiotu pod wpływem promieniowania elektromagnetycznego (np. światła widzialnego).
Każdy panel fotowoltaiczny (lub inaczej moduł fotowoltaiczny) jest zbudowany z krzemowych ogniw fotowoltaicznych. Każde z nich produkuje kilka watów energii elektrycznej. Sprawność i moc paneli fotowoltaicznych zależą od zastosowanej technologii i jakości wykonania. Im wydajniejsze są poszczególne modele, tym bardziej rośnie efektywność całej instalacji PV. Jak wybrać panele fotowoltaiczne? Poznajmy najpierw ich rodzaje.
Panele fotowoltaiczne glass-glass i standardowe
Standardowe panele fotowoltaiczne od góry zabezpiecza szkło hartowane, a od dołu folia. Tafla szkła chroni skutecznie krzemowe ogniwa fotowoltaiczne przed działaniem opadów atmosferycznych i zanieczyszczeń.
Tylko bardzo silna presja mechaniczna wywierana na panel, w tym szczególnie wyginanie, może doprowadzić do powstania mikropęknięć w płytkach krzemu. Jednak w warunkach normalnej eksploatacji aluminiowa rama oraz szkło hartowane zapewnia ogniwom wystarczającą ochronę.
Z kolei panele fotowoltaiczne glass-glass (szkło-szkło) to konstrukcja, którą z obu stron zabezpieczają tafle hartowanego szkła. Z tego względu waga takich modułów jest większa niż standardowych. Przed ich montażem należy upewnić się, że np. nasz dach bez problemu przyjmie taki ciężar. Ich wadą jest również wysoka cena – zarówno zakupu, jak i montażu.
Czym różnią się moduły monokrystaliczne od paneli polikrystalicznych?
Jeśli planujesz budowę instalacji fotowoltaicznej, musisz wybrać rodzaj paneli fotowoltaicznych, które chcesz zamontować. Jak wspomnieliśmy, wybierać możesz między modułami standardowymi i glass-glass. Do pewnego momentu wybierać można też było montować:
- panele fotowoltaiczne monokrystaliczne
- lub panele fotowoltaiczne polikrystaliczne.
Różnią się one przede wszystkim ceną oraz wydajnością, którą może osiągnąć instalacja fotowoltaiczna.
Panele fotowoltaiczne monokrystaliczne
Panele monokrystaliczne mają żywotność co najmniej 30 lat. Ich moduły fotowoltaiczne powstają z pojedynczych kryształów krzemu, co pozwala uzyskać produkt o wysokiej wydajności.
Zalety paneli fotowoltaicznych monokrystalicznych:
- wyższa wydajność (wynosi paneli monokrystalicznych wynosi 18–22%, natomiast paneli polikrystalicznych 16–18%),
- lepsza odporność na wyższe temperatury,
- mniejszy rozmiar (dzięki czemu zajmują na dachu mniej miejsca),
- optymalne wykorzystanie słońca w sezonie.
Panele fotowoltaiczne polikrystaliczne
Drugi rodzaj modułów, na które możesz się natknąć, to panele polikrystaliczne. Produkuje się je przy pomocy znacznie prostszego procesu: krzem rozpuszcza się w podciśnieniu pod szkłem ochronnym. Półpłynna masa trafia do specjalnych kokili, w których zastyga. Na dalszym etapie produkcji precyzyjne piły wycinają słupki, które potem poddaje się oczyszczeniu. Uzyskane w ten sposób płytki wchodzą w skład modułu fotowoltaicznego.
Zalety paneli polikrystalicznych:
- cena – są tańsze od paneli monokrystalicznych,
- lepsza praca w świetle rozproszonym (panel fotowoltaiczny polikrystaliczny jest wydajniejszy w pochmurne dni).
Wady paneli polikrystalicznych:
- niższa wydajność od paneli słonecznych monokrystalicznych,
- większy rozmiar – pod instalację fotowoltaiczną należy przeznaczyć większą połać dachu.
Panele monokrystaliczne są obecnie najpopularniejsze i najbardziej wydajne. Panele polikrystaliczne powoli znikają z rynku. Oprócz nich dostępne są jeszcze panele z krzemu amorficznego, zaliczane do paneli drugiej generacji. Wyróżnia je bardzo ciemna barwa, relatywnie niewielki ciężar i elastyczność.
Jak działa instalacja fotowoltaiczna?
Panele słoneczne są najważniejszym elementem fotowoltaiki. To dzięki nim powstaje prąd stały. Jeżeli chcesz wykorzystać go do zasilania twojego domu, konieczna jest konwersja na prąd przemienny (potocznie nazywany prądem zmiennym) o napięciu 230V i częstotliwości 50Hz. Do tego celu służy inwerter (falownik).
Typ inwertera należy dobrać do rodzaju domowej instalacji (fotowoltaika on-grid, off-grid lub hybrydowej). Falownik nie tylko przekształca prąd stały (DC) w prąd przemienny (AC), lecz także pozwala zarządzać przepływem pozyskanej energii do urządzeń w twoim domu, do publicznej sieci energetycznej lub do magazynów energii.
Na rynku dostępne są trzy typy inwerterów:
- inwertery on-grid – dzięki nim fotowoltaika może współpracować z siecią energetyczną: falowniki kierują nadwyżkę produkcji do sieci lub pobierają prąd w okresach niedoborów;
- inwertery off-grid – znane jako inwertery wyspowe, współdziałają z magazynami energii, do których trafiają nadwyżki produkcji własnej i skąd są pobierane w okresach podwyższonego zapotrzebowania;
- inwertery hybrydowe – łączą cechy falowników on-grid i off-grid, obsługują instalacje fotowoltaiczne podłączone do sieci energetycznej oraz systemy wyspowe tworzone w miejscach, w których połączenie z zewnętrznym dostawcą prądu jest niemożliwe lub nieopłacalne.
Moc inwertera powinna być dopasowana do wydajności instalacji fotowoltaicznej i zapotrzebowania na prąd gospodarstwa domowego. Optymalna jest sytuacja, w której moc falownika jest 10–20% mniejsza od maksymalnej mocy instalacji fotowoltaicznej.
Na fotowoltaice można dużo zaoszczędzić. Skala korzyści jest bezpośrednio zależna od jakości składników instalacji fotowoltaicznej, w tym szczególnie od efektywnego działania paneli słonecznych. Dlatego należy starannie dobrać ich parametry.
Najważniejsze parametry paneli fotowoltaicznych
Gdy określisz już, który rodzaj paneli fotowoltaicznych będzie dla Ciebie odpowiedni – dokonaj wstępnej selekcji produktów oferowanych przez różnych producentów. Koniecznie zapoznaj się z kartami technicznymi – znajdziesz w nich parametry, które dużo mówią o jakości i wydajności modułów. Przy ich interpretacji warto odwołać się do pomocy fachowców, np. instalatorów fotowoltaiki.
1. Moc w punkcie MPP (PMPP) [W] STC
MPP to maksymalna moc uzyskiwana przez panele PV przy optymalnym nasłonecznieniu. STC to standardowe warunki atmosferyczne uzyskiwane w warunkach laboratoryjnych, które zakładają: nasłonecznienie na poziomie 1000 W/m2, temperaturę ogniw o wartości +25°C i gęstość atmosfery równą 1,5 (AM = 1,5).
Pamiętaj, że warunki laboratoryjne są bardzo trudne do osiągnięcia. Jeżeli panele fotowoltaiczne, które chcesz kupić, mają bardzo niską moc w punkcie MPP, potraktuj to jako sygnał alarmowy. Na szczęście obecnie na rynku jest niewiele paneli fotowoltaicznych stosowanych przy budowie mikroinstalacji, których moc MPP STC jest niższa od 330 W.
2. Moc w punkcie MPP (PMPP) [W] NOCT
Moc w punkcie MPP NOCT to moc pracy panelu przetwarzającego energię słoneczną w warunkach zbliżonych do rzeczywistych warunków pracy na terenie Polski. Parametr uwzględnia nasłonecznienie na poziomie 800 W/m2, temperaturę ogniw panelu o wysokości +20°C oraz gęstość atmosfery o wartości 1,5 (Am = 1,5). MPP NOCT, w przeciwieństwie do MPP STC, uwzględnia również prędkość wiatru (1 m/s).
3. Tolerancja mocy
Panele fotowoltaiczne prawie nigdy nie mają identycznych parametrów mocy – różnice mogą sięgać nawet 5%. Realna efektywność, z którą produkują energię elektryczną, ujawnia się dopiero w testach. Kwestia ta jest niezwykle istotna, ponieważ pojedyncze panele słoneczne o mniejszej mocy decydują o spadku efektywności całej instalacji fotowoltaicznej. Wynika to stąd, że wysokiej wydajności ogniwa dostosują się do średniej całego układu. Dlatego najsłabsze panele fotowoltaiczne warunkują moc całej instalacji.
5. Temperaturowy współczynnik mocy PMPP [%/oC]
Panel fotowoltaiczny traci moc wraz ze wzrostem temperatury. Współczynnik mocy PMPP [%/oC] pokazuje, ile procent mocy tracą panele fotowoltaiczne z każdym stopniem powyżej temperatury testowej 25°C. Im niższa wartość współczynnika, tym lepiej (współczynnik bliski zeru oznacza, że panele słoneczne mają wysoką wydajność w warunkach roboczych).
6. Wydajność [%]
Im wyższą wydajność ma każdy panel fotowoltaiczny, tym wyższa jest sprawność Twojej instalacji fotowoltaicznej (więcej uzyskanej energii). Panele fotowoltaiczne o dużej wydajności skutecznie przetwarzają energię słoneczną w prąd elektryczny. Sprawność 19% to absolutne minimum dla dobrej jakości paneli.
7. Współczynnik wypełnienia FF (fill factor)
Współczynnik FF (Fill Factor) jest wartością, która charakteryzuje panele fotowoltaiczne (wykorzystywany jest do rynkowego porównywania jakości ogniw). Jego wartość równa jest stosunkowi mocy wytwarzanej przez panel fotowoltaiczny do iloczynu jego maksymalnego napięcia i natężenia. Idealne ogniwa fotowoltaiczne (a więc także panele) mają współczynnik FF równy 100%. FF na poziomie 70% to wynik charakteryzujący panele słoneczne dobrej jakości.
8. Temperatura NOCT (temperatura modułu w warunkach pracy przyjętych za typowe)
NOCT (Nominal Operating Cell Temperature) to parametr, który określa, jak bardzo panele słoneczne nagrzewają się podczas pracy. Im niższa wartość, tym korzystniej wypadają moduły. Najlepsze panele fotowoltaiczne mają wartość poniżej 45°C. Temperatura powyżej 50°C jest wyraźnym wskazaniem, że użytkujesz panel fotowoltaiczny niskiej jakości.
9. Gwarancja na moduł
Kolejnym ważnym elementem karty jest gwarancja. Pamiętaj, że nie obejmuje ona całości instalacji. Jest wystawiana na jej poszczególne elementy – w tym przypadku moduły fotowoltaiczne. Okresy gwarancji i jej warunki mogą się od siebie różnić, ale zazwyczaj mieszczą się w przedziale 10–15 lat. Gwarancja producencka obejmuje najczęściej: wady produkcyjne, spadek mocy paneli fotowoltaicznych poniżej 80%, jak również uszkodzenia instalacji.
Wskazane powyżej parametry z karty produktu pomogą Ci wybrać takie panele, które wyprodukują prąd niezbędny do zaspokojenia potrzeb energetycznych Twojego domu. Jeśli nie czujesz się z tym pewnie, warto zasięgnąć porady specjalisty, który ma wiedzę potrzebną do podjęcia dobrej decyzji.
Czym jest zjawisko LID i roczna utrata mocy paneli fotowoltaicznych
Wydajność wszystkich paneli słonecznych słabnie w miarę upływu czasu, średnio w każdym roku jest to 0,3–0,8%. Największy spadek ma miejsce w pierwszym okresie eksploatacji: już po kilku dniach pracy każdy panel fotowoltaiczny traci od 1 do 5% mocy nominalnej, a po 25 latach eksploatacji jego działanie może być nawet o 20% mniej wydajne.
Panele fotowoltaiczne tracą moc w efekcie procesów określanych jako LID (Light Induced Degradation), czyli szybkiej, lecz krótkotrwałej degradacji pod wpływem światła słonecznego. Proces przebiega bardzo intensywnie przez pierwszych 100 godzin, a następnie moduł fotowoltaiczny odzyskuje częściowo pierwotną wydajność.
Efekt LID jest spowodowany zanieczyszczeniem krzemu atomami tlenu. Za jego obecność odpowiada bor. Można go zastąpić galem, który nie wiąże tak silnie tlenu. Dzięki temu panel fotowoltaiczny ma niemal dwukrotnie mniejszy spadek mocy.
Na co zwrócić uwagę podczas instalacji paneli fotowoltaicznych?
Kiedy Twoje panele fotowoltaiczne zostaną już dostarczone, koniecznie obejrzyj je dokładnie. Zwróć szczególną uwagę na następujące elementy:
- Dokładność, z którą zostały wykonane moduły fotowoltaiczne – przejrzyj moduły fotowoltaiczne w poszukiwaniu wszelkich odkształceń i wygięć. Panele z wadami fabrycznymi nie będą w pełni sprawne i mogą być bardziej awaryjne. Moduły fotowoltaiczne najlepiej sprawdzać przy wsparciu wykwalifikowanych instalatorów.
- Rozmieszczenie płytek krzemu – zwróć uwagę na to, czy płytki krzemu są równo i starannie ułożone. Powinny też przylegać szczelnie do folii, która pokrywa moduły fotowoltaiczne.
- Zanieczyszczenia pod szybą pokrywającą ogniwa fotowoltaiczne – mogą w znaczący sposób wpłynąć na wydajność paneli fotowoltaicznych, ile wytworzą energii elektrycznej.
- Szczelne przyleganie folii – folia z tyłu panelu fotowoltaicznego powinna przylegać do całej jego powierzchni, co zapewnia większą niezawodność działania.
- Uszkodzenia w transporcie – upuszczenie, uderzenie lub wyginanie paneli fotowoltaicznych mogą powodować niezauważalne gołym okiem mikropęknięcia płytek krzemowych, które prowadzą do utraty części nominalnej sprawności przez ogniwa fotowoltaiczne.
Pamiętaj – jeśli tylko zauważysz jakieś nieprawidłowości, koniecznie zgłoś je kierownikowi ekipy, która montuje Twoje panele fotowoltaiczne. Nigdy nie zgadzaj się na montaż, jeżeli zauważysz, że panele słoneczne są uszkodzone. Nawet drobne usterki powodują spadek wydajności poszczególnych paneli, który obciąża całą instalację fotowoltaiczną i obniża ilość wytwarzanej energii elektrycznej.
Wybór paneli fotowoltaicznych wcale nie musi być trudny. Dzięki poradom zawartym w tym artykule wiesz już, na co uważać i jakie są najważniejsze parametry Twoich paneli. Nie pozostało nic innego, jak zastosować tę wiedzę w praktyce, wybierając najlepsze dla Ciebie moduły. Jeżeli wolisz zdać się na ekspertów, TAURON dobierze panele fotowoltaiczne idealnie dopasowane do Twoich potrzeb.
