Na co zwrócić uwagę wybierając panele fotowoltaiczne? Jakie parametry techniczne decydują o najlepszej wydajności modułów i na jaką technologię produkcji się zdecydować? Postaramy się odpowiedzieć na te pytania i przedstawimy najlepsze rozwiązania.
Sama znajomość mocy nominalnej paneli fotowoltaicznych nie wystarcza do określenia realnej ilości energii jaką z nich uzyskamy. Aby móc dobrać najlepsze możliwe dla siebie panele należy wziąć pod uwagę oprócz typu ogniw i rodzaju wykonania oraz mocy nominalnej, m.in. sprawność, temperaturę pracy modułu w punkcie mocy znamionowej, współczynnik temperaturowy i roczny spadek mocy. Uwzględniając te wszystkie parametry z pewnością uda nam się dobrać moduły pracujące z wymaganą efektywnością przez cały czas eksploatacji instalacji.
Moc pojedynczego modułu
Jest to główny parametr ogniw. Określa moc znamionową (nominalną) przedstawianą w watach (W). Im większa moc modułu, tym więcej energii potrafi wyprodukować.
Producenci, w kartach katalogowych podają parametry elektryczne modułów dla dwóch rodzajów warunków pomiarowych temperatury:
- STC (Standard Test Conditions) – mocy uzyskiwanej przez moduły fotowoltaiczne w optymalnych warunkach nasłonecznienia oraz
- NOCT (Normal Operating Cell Temperature) – mocy uzyskiwanej w warunkach, które są bardziej zbliżone do warunków rzeczywistych.
STC – moc w warunkach optymalnych
Pomiar maksymalnej mocy modułu w warunkach laboratoryjnych (STC), oznacza warunki pomiaru:
- promieniowanie słoneczne o natężeniu: 1000 W/m2,
- temperatura ogniwa modułu: 25°C,
- gęstości atmosfery: AM = 1,5.
NOCT – moc w warunkach rzeczywistych
Pomiar maksymalnej mocy modułu w warunkach laboratoryjnych nominalnej temperatury roboczej ogniwa (NOCT) jest zdefiniowany jako pomiar w oparciu o cztery główne standardowe parametry:
- temperatura otoczenia: 20°C,
- nasłonecznienie: 800 W/m²,
- kąt nachylenia: 45°,
- symulacja prędkość wiatru wynoszącej 1m/s.
Który rodzaj mocy brać pod uwagę przy wyborze paneli?
Uznaje się, że parametry modułu zmierzone w warunkach NOCT są najbardziej zbliżone do uzyskiwanych w warunkach rzeczywistych.
Jakie są praktyczne korzyści z określenia nominalnej temperatury ogniwa roboczego? Szacując w wiarygodny sposób parametry modułów, możesz:
- porównać wydajność różnych paneli słonecznych,
- przewidzieć ich wydajność,
- oszacować poziom produkcji energii przez panele słoneczne.
Sprawność i efektywność produkcji energii
Sprawność paneli fotowoltaicznych ma bezpośredni wpływ na wydajność całej instalacji fotowoltaicznej. Wysoka sprawność paneli pozwala na montaż instalacji o mniejszej powierzchni. Dobrze, aby była jak największa w każdym zakresie temperatur pracy i warunkach pogodowych.
Sprawność paneli określa stosunek między ilością energii promieniowania słonecznego dostarczonego do modułów, a ilością tej energii, która została zamieniona na energię elektryczną.
Nominalna wartość sprawności paneli fotowoltaicznych mierzona jest również w warunków STC (Standard Test Conditions), które zostały opisane w poprzednim rozdziale. Średnia wydajność paneli mieści się w zakresie 19,5 – 20,9%.
Rzeczywista sprawność uzyskiwana w realnym użytkowaniu jest najbardziej zbliżona do nominalnej w okresach roku, kiedy średnie dzienne temperatury powietrza są zbliżone do 25°C, czyli na wiosnę oraz na początku i końcu lata. W środku okresu letniego, kiedy słońce operuje najmocniej, temperatury zewnętrzne są wysokie, temperatura paneli może dochodzić do 50°C, co przekłada się na zmniejszenie sprawności.
Najwyższą sprawność uzyskują panele monokrystaliczne, osiągają efektywność na poziomie od 16% do 22%. Panele polikrystaliczne charakteryzują się sprawnością wynoszącą od 14% do 16%.
Biorąc pod uwagę wpływa nasłonecznienia i warunków pogodowych na poziom sprawności, szacuje się, że w okresie maj – wrzesień instalacja fotowoltaiczna jest w stanie pokryć do 120% zapotrzebowania na energię elektryczną. W miesiącach listopad – luty wartość ta spada do 30%.
Współczynnik temperaturowy mocy
Określa jak moduł radzi sobie ze spadkiem wydajności podczas pracy w wyższych temperaturach.
Wskaźnik ten informuje o tym, o ile procent zmniejsza się moc panela przy każdym wzroście temperatury o 1°C powyżej temperatury 25°C.
Parametr ten powinien być jak najbliższy wartości zero. Typowe wartości oscylują w obrębie -0,350%/°C.
Najkorzystniejsze warunki do produkcji energii występują w temperaturze paneli wynoszącej ok. 25°C. Kiedy temperatury modułu przekroczy 25°C, sprawność spada w stosunku do ich optymalnej pracy nawet o kilkanaście procent. Przykładowo latem, przy temperaturze powietrza wynoszącej 40°C panele mogą nagrzać się do nawet około 70°C, co skutkuje zmniejszeniem się wydajności nawet o 15% mocy modułu.
Nie oznacza to, że poza temperaturą 25°C energia nie jest produkowana. Typowy zakres temperatur pracy, podczas której następuje produkcja prądu wynosi od -40°C do +80°C. W klimacie strefy geograficznej, w której leży Polska, na szczęście dominują dni słoneczne, ale nie upalne. Dlatego możemy cieszyć się jednymi z najlepszych warunków produkcji energii ze słońca.
Degradacja uzysków (spadek mocy) w czasie
Z upływem lat wydajność i efektywność paneli fotowoltaicznych zmniejsza się. Zjawisko to jest znane i całkowicie naturalne.
Szacuje się, że w pierwszym roku eksploatacji następuje 2–3% spadek sprawności. W kolejnych latach roczny spadek mocy jest mniejszy i wynosi średnio około 0,6%/rok.
Wielu producentów modułów na swoje wyroby daje 25 letnią (czasem nawet dłuższą) gwarancją wysokości uzysków nie mniejszych niż 80% mocy znamionowej. Modele o bardzo niskiej degradacji mogą osiągać 82% sprawności po 30 latach.
Dzięki informacji o poziomie spadku uzysków w czasie możemy szacować produkcję energii i zyski z instalacji w całym okresie eksploatacji.
Typ ogniwa i technologia wykonania
Technologia produkcji paneli fotowoltaicznych jest bardzo zróżnicowana. Nieustannie powstają nowe rozwiązania technologiczne i rozwój metod produkcji. Przedstawiamy parametry na jakie należy zwrócić uwagę przy wyborze najlepszych paneli dla naszych zastosowań.
Moduły monokrystaliczne i polikrystaliczne
Do wyboru mamy moduły monokrystaliczne i polikrystaliczne. Ogniwa polikrystaliczne są koloru niebieskiego, a monokrystaliczne są czarne.
Moduły monokrystaliczne umożliwiają uzyskanie wyższej sprawności (średnio 17 – 22%) czyli mogą generują z tej samej powierzchni więcej mocy. Jest to ważne w przypadku instalacji dachowych, gdzie dysponujemy skończoną powierzchnią, z której instalacja musi wygenerować potrzebną do zasilania budynku określoną moc. Ponadto moduły monokrystaliczne są nieco bardziej odporne na mikropęknięcia.
Panele polikrystaliczne są starszą generacją modułów i charakteryzują się sprawnością na poziomie 14 – 16%. Są mniej odporne na warunki zewnętrze, jednak nie powinniśmy się obawiać, że instalacja ulegnie zniszczeniu np. w trakcie gradu czy porywistego wiatru.
Jeśli głównym kryterium wyboru jest cena, wówczas najlepiej wybrać panele polikrystaliczne. Pamiętajmy jednak, że panele monokrystaliczne, mimo że droższe, pozwolą wygenerować dużo większą ilość energii elektrycznej oraz mają dłuższą gwarancję – i w ostatecznym rozrachunku mogą okazać się tańsze.
Panele typu Full Black
Rozwiązanie dla osób, które zwracają szczególną uwagę na estetykę. Mają czarne tło i najczęściej są otoczone ciemnymi ramkami, co sprawia, że cała ich powierzchnia jest jednolita.
Należą do typu paneli monokrystalicznych. Cechują się bardzo dobrą wydajnością i sprawnością, która często przekracza poziom 20%.
Są także niezwykle trwałe, przez co spadki mocy na przestrzeni kilkudziesięciu lat są o wiele mniejsze. Zwiększona trwałość sprawia, że większość producentów oferuje gwarancję na okres 25 lub nawet 30 lat.
Pracują bardzo dobrze w okresach niskiego nasłonecznienia, dlatego wydłużają okres produkcji energii na dobrym poziomie w ciągu roku.
Panele full black są mniejsze i lżejsze niż ich polikrystaliczne odpowiedniki, przez co chcąc uzyskać ten sam poziom produkcji energii elektrycznej możemy umieścić ich na dachu mniejszą ilość.
Cena paneli full black jest wyższa w porównaniu ze zwykłymi modułami o takiej samej mocy. Wyższy koszt spowodowany jest wykorzystaniem w nich lepszych ogniw, których produkcja jest dodatkowo bardziej czasochłonna, a tym samym droższa.
Technologia MWT
Oczekujesz najwyższej wydajności paneli fotowoltaicznych? Panele w technologii MWT Back Contact są tym czego poszukujesz.
Jakie są korzyści zastosowania tej właśnie technologii?
- Prawie 3% wyższe rezultaty produkcji energii w porównaniu z tradycyjnymi zewnętrznymi busbarami.
- Wyższa sprawność (powyżej 20%) to wyższe uzyski i wyższa moc generowana z takiej samej powierzchni paneli.
- Niska degradacja uzysków w czasie, na poziomie 2% w ciągu roku. Przynajmniej 98% mocy fabrycznej po 1 roku oraz 82% po 30 latach.
- Większa żywotność paneli – gwarancja sprawności paneli to ok. 30 lat.
- Mniejsze występowanie korozji.
- Lepsze odprowadzanie temperatury z urządzenia. Lepsza praca w upalne dni w porównaniu z tradycyjnymi modułami, które swoją moc będą traciły szybciej.
- Brak efektu zacienienia na powierzchni.
- Wyższa odporność na naprężenia mechaniczne, w konsekwencji czego panele są trwalsze.
- Większe możliwości recyklingu paneli ze względu na sposób łączenia ogniw folią przewodzącą.
- Brak niebezpiecznego ołowiu.
MWT (Metal Wrap Through) to innowacyjna technologia w fotowoltaice, która polega na zastąpieniu srebrnych pasm występujących na powierzchni paneli (busbarów), tylną warstwą przewodzącą z elektrodami zbiorczymi. Zmniejszenie zacienienia (busbarami) na ogniwie oraz zmieniona metoda łączenia ogniw przekłada się na zwiększenie sprawności modułów MWT.
Dodatkową korzyścią jest lepsze odprowadzanie ciepła z modułu, co z kolei wpływa na obniżenie temperatury pracy i wyższą produkcję energii ok. 2-3% rocznie.
Moduły w technologii połówkowej (Half-Cut)
Ogniwa cięte na pół i układane w dwa bloki posiadają mniejszą rezystancję wewnętrzną, większą odporność na temperaturę oraz są bardziej odporne na powstawanie mikropęknięć.
Pozwalają na uzyskanie więcej mocy z tej samej powierzchni.
W pewnych warunkach zmniejszają starty mocy wynikające z zacienienia modułów.
Technologia ogniw SHINGLED
Innowacyjne rozwiązanie pozwala na zwiększenie ilości ogniw przy tych samych wymiarach modułu oraz uniknięcie wpływu zacienienia ogniw przez busbary.
Standardowe ogniwo cięte jest na paski, które są układane warstwami i klejone ze sobą przy pomocy specjalnego przewodzącego kleju, który zapewnia przewodność i elastyczność. Każdy pasek ogniwa odrobinę zachodzi na kolejny, a ich łączenie ukryte jest pod pojedynczą szyną zbiorczą znajdującą się z tyłu ogniwa. Konstrukcja pozwala na optymalne wykorzystanie powierzchni modułu. Brak szyn zbiorczych realnie zwiększa wydajność modułu i jego efektywność.
Sprawności modułów wahają się od 16% – do 20,94%, a gwarancja produktowa w przypadku niektórych producentów wynosi nawet 15 lat.
Busbary
Są to szyny zbiorcze, które zbierają prąd z ogniw w module. Ich liczebność wpływa bezpośrednio na dwa ważne parametry ogniwa jakim są rezystancja szeregowa i współczynnik wypełnienia.
Obecnie, najlepsze moduły wykonane są w technologii multi-busbar, gdzie ścieżki prądowe są wykonane w odmienny sposób, a ich ilość może wynosić 15 i więcej. Technologia Multi-Busbar poprawia rozpraszanie i absorpcję światła, a także zmniejsza rezystancję szeregową.
Istnieją trzy technologie produkcji: Mutli Busbar Connector, Smartwire i Merlin. Nie będziemy dokładnie opisywać różnic pomiędzy nimi. Najważniejsze jest, że każda z nich zapewnia większe uzyski z określonej powierzchni modułów.
Panele dwustronne (bifacial)
Panele dwustronne posiadają dwie warstwy aktywne, przez co produkcja energii powstaje także kiedy promienie słoneczne świecą na tylną część panela.
Przy właściwym ustawieniu produkcja energii z takich paneli może być większa o kilka – kilkanaście procent w porównaniu z panelami tradycyjnymi.
Tylna warstwa modułów bifacial zbudowana jest tak jak przednia – posiadają warstwę szkła pokrywającą aktywną warstwę krzemową. Dwustronne moduły fotowoltaiczne w przeciwieństwie do jednostronnych nie mają ram. Zbudowane są przy użyciu zwężonych profili aluminiowych.
Dwustronne panele fotowoltaiczne sprawdzą się najlepiej w instalacjach wolnostojących (gruntowych), które wymagają ułożenia modułów pod dużym kątem. Wtedy rozproszone promienie słoneczne docierają także to tylnej części modułu i zwiększają wydajność jego pracy.
Ograniczanie efektu zacienienia
Ograniczenie wpływu efektu zacienienia na produkcję energii wynika bezpośrednio z zastosowanej technologii wytwarzania paneli. Jeśli zależy nam na redukcji tego efektu powinniśmy zastosować moduły w technologii połówkowej (Half-Cut) typu Multi-Busbar.
Odporność na naprężenia mechaniczne
Mikropęknięcia występują w warstwie krzemu ogniwa fotowoltaicznego i często nie są widoczne gołym okiem. Jest to drobne naruszenie struktury ogniw, które jednak może znacząco wpłynąć na przepływ prądu i obniżyć wydajność całego modułu.
Jeśli pęknięcia ogniw są duże, mogą doprowadzić do tego, że duża część modułu przestaje pracować. Kontakt elektryczny zostaje zerwany i prąd nie przepływa do kolejnych ogniw modułu, co w efekcie może nastąpić zanik mocy nawet w jednej trzeciej modułu.
Mikropęknięcia mogą powstać podczas nienależytego transportu i montażu paneli. W panelach gorszej jakości pojawiają się pod wpływem silnego wiatru lub ciężaru zalegającego śniegu. Inną przyczyną jest podwyższenie temperatury modułu spowodowanej cieniem pokrywającym część modułu.
Im większa odporność modułów na naprężenia mechaniczne, tym mniejsze ryzyko wystąpienia mikropęknięć.
Długość gwarancji
Producent paneli fotowoltaicznych zapewnia gwarancję na produkt oraz liniowość spadku uzysków w czasie.
Gwarancja producenta obejmuje najczęściej wady produkcyjne oraz uszkodzenia modułów w trakcie eksploatacji wynikłe ze złej produkcji. Zazwyczaj chroni przed przedwczesnymi usterkami modułów fotowoltaicznych, awarią diod bocznikowych, odpadnięciem ramki i uszkodzeniami spodniej folii bądź rozwarstwienie powłoki szklanej.
Najwięksi producenci udzielają najczęściej gwarancji na produkt na okres od 10 do 15 lat oraz gwarancję uzysków nie mniejszych niż 80% w okresie 25 lat.
Gwarancja na liniowy spadek uzysków określa, że spadek uzysków nie będzie następował schodkowo, tylko liniowo. To ważne, aby nie było sytuacji, że już po kilku latach nastąpi spadek mocy o kilkadziesiąt procent. Wartość średnia w całym okresie gwarancji będzie się zgadzać z deklaracją producenta, jednak jest to dla nas sytuacja niekorzystna z powodu mniejszych uzysków wyprodukowanej energii.
Warunki gwarancji produktu mogą się sporo od siebie różnić. Niektórzy producenci refundują koszty wymiany uszkodzonych paneli w całości, inni zobowiązują się do poniesienia części kosztów, są też firmy które zwracają tylko koszt samego modułu.
Gwarancja producenta nie chroni przed zmianą koloru modułów, gdyż jest to jeden z elementów naturalnego procesu starzenia się modułów. Musimy być też świadomi, że w praktyce nie chroni także przed mikropęknięciami gdyż bardzo trudne jest wykazanie, że te powstały w fabryce, a nie w wyniku niestarannego transportu, montażu, czy innego losowego zdarzenia wypadku.
Pamiętaj, że na utratę gwarancji może mieć wpływ niewłaściwy montaż bądź transport modułów. Dlatego warto korzystać z usług sprawdzonych firm instalacyjnych. Oczywiście w tym zakresie polecamy usługi Manufaktury Energii.
