Dlaczego panele słoneczne produkują mniej w największy upał

Brzmi to przewrotnie, ale najbardziej słoneczne i upalne dni w roku rzadko są tymi najlepszymi pod względem produkcji. Jasny, chłodny poranek w kwietniu czy maju często bije na głowę skwarne popołudnie pod koniec lipca. Powód sprowadza się do fizyki, którą większość aplikacji pogodowych po cichu pomija: ogniwa fotowoltaiczne tracą sprawność, gdy się nagrzewają.

Panele są mierzone w 25°C, a nie na dachu

Moc z karty katalogowej panela, powiedzmy 450 W, jest mierzona w warunkach standardowych: 1000 W/m² nasłonecznienia i temperatura ogniwa równo 25°C. To laboratoryjny punkt odniesienia, a nie obietnica dla rozgrzanego dachu latem. W terenie, w bezchmurny lipcowy dzień, ogniwa wewnątrz paneli z łatwością osiągają 60-70°C. To właśnie w tej różnicy między 25°C a rzeczywistością cicho znikają Twoje letnie kilowaty.

Współczynnik temperaturowy w praktyce

Każdy panel krzemowy ma współczynnik temperaturowy mocy. Dla nowoczesnych modułów wynosi on około -0,3 do -0,4% na każdy stopień Celsjusza. Mówiąc wprost: za każdy stopień powyżej 25°C moc panela spada o mniej więcej jedną trzecią procenta.

Policzmy to dla gorącego dnia. Jeśli ogniwo ma 65°C, to o 40 stopni powyżej punktu odniesienia. Mnożymy przez 0,35% i tracimy około 14% mocy znamionowej, w idealnie bezchmurne, prażące popołudnie. Słońce leje się z nieba, a panele pracują z handicapem.

Temperatura ogniwa to nie temperatura powietrza

Tu kryje się pułapka: ludzie sprawdzają temperaturę powietrza i zakładają, że tyle samo czują panele. Nieprawda. Ciemne szkło w pełnym słońcu nagrzewa się znacznie bardziej niż otaczające powietrze. Panele przyklejone płasko do dachu zatrzymują pod sobą ciepło i grzeją się jeszcze mocniej. 30°C w powietrzu może spokojnie oznaczać ponad 60°C na ogniwach, gdy słońce operuje na nie od kilku godzin.

Dwie rzeczy chłodzą panele: wiatr przepływający po ich powierzchni i swobodny przepływ powietrza za nimi. Dlatego instalacje gruntowe i panele na odsuniętych stelażach pracują zwykle chłodniej, a więc produkują nieco więcej, niż panele przyciśnięte do gorącego dachu.

Dlaczego wiosna to najlepszy moment

Składając to w całość, idealny dzień produkcyjny jest jasny, ale chłodny: mocne słońce, niska temperatura, trochę wiatru i panele blisko swojej temperatury znamionowej. To opis wiosny, a nie pełni lata. Wiele europejskich instalacji bije swoje dzienne rekordy produkcji w kwietniu lub maju, a nie w lipcowym upale. Chłodne powietrze w połączeniu z wysokim kątem padania słońca to potężna kombinacja, a wczesną wiosną świeży śnieg na ziemi potrafi dodatkowo odbić światło na panele.

Co to znaczy dla prognozy

To właśnie tutaj prognoza oparta na fizyce odróżnia się od przepakowanej aplikacji pogodowej. “Bezchmurnie” nie znaczy “maksymalna produkcja”. Prognoza, która czyta tylko zachmurzenie, będzie systematycznie obiecywać za dużo w gorące dni, bo nigdy nie uwzględnia nagrzewania się ogniw.

Porządny model sam szacuje temperaturę ogniwa, z nasłonecznienia padającego na panel, temperatury powietrza i wiatru, a potem stosuje współczynnik temperaturowy, zanim poda liczbę. Dlatego Twoja prognoza na dzień z 35°C powinna, jak najbardziej słusznie, być niższa niż na równie słoneczny dzień z 18°C.

Co możesz, a czego nie możesz z tym zrobić

Z termodynamiką nie wygrasz, ale kilka rzeczy pomaga na marginesie. Zadbaj o przepływ powietrza za panelami, nie zabudowuj ich i nie pozwól, by szczelinę zapchały liście czy brud. Jeśli dopiero planujesz instalację, stelaż z lekkim odsunięciem i dobrą wentylacją będzie pracował chłodniej niż montaż płaski.

Najważniejsze jest jednak samo zrozumienie. Następnym razem, gdy nadejdzie fala upałów, a Twoja produkcja w południe będzie nieco niższa niż w chłodny wiosenny dzień, będziesz wiedział, że instalacja nie zawodzi. Robi dokładnie to, co mówi fizyka.