Wydajność systemów fotowoltaicznych
Każdego, kto zastanawia się nad instalacją fotowoltaiki, mogą dręczyć pytania związane z jej wydajnością. W końcu wszystkim zależy na tym, aby domowa elektrownia produkowała jak najwięcej prądu i dzięki temu była źródłem sporych oszczędności. Pomimo że bezpośrednio od producenta można dowiedzieć się, jaką dokładnie sprawność posiadają wybrane rodzaje paneli fotowoltaicznych, to sprawa ta nie jest jednak taka prosta. Dlatego, aby wiedzieć, czego się spodziewać po instalacji, warto poznać czynniki wpływające na jej wydajność i ewentualnie, w miarę możliwości, zminimalizować je – ponieważ sprawna instalacja produkuje więcej energii elektrycznej.
Sprawność – teoria i praktyka
Na początku warto uświadomić sobie, czym jest sprawność. Ten ogólny termin, konkretniej mówiąc – sprawność energetyczna, odnosi się do zdolności układu w przetwarzaniu jednego rodzaju energii w drugi. Im w większym stopniu odzyska się energię wtórną z pobranej, pierwotnej, tym wyższy stopień sprawności. W przypadku paneli fotowoltaicznych mowa o źródłowej energii promieni słonecznych w postaci fotonów docierających do powierzchni paneli oraz o wytworzonej, wtórnej energii elektrycznej. W przypadku paneli sprawność podawana przez producentów mieści się w przedziale od 14 do 22% i zależy przede wszystkim od rodzaju zastosowanej technologii. Tańsze, polikrystaliczne panele wykazują się niższym zakresem sprawności niż monokrystaliczne. Z tego też względu na dachach polskich domów coraz częściej spotkać się można z tym drugim rodzajem urządzeń.
Na jakiej podstawie jednak szacowana jest wspominana sprawność? Wyznacza się ją w standaryzowanych warunkach testowych. W takiej sytuacji temperatura otoczenia jest stała, tak samo jak nasłonecznienie. Z tego względu jest to parametr wskazujący raczej na szacowaną średnią, a nie gwarantowaną, minimalną wydajność urządzenia. Jak zatem te wartości mają się do rzeczywistości? Według takich danych instalacja o sprawności 1 kWp powinna wyprodukować w warunkach polskich około 1000 kWh. Jednakże powinno się brać pod uwagę jeszcze czynniki wpływające na obniżenie sprawności, a co za tym idzie, zmniejszenie ilości produkowanego prądu.
Główne czynniki obniżające wydajność
Zanim ktokolwiek zdecyduje się na założenie instalacji fotowoltaicznej, powinien poznać wszystkie możliwe przyczyny zmniejszenia sprawności paneli. Pozwoli to przede wszystkim na dokładne oszacowanie niezbędnej mocy układu oraz umożliwi odpowiednio wczesne zareagowanie na nagłe, niewyjaśnione zmniejszenie produkcji energii elektrycznej.
Każdy specjalista, zakładający instalację, powinien uprzedzić klienta zlecającego montaż paneli o naturalnym zjawisku obniżenia sprawności w pierwszym roku od rozpoczęcia użytkowania instalacji, który oscyluje w granicach 5% i jest to całkowicie normalne. Co najważniejsze, po kilku latach spadek ten zwalnia i utrzymuje się mniej więcej w przedziale od 0,3 do 0,5% rocznie. Wynika to z degradacji surowców i samego urządzenia.
Głównym czynnikiem wpływającym na wydajność instalacji fotowoltaicznej jest oczywiście pogoda, a dokładniej – aktualny stopień nasłonecznienia. Jednakże zaskakującym może okazać się fakt, że w gorące, letnie dni zbyt wysoka temperatura może chwilowo obniżać sprawność paneli nawet o 25%. Można stwierdzić zatem, że nie zawsze bezchmurne niebo w środku lata będzie najkorzystniejsze ze względu na wydajność. Za optymalną temperaturę pracy ogniw słonecznych przyjmuje się około 25°C, jednakże taka skala nie zawsze jest możliwa do osiągnięcia, głównie ze względu na zmienny klimat.
Oprócz warunków pogodowych istotną rolę wpływu na sprawność instalacji odgrywają także wszelkie zanieczyszczenia. Różnego rodzaju pyłki, liście, gałązki czy ślady pozostawione po owadach oraz ptakach są w stanie znacząco wpłynąć na ilość produkowanego prądu. Z tego względu należy co najmniej dwa razy do roku oczyścić panele z zalegających drobin i najlepiej umyć je specjalnych środkiem. Zależnie od lokalizacji paneli można to robić samodzielnie bądź zlecić zadanie ekipie zajmującej się tego rodzaju pracami.
Oprócz tych czynników warto wspomnieć też o odpowiednim kącie nachylenia paneli względem słońca, a także ich zacienieniu. Jednak uniknięcie ich wpływu na wydajność instalacji zależy od jej prawidłowego zaprojektowania z uwzględnieniem wszystkich warunków zewnętrznych, które mogłyby niekorzystnie wpływać na ilość produkowanej energii.
Warto zauważyć, że po uwzględnieniu wszystkich za i przeciw, założenie instalacji fotowoltaicznej naprawdę się opłaca. Pomimo spadku wydajności w pierwszych latach użytkowania, a także konieczności ich mycia, korzyści, jakie dają panele, przewyższają koszty ich założenia oraz obowiązki związane z ich konserwacją. Natomiast ewentualne spadki wydajności w małym zakresie są często normalnym zjawiskiem, a te znaczące czy pojawiające się nagle – warto konsultować ze specjalistami. Wszystko po to, aby instalacja służyła jak najdłużej.