Jak wiemy do produkcji prądu z ogniw słonecznych potrzebne jest światło. Nawet w pochmurne dni, fotowoltaika radzi sobie dobrze z jego produkcją. Oczywiście w długie, słoncze dni wydajność instalacji fotowoltaicznej jest lepsza. W miesiącach zimowych dni są krótsze, toteż energii jest relatywnie mniej. Jednak zdarzają się też piękne, bezchmurne, zimowe dni. Biorąc pod uwagę średnią godzin nasłonecznienia w Polsce w roku, otrzymujemy uzysk 1000 kWh rocznie z jednego kilowata mocy elektrowni słonecznej(ok 5 m2).

Co wpływa na wydajność instalacji fotowoltaicznej

Omówimy sobie najpierw co właściwie wpływa na wydajność naszej instalacji.

Szacuje się, że każdy 1kWp korzystnie zamontowanej instalacji fotowoltaicznej powinien w Polsce produkować około 1000 kWh rocznie.

W praktyce zależy to jednak od wielu czynników zewnętrznych. Jakich?

Nasłonecznienie

Pierwsze niezwykle ważne kryterium decydujące o wydajności fotowoltaiki w ciągu roku, to tzw. nasłonecznienie. Jest to wartość mocy promieniowania słonecznego w danym czasie i na danej powierzchni.

Średnie roczne nasłonecznienie w Polsce wynosi około 1000 kW/m2. To wartość w zupełności wystarczająca, aby cieszyć się z efektywnej pracy instalacji fotowoltaicznej. 

Kąt nachylenia i kierunek względem stron świata

Nachylenie i orientacja dachu w znacznym stopniu wpływa na ilość promieni słonecznych docierających do paneli. Szczególnie ważna jest tu orientacja. Instalacja fotowoltaiczna najwięcej produkuje prądu w okresie wiosenno-letnim. Dlatego też moduły fotowoltaiczne powinny zostać skierowane na południe i pochylone do płaszczyzny poziomej pod kątem ok. 30-35°. Instalacja skierowana na wschód lub zachód nie jest wykluczona. Jednak musi być większa (i droższa), by generowała tę samą moc.

Moc i sprawność modułów

Aby instalacja służyła przez lata i była jak najbardziej wydajna, weź pod uwagę sprawność modułu, jego moc oraz jej roczny spadek. 

Sprawność fotowoltaiki określa, ile procent otrzymanej energii słonecznej zostanie przekształcona w elektryczną w warunkach testowych STC. Powinna ona uwzględniać powierzchnię całego modułu wraz z jego ramką.

Sprawność seryjnie produkowanych paneli polikrystalicznych wynosi mniej więcej 16-18%. Najlepsze monokrystaliczne osiągają 20,5%. Natomiast amerykański SunPower produkuje seryjnie panele przekraczające 22%.

Moc w punkcie MPP

Jest to moc w punkcie mocy maksymalnej uzyskiwana przez moduły fotowoltaiczne w optymalnych warunkach nasłonecznienia. Standardowe warunki (Standard Test Conditions – STC), w których sprawdzane są właściwości paneli fotowoltaicznych, to temperatura 25 stopni Celsjusza oraz nasłonecznienie 1000 W/m2.

Moc paneli w NMOT/NCOT

Coraz częściej producenci podają w kartach produktu współczynnik NMOT czyli (Nominal Module/Cell Operating Temperature). To znaczy, że moduły były testowane w warunkach pracy zbliżonych do rzeczywistych. Przy natężeniu promieniowania słonecznego 800 W/m², prędkości wiatru 1 m/s, temperatury otoczenia 20°C. Im wyższa jest moc w NOCT tym lepiej.

Spadek mocy

Ogniwa wraz z upływem czasu starzeją się, a ich efektywność energetyczna spada. Średni maksymalny spadek mocy to ok. 0,5-0,7 % rocznie. W pierwszych latach użytkowania jest on najwyższy i może osiągnąć około 3%. Z upływem lat maleje. Każdy z modułów posiada indywidualną charakterystykę spadku mocy nominalnej wraz z upływem lat.

Tempo utraty mocy wyjściowej jest określane przez 25-letnią gwarancję sprawności. Wszyscy producenci powinni ją zapewnić swoim klientom. Najczęściej po tym okresie moc wyjściowa modułu jest deklarowana na 80% jego mocy początkowej.

Zacienienie instalacji fotowoltaicznej

Zacienienie to jeden z głównych problemów stojących na przeszkodzie efektywnej pracy instalacji fotowoltaicznej. Nawet jeśli tylko jedno z ogniw jest zacienione, wpływa to na efektywność całości modułu. W przypadku paneli połączonych szeregowo przekłada się to bezpośrednio na wydajność całej instalacji. Dzieje się tak ponieważ reszta modułów “dopasowuje się” do elementu pracującego najgorzej. Jeśli w danych warunkach występuje ryzyko zacienienia, istnieje także możliwość włączenia do instalacji tzw. optymalizatorów mocy np. SolarEdge. Dzięki nim wydajność każdego z modułów jest niezależna. Dlatego mniej efektywny (bo np. chwilowo zacieniony) moduł nie obniży całkowitej mocy instalacji.

Wykres rocznej wydajności instalacji fotowoltaicznej

Wykres wydajności instalacji fotowoltaicznej.

Instalacja fotowoltaiczna  o mocy 4.69kWp wyprodukowała w całym 2020 roku: 4 610 kWh energii elektrycznej. Co oznacza, że na 1 kWp mocy zainstalowanej wyprodukowała 982.9 kWh energii elektrycznej.

Najwięcej energii elektrycznej ze słońca instalacja wyprodukowała w okresie od marca do września. Stanowi to około 80% produkcji rocznej, w pozostałych miesiącach około 20%.

Pamiętajmy, że sposób rozliczania się z zakładem energetycznym pozwala na magazynowanie nadwyżek energii w sieci latem i odbiór ich w miesiącach zimowych. Możemy w ten sposób zniwelować nieco gorsze wyniki produkcji prądu w zimie. Dzięki temu możemy zbilansować nasze zapotrzebowanie na energie z produkcją instalacji fotowoltaicznej w okresie całorocznym i zredukować rachunki za prąd do abonamentu i opłat stałych.

Podsumowanie

Wydajność instalacji fotowoltaicznej zależy od wielu czynników zewnętrznych. Są to miedzy innymi:

  • nasłonecznienie
  • sposób zamontowania modułów
  • ich ilość
  • sprawność oraz moc

Instalacja fotowoltaiczna produkuje najwięcej prądu w okresie wiosenno – letnim. Zatem w polskiej szerokości geograficznej moduły fotowoltaiczne powinny zostać skierowane na południe i pochylone do płaszczyzny poziomej pod kątem ok. 30-35°.