Horúčavy dusia výkon slovenskej fotovoltiky. Z 10 kWp ti môže za jasného dňa zmiznúť až 1,6 kW

Na rozpálenej slovenskej streche nemusí mať fotovoltický panel 35 °C len preto, že takúto teplotu ukazuje predpoveď počasia. Pri silnom slnečnom žiarení sa jeho články môžu zahriať na 60 až 70 °C. Bežná 10 kWp elektráreň potom môže iba vplyvom teploty prísť približne o 1,2 až 1,6 kW okamžitého výkonu.

Neznamená to, že fotovoltika v lete nefunguje. Dlhé dni a vysoká intenzita žiarenia jej stále zabezpečujú silnú výrobu. Horúčava však vysvetľuje, prečo elektráreň počas jasného júlového popoludnia nemusí dosiahnuť číslo uvedené na faktúre, hoci panely nič netieni a na oblohe nie je jediný oblak.

Desať kilowattov neznamená desať kilowattov za každých podmienok

Menovitý výkon panela sa určuje pri štandardných testovacích podmienkach, známych ako STC. Výrobca pri nich počíta s intenzitou žiarenia 1 000 W/m², teplotou solárnych článkov 25 °C a presne definovaným spektrom svetla.

Hodnota 25 °C sa teda nevzťahuje na teplotu vzduchu. Rozhodujúca je teplota článkov uzavretých v samotnom module. Panel vystavený priamemu slnku býva podstatne teplejší než okolité prostredie.

Výkon so stúpajúcou teplotou klesá najmä pre pokles pracovného napätia článkov. Zmenu opisuje teplotný koeficient maximálneho výkonu, ktorý výrobca uvádza v technickom liste ako „Temperature Coefficient of Pmax“.

Na výpočet sme použili koeficient –0,35 % na každý stupeň Celzia nad 25 °C. Zodpovedá napríklad hodnote, ktorú JinkoSolar uvádza pri staršej P-type technológii. Novšie N-type panely môžu dosahovať približne –0,29 %, pri najnovších modeloch sa objavujú aj hodnoty okolo –0,26 %.

Ide o výkonovú stratu spôsobenú výhradne teplotou. Nezahŕňa slabšie žiarenie, straty meniča a kabeláže, tienenie, rozdiely medzi panelmi ani znečistenie.

Pri 70 °C zmizne takmer šestina výkonu

Prvá tabuľka ukazuje základný model pri nezmenenom žiarení 1 000 W/m². Takáto intenzita sa však nevyskytuje počas celého dňa, preto čísla nemožno zamieňať s dennou alebo ročnou výrobou.

Už pri teplote článkov 45 °C stráca modelová elektráreň sedem percent výkonu. Pri 60 °C ide o 12,25 % a pri 70 °C o 15,75 %. Desaťkilowattová zostava tak pri rovnakom dopadajúcom žiarení nepríde o desiatky wattov, ale približne o 1 575 W.

Za jednu hodinu, počas ktorej by žiarenie aj teplota zostali nezmenené, by rozdiel predstavoval 1,575 kWh. Päť takých hodín by znamenalo 7,875 kWh, no takýto prepočet je iba ilustráciou. Intenzita slnečného žiarenia aj teplota modulu sa počas dňa neustále menia.

ChatGPT

Práve preto nemožno tvrdiť, že panel s maximálnou tepelnou stratou 15,75 % vyrobí za celý letný deň o 15,75 % menej energie. Najvyššia teplota trvá iba časť dňa a ráno či večer je nižšie aj samotné žiarenie.

Väčšia elektráreň stratí viac wattov, percento zostáva rovnaké

Teplotný koeficient sa uplatňuje na každý panel. Dve elektrárne s rovnakou technológiou preto pri rovnakej teplote stratia rovnaké percento výkonu, ale nie rovnaký počet wattov.

Majiteľ 5 kWp systému by pri teplote článkov 60 °C a plnom referenčnom žiarení namiesto 5 kW dostal približne 4,39 kW jednosmerného výkonu. Sedemkilowattová elektráreň by dosiahla 6,14 kW a 10 kWp systém približne 8,78 kW.

Ani tieto čísla ešte nemožno priamo porovnať s údajom na displeji meniča. Tabuľka počíta výkon panelov na DC strane. Výstup do domácnosti ovplyvňuje účinnosť meniča, jeho nastavený limit, napätie jednotlivých reťazcov aj vlastná spotreba systému.

K poklesu sa môžu pridať nečistoty, peľ, vtáčí trus alebo lokálne zatienenie. Tomuto samostatnému problému sme sa venovali v článku o tom, ako nenápadný faktor dusí výkon solárnych panelov.

Nie každý panel stráca v horúčave rovnako

Koeficient –0,35 %/°C nemožno automaticky použiť na každú slovenskú strechu. Rozhodujúci je údaj v technickom liste konkrétneho modelu.

Rozdiel medzi panelmi je pri miernom zahriatí malý, no s rastúcou teplotou sa zväčšuje.

Pri 70 °C zostane panelu s koeficientom –0,26 % približne 88,3 % nominálneho výkonu. Model s koeficientom –0,40 % klesne na 82 %. Na 10 kWp elektrárni ide za rovnakých podmienok o rozdiel 630 W.

Teplotný koeficient preto patrí medzi parametre, ktoré sa oplatí porovnať pri nákupe. Samotný vyšší menovitý výkon ešte nezaručuje, že panel bude lepší aj na horúcej streche.

Vzduch pod panelom dokáže zachrániť stovky wattov

Teplotu modulov neurčuje iba teplota vzduchu. Rozhoduje intenzita žiarenia, vietor a spôsob montáže. Panel na otvorenej konštrukcii sa môže ochladzovať z prednej aj zadnej strany. Modul umiestnený blízko krytiny alebo integrovaný do strechy odvádza teplo horšie.

Spoločné výskumné centrum Európskej komisie používa pre voľne stojace kremíkové moduly koeficienty U₀ = 26,9 a U₁ = 6,2. Pre strešné a do budovy integrované moduly počíta s hodnotami U₀ = 20 a U₁ = 3,2

Pri teplote vzduchu 35 °C a vetre 1 m/s vychádza tento model nasledovne:

Pri žiarení 1 000 W/m² predstavuje rozdiel medzi modelovanými spôsobmi montáže približne 452 W na 10 kWp elektrárni. Pri 800 W/m² ide približne o 289 W.

Posledný stĺpec už zahŕňa aj intenzitu žiarenia. Preto pri 800 W/m² nezačína elektráreň na úrovni 10 kW, ale na 8 kW, ktoré sa následne znížia o teplotnú stratu.

PVGIS spája strešnú montáž a stavebne integrovanú fotovoltiku do jednej kategórie. Tabuľka preto nehovorí, že každý panel nad krytinou dosiahne presne 78,1 °C. Ukazuje smer a možnú veľkosť rozdielu. Skutočný výsledok ovplyvní medzera pod modulom, sklon strechy, typ krytiny, vietor, farba povrchu aj konštrukcia panela.

ChatGPT (úprava redakcie)

Dodatočné zväčšovanie medzery pod existujúcimi panelmi nie je vhodná domáca úprava. Montáž musí rešpektovať zaťaženie vetrom, požiarnu bezpečnosť a pokyny výrobcu konštrukcie. Vetranie treba riešiť pri návrhu systému.

Horúci panel nemusí znamenať slabý deň

Najvyšší okamžitý výkon sa často neobjaví počas najteplejšieho júlového popoludnia, ale za chladnejšieho slnečného počasia. Nízka teplota článkov môže výkon zdvihnúť nad hodnotu nameranú pri 25 °C, pokiaľ je dostatočne silné žiarenie a systém nenarazí na limit meniča. Práve tento jav vysvetľuje aj náš článok o tom, prečo môžu solárne panely na Slovensku krátkodobo prekročiť 100 % výkonu.

Horúčava však automaticky nerobí z leta slabé výrobné obdobie. Letné mesiace prinášajú viac slnečného žiarenia a dlhšie dni, čo teplotnú nevýhodu spravidla preváži. Naopak, fotovoltika môže byť účinná aj v zime, no jej dennú výrobu obmedzuje krátky deň, poloha Slnka, oblačnosť a prípadný sneh.

Majiteľ by preto nemal posudzovať poruchu iba podľa toho, že elektráreň počas horúčavy nedosiahla nominálny výkon. Podozrivý je skôr náhly rozdiel medzi podobnými dňami, výrazný prepad jedného reťazca alebo dlhodobá odchýlka od bežnej výroby systému.

Najpresnejší domáci výpočet vznikne až po dosadení troch údajov: skutočného teplotného koeficientu panelov, intenzity žiarenia a teploty článkov. Bez nich zostáva údaj 5, 7 či 10 kWp iba laboratórnym menom elektrárne, nie sľubom výkonu na rozpálenej streche.

Čítajte viac z kategórie: Novinky