1. Silné slunce neznamená vždy vysoký výkon
Intenzita slunečního záření a teplota panelů jsou dva klíčové faktory, které ovlivňují výstupní výkon fotovoltaického systému.
Ačkoli jsou v létě delší dny a vyšší sluneční záření, zvýšená teplota okolí způsobuje výrazné zvýšení teploty panelů, což vede ke snížení účinnosti.
Při vysokém letním záření může teplota povrchu panelů na střeše dosahovat 65–75 °C, což je výrazně více než standardní testovací podmínky (25 °C). Většina křemíkových panelů ztrácí přibližně 0,3 %–0,35 % výkonu na každý 1°C zvýšení teploty.
To znamená, že i když jsou v létě velmi dobré solární podmínky, nárůst teploty panelů vede ke snížení výkonu, což přímo ovlivňuje celkovou výrobu energie. Například v oblastech s vysokými teplotami je okamžitý výkon na kilowatt během poledních hodin v létě často nižší než při stejné úrovni záření na jaře nebo na podzim. To vysvětluje, proč silné slunce automaticky neznamená vysokou výrobu.
2. Teplotní koeficient určuje rozdíly ve výrobě
Pokles výkonu fotovoltaických panelů při vysokých teplotách je způsoben především jejich elektrickou citlivostí na teplotu. Tento vliv se obvykle vyjadřuje pomocí teplotního koeficientu výkonu (%/°C), který udává procentuální pokles maximálního výkonu na každý 1°C zvýšení teploty.
Čím nižší je hodnota teplotního koeficientu, tím lépe panel odolává vysokým teplotám a tím menší jsou ztráty výkonu v horkém prostředí.
V podmínkách vysokého slunečního záření během léta na jihu Evropy teplota povrchu panelů často přesahuje 65–70 °C, což představuje nárůst teploty o 35–45 °C oproti standardním testovacím podmínkám (25 °C).
Při nárůstu teploty o 40 °C je ztráta výkonu následující:
- U PERC: –0,34 × 40 = –13,6 %
- U HJT: –0,24 × 40 = –9,6 %
Při stejné provozní teplotě je okamžitý rozdíl ve výkonu mezi těmito dvěma technologiemi přibližně 4 %.
Podle simulací PVsyst a měření v reálném provozu na jihu Evropy se roční rozdíl ve výrobě mezi panely HJT a PERC v horkých oblastech obvykle pohybuje mezi 3 % a 6 %. Při průměrné roční výrobě 1 500 kWh/kWp odpovídá roční dodatečný zisk přibližně 45–90 kWh/kWp, což se přímo promítá do kalkulace LCOE a finančních modelů návratnosti projektu.
Teplotní koeficient má také vliv na návrh elektrické části systému a správné dimenzování měničů. U projektů zaměřených na vlastní spotřebu nebo stabilní výnosy může podcenění ztrát výkonu způsobených zvýšenou teplotou vést k podhodnocení skutečné výrobní kapacity, což negativně ovlivní predikci výnosů i správnost technického návrhu.
3. Konstrukční design ovlivňuje odolnost vůči teplu
Konstrukce fotovoltaických panelů přímo ovlivňuje jejich tepelnou stabilitu a provozní účinnost v podmínkách vysokých teplot. Materiály použití pro laminaci, vodivá struktura a rovnoměrnost tepelného pole jsou hlavními faktory, které určují tepelnou odolnost panelu. Tyto rozdíly se výrazně projevují zejména při vysokém zatížení a intenzivním slunečním záření v létě.
Materiály použití pro laminaci jsou klíčovým faktorem ovlivňujícím schopnost odvádět teplo.
Panely s jednoduchým sklem jsou díky vyzrálé výrobní technologii, nízké hmotnosti a dobrému poměru ceny a výkonu stále široce používány ve střední Evropě a v mírném klimatu, kde zajišťují stabilní provozní výkon. Nicméně polymerové zadní folie (např. TPT nebo PPE), běžně používané u těchto panelů, mají nízkou tepelnou vodivost pouze 0,2–0,3 W/m·K, což omezuje schopnost odvodu tepla při vysokých provozních teplotách.
Oproti tomu panely s dvojitým sklem používají kalené sklo i na zadní straně, což zvyšuje tepelnou vodivost na 1,0–1,4 W/m·K a umožňuje efektivnější vedení a odvod tepla. Praktická měření ukazují, že při vysokém záření a omezeném proudění vzduchu může být provozní teplota panelů s dvojitým sklem o 2–3°C nižší. U panelů s teplotním koeficientem –0,3%/°C to znamená dodatečnou výhodu výkonu přibližně 0,6%–0,9%, což je zvláště významné v jižní Evropě a v oblastech Středomoří.
Rozdíly ve vodivé struktuře rovněž ovlivňují rovnoměrnost tepelného rozložení.
Standardní panely s hliníkovým rámem využívají přední sběrné vodiče (busbary) pro elektrickou vodivost. V případě částečného zastínění, mikrotrhlin nebo vad ve svařování mohou vznikat horká místa (hotspoty) v oblastech s vysokou hustotou busbarů, což vede k lokálnímu nárůstu teploty.
Naopak panely s vodivými prvky na zadní straně, technologií back-contact nebo s jemně rozdělenými sběrnicemi vykazují menší teplotní rozdíl na povrchu (ΔT), což pomáhá potlačit tepelnou koncentraci a kolísání účinnosti. Praktická měření ukazují, že panely s optimalizovaným tepelným polem mají ΔT nižší o 1,5–2°C, což zajišťuje stabilnější výkon v podmínkách vysoké teploty.
Konstrukční design hraje klíčovou roli také při uvolňování mechanického napětí, kompenzaci tepelné roztažnosti a zpomalování stárnutí materiálů.
Testy zrychleného stárnutí (85°C / 85% RH po dobu 2000 hodin) ukazují, že panely s dvojitým sklem mají obvykle degradaci výkonu nižší než 2 %, zatímco některé panely s jednoduchým sklem dosahují degradace 3–4 %. Nicméně kvůli vyšší hmotnosti vyžaduje konstrukce s dvojitým sklem vyšší nosnost střechy a specifické instalační postupy. U projektů na střechách s nízkým zatížením je nutné pečlivě zvážit rovnováhu mezi strukturální vhodností a přínosem v oblasti výkonu.
4. Vysoké teploty umocňují technologické rozdíly
Za standardních testovacích podmínek (STC) nejsou technologické rozdíly mezi jednotlivými typy fotovoltaických panelů příliš výrazné. V prostředí s trvale vysokými teplotami se však tyto rozdíly postupně kumulují a přetvářejí se do měřitelných odchylek ve výstupu systému a v modelech ekonomické návratnosti.
Při provozní teplotě 65 °C způsobuje rozdíl teplotního koeficientu mezi technologiemi PERC a HJT (0,10 %/°C) denní rozdíl ve výrobě přibližně 3–4 %. Pokud období vysokých teplot tvoří přibližně jednu třetinu ročního provozního času, roční rozdíl ve výrobě může dosahovat 2–3 %, což přímo ovlivňuje kalkulace LCOE i finanční modely návratnosti.
Za podmínek vysokých teplot a silného slunečního záření má konstrukce panelu významný vliv na účinnost odvodu tepla i rychlost stárnutí. Panely s dvojitým sklem mají díky vyšší tepelné vodivosti a symetrické laminaci výhodu ve vyšší tepelné stabilitě.
Testy zrychleného stárnutí (85 °C / 85 % relativní vlhkosti) ukazují, že panely s dvojitým sklem vykazují obvykle degradaci výkonu nižší než 2 %, zatímco některé panely s jednoduchým sklem dosahují 3–4 %. Skutečné rozdíly však závisí na použitých materiálech a výrobních procesech. Volba vhodné technologie by proto měla vždy zohledňovat teplotní podmínky, požadavky na zatížení a plánovanou životnost projektu.
Vysoké teploty zároveň urychlují vznik hotspotů, šíření mikrotrhlin a tepelnou únavu v místech pájení. Pokud konstrukční návrh dostatečně nezohledňuje rozložení tepla a rezervu vůči mechanickému namáhání, stávají se okraje laminace zónami akumulace tepelného stresu, což snižuje konstrukční stabilitu panelu a zvyšuje frekvenci potřebné údržby.
Na trzích s vysokými teplotami, jako je jižní Evropa, musí být zvýšení provozní teploty považováno za klíčovou proměnnou při hodnocení vhodnosti technologie. Schopnost panelů udržet výkon při vysokých teplotách, rovnoměrnost tepelného pole a tepelná odolnost použitých materiálů musí být zásadními kritérii již v projektové fázi.
Od roku 2008 se Maysun Solar věnuje výrobě vysoce kvalitních fotovoltaických modulů. Naše nabídka solárních panelů, včetně IBC, HJT, TOPCon a balkonových solárních elektráren, je vyráběna s využitím pokročilé technologie a nabízí vynikající výkon a garantovanou kvalitu. Maysun Solar úspěšně založil kanceláře a sklady v mnoha zemích a navázal dlouhodobá partnerství s nejlepšími instalačními firmami! Pro nejnovější cenové nabídky na solární panely nebo jakékoli dotazy ohledně fotovoltaiky nás kontaktujte. Jsme odhodláni vám sloužit a naše produkty nabízejí zaručenou spolehlivost.
Reference
Fraunhofer ISE. (2024). Photovoltaics Report. Fraunhofer Institute for Solar Energy Systems ISE. https://www.ise.fraunhofer.de/en/publications/studies/photovoltaics-report.html
NREL. (2020). Temperature Coefficients for PV Modules. National Renewable Energy Laboratory. https://www.nrel.gov/docs/fy20osti/76876.pdf
PVsyst SA. (2023). PVsyst Software Documentation – Thermal Behavior of PV Modules. https://www.pvsyst.com/help/thermal_behavior.htm
Může se vám také líbit: