Silné letní slunce vede mnohé k přesvědčení, že jde o nejlepší období pro solární výrobu. Citlivost FV modulů na teplotu je však často podceňována. Se stoupající teplotou klesá účinnost modulů a může se zkrátit i jejich životnost. Tento článek se zaměřuje na klíčové otázky týkající se provozu za vysokých teplot, porovnává tepelné vlastnosti hlavních technologií a nabízí doporučení pro výběr vhodných modulů v průmyslové a komerční sféře.
1. Jak vysoké teploty ovlivňují výkon fotovoltaických modulů?
Přestože letní intenzita slunečního záření roste, což je teoreticky výhodné pro výrobu, FV moduly jsou na teplotu velmi citlivé. Výkon klesá lineárně s růstem teploty – tento vztah popisuje teplotní koeficient, který se běžně pohybuje v rozmezí od -0,26 %/°C do -0,35 %/°C.
Příklad výpočtu:
Ztráta výkonu = teplotní koeficient × (provozní teplota modulu – 25 °C)
U modulu TOPCon při 65 °C:
-0,32 %/°C × (65 – 25) = 12,8 % ztráta výkonu
Další rizika způsobená teplem:
- Hot spot efekt: Pokud je část modulu zastíněna nebo znečištěna, může se lokální teplota vyšplhat nad 150 °C, což poškodí články, uvolní spoje nebo poškodí zapouzdřovací materiály. Životnost modulu se tím může zkrátit o 2–3 roky.
- PID efekt (potenciálem indukovaná degradace): Při vysoké teplotě a vlhkosti může docházet k migraci náboje uvnitř modulu, což snižuje výkon. I když jsou moderní moduly navrženy s ochranou proti PID, nekvalitní návrh či instalace může způsobit viditelný pokles výkonu.
Moduly PERC bez tepelné optimalizace po několika letech provozu za vysokých teplot degradují výrazně více než TOPCon.
Významný dopad pro komerční a průmyslové uživatele
Ve většině komerčních projektů vrchol výroby solární energie časově odpovídá špičkám spotřeby. Letní pokles výkonu nutí firmy více spoléhat na síťovou elektřinu. Zejména v zemích jako Itálie, Španělsko nebo jih Francie, kde jsou ceny elektřiny vysoké a podíl vlastní spotřeby značný, to vede k vyšším provozním nákladům a delší návratnosti investic.
Navýšení slunečního záření samo o sobě nestačí k vyrovnání ztrát způsobených teplem. Pochopení vlivu vysokých teplot je klíčem k výběru modulů s dobrou tepelnou odolností.
2. Rozdíly v účinnosti různých technologií za vysokých teplot
Tepelná odolnost modulů se výrazně liší podle použité technologie, což má přímý vliv na výkon během horkých dnů. Rozdíly se týkají teplotního koeficientu, struktury článků i reálné provozní účinnosti. Výběr správné technologie proto vyžaduje komplexní vyhodnocení.
(1) Moduly HJT
- Nejnižší teplotní koeficient: cca -0,243 %/°C. Při zvýšení teploty z 25 °C na 65 °C činí pokles výkonu pouze 9,72 %.
- Strukturní výhody článku: Technologie heteropřechodu využívá krystalický a amorfní křemík pro lepší absorpci širokého spektra světla, což je ideální pro jižní Evropu.
- Vyšší spolehlivost: Výroba při nízké teplotě a flexibilní konstrukce snižují riziko mikrotrhlin a zvyšují dlouhodobou stabilitu.
(2) Moduly TOPCon
- Střední teplotní koeficient: cca -0,32 %/°C, pokles výkonu 12,8 % mezi 25 °C a 65 °C. Výkon lepší než PERC, mírně horší než HJT.
- Strukturní výhody: Pasivace na obou stranách a zadní reflexní vrstva zlepšují přenos nosičů náboje, snižují tepelná poškození a prodlužují životnost.
- Výhodný poměr cena/výkon: Nižší cena než HJT, vhodné pro projekty s omezeným rozpočtem, které přesto vyžadují určitou tepelnou odolnost.
(3) Moduly IBC
- Vysoká účinnost, průměrná tepelná stabilita: Díky zadnímu kontaktu není přední strana zastíněna, což zvyšuje účinnost a estetiku. Koeficient cca -0,29 %/°C.
- Vhodné pro specifické aplikace: Díky estetice a konstrukci ideální pro komerční budovy a BIPV (fotovoltaika integrovaná do budov).
Porovnání výkonu tří typů modulů za vysokých teplot
Poznámka: Ztráta výkonu se vypočítá podle teplotního koeficientu, za předpokladu, že provozní teplota modulů stoupne ze 25°C (standardní testovací podmínky) na 65°C.
3. Případová studie: Skutečný výkon v horkých podmínkách
Na jihu Evropy, například v Itálii a Španělsku, dosahují moduly na střechách v létě teploty přes 60 °C. V takových podmínkách teplotní koeficient přímo ovlivňuje výnosy a ziskovost.
Graf níže ukazuje účinnost HJT, TOPCon a PERC během typického slunečného dne (8:00–17:00) s rostoucí teplotou.
Poznámka: Výpočty jsou založeny na lineárním modelu s referenční teplotou 25 °C při STC. Data dle platformy PVGIS (JRC, Evropská komise).
Shrnutí výsledků:
- HJT: nejnižší koeficient, stabilní výkon i při poledním horku, minimální výkyvy výstupu.
- TOPCon: rychlejší pokles účinnosti než HJT, ale lepší než PERC, zachovává si výkon většinu dne.
- PERC: největší citlivost na teplotu, výrazné ztráty výkonu mezi 11:00–15:00.
Simulace pro Sicílii – 90 dní (instalace 1 MW)
Na základě údajů PVGIS pro červen–srpen 2024:
- Denní průměrná intenzita: 7,5 kWh/m²·den
- Celkem za 90 dní: cca 675 kWh/m²
- Za předpokladu: PR = 0,80; provozní teplota 60–65 °C
- Účinnost HJT ≈ 96 %
- Účinnost TOPCon ≈ 91 %
- Rozdíl ve výrobě: cca 27 000 kWh
- Při PR = 0,85: až 28 700 kWh
- Úspora při ceně €0,20/kWh: €5 400–€5 740
Poznámka: Hodnoty jsou zjednodušeným výpočtem:
- Koeficient: HJT –0,24 %/°C, TOPCon –0,32 %/°C
- PR ≈ 0,80
- Teplota: 60–65 °C
Reálné výsledky se mohou lišit dle technického listu a měření.
Srovnávací analýza:
Při kolísání denního ozáření v rozmezí 6,5–8,5 kWh/m²·den nebo odchylce PR o ±0,05 zůstává rozsah úspor stabilní mezi €4 500 a €6 000.
Rozdíl účinnosti 4–5 % za den může přinést přibližně 12–14 % navýšení letní výroby.
Závěr:
Moduly HJT nabízejí v prostředí s vysokými teplotami výraznou a měřitelnou výhodu v dlouhodobé návratnosti. Jsou ideální volbou pro firmy, které usilují o stabilní peněžní toky a vysoký podíl vlastní spotřeby.
Ekonomická analýza: Vyplatí se investice do vysoce výkonných fotovoltaických modulů?
Při výběru FV modulů nestačí hodnotit pouze teplotní koeficient. Firmy více zajímá, zda se tyto technické rozdíly skutečně promítnou do ekonomického výnosu.
- Rozdíly v nákladech
Moduly HJT mají složitější výrobní proces a vyžadují pokročilejší technologické vybavení, což vede k vyšším nákladům na watt ve srovnání s moduly TOPCon. Přestože počáteční investice bývá vyšší, jejich vynikající výkon při vysokých teplotách a nízká degradace zajišťují vyšší a stabilnější výnosy v dlouhodobém horizontu. - Návratnost investice
Moduly TOPCon vynikají poměrem cena/výkon a jsou vhodné pro projekty s omezeným rozpočtem nebo pro firmy, které kladou důraz na rychlejší návratnost investice. I když jejich výkon v extrémním horku mírně zaostává za HJT, díky kvalitnímu návrhu systému a správě lze dosáhnout stabilní návratnosti. - Doporučení pro použití
▸ V oblastech s vysokými teplotami a intenzivním slunečním zářením, nebo u projektů, kde je klíčová stabilita výkonu a pokrytí špiček spotřeby, se doporučuje upřednostnit moduly HJT;
▸ Projekty s omezeným počátečním rozpočtem a cílem dosažení vyšší návratnosti ve střednědobém horizontu by měly zvážit TOPCon jako efektivní řešení;
▸ Pokud projekt zahrnuje architektonickou integraci, požadavky na estetiku nebo použití v rámci BIPV, jsou moduly IBC díky konstrukci bez předních sběrnic a přizpůsobitelné struktuře rovněž vhodnou volbou.
4. Jak vybrat nejvhodnější modul podle požadavků?
Rozdíly v výkonu různých technologií modulů za vysokých teplot jsou již poměrně jasné. Ve skutečných projektech však zůstává pro mnoho podniků nejasné, jak proměnit prostředí, zdroje a finanční strukturu v konkrétní výběrové parametry. Tato část vychází ze čtyř typických hledisek a nabízí cílené rozhodovací cesty pro komerční a průmyslové uživatele.
V horkých oblastech upřednostnit tepelnou stabilitu
Pokud je projekt realizován v jižní Itálii, středním Španělsku nebo jižní Francii, kde provozní teplota modulů v létě trvale přesahuje 60 ℃, je třeba přednostně zvolit moduly s nižším teplotním koeficientem, aby se předešlo výrazné degradaci výkonu během období špičkové zátěže. Moduly jako HJT s vyšší tepelnou stabilitou mají v těchto podmínkách jasnou výhodu. Naproti tomu v mírném klimatu střední a severní Evropy (např. severní Německo, Rakousko, Polsko) umožní TOPCon lépe vyvážit náklady a výkon.
Při omezeném střešním prostoru upřednostnit účinnost na jednotku
V aplikacích s omezeným prostorem na střeše (např. továrny, skladové areály) přímo rozhoduje výroba energie na m² o velikosti systému a horní hranici investičního výnosu. Takové projekty jsou vhodnější pro moduly s vysokou účinností přeměny a nízkými ztrátami při zahřátí, jako jsou HJT nebo IBC. Naopak u projektů s dostatkem plochy (střechy nebo pozemky), kde je cílem primárně řídit systémové náklady, lze dát přednost TOPCon, aby bylo dosaženo lepší návratnosti investice.
Přizpůsobit výkon modulu finanční struktuře projektu
Finanční struktura projektu určuje požadovanou dobu návratnosti a stabilitu peněžních toků. Pokud má projekt delší dobu trvání a výnosový model závisí na dlouhodobém stabilním výstupu (např. kombinace prodeje a vlastní spotřeby), pak je HJT díky své nízké degradaci a vysoké konzistenci výkonu lépe přizpůsoben. Pokud je cílem omezit počáteční investice a dosáhnout návratnosti během 3–5 let, TOPCon může v oblastech se středními až vyššími teplotami přinést stabilní výnos.
Zaměřit se na správu systému a požadavky na konzistenci výroby
U projektů s dlouhou životností a přísnou kontrolou nákladů na údržbu (např. projekty s centralizovaným řízením více lokalit) se doporučuje upřednostnit moduly s nízkou degradací, jako jsou HJT nebo IBC, aby se zvýšila konzistence výroby systému a stabilita propojení s inteligentními systémy řízení, čímž se sníží provozní rizika.
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
Evropská komise, Společné výzkumné středisko (JRC) — Fotovoltaický geografický informační systém (PVGIS)
https://joint-research-centre.ec.europa.eu/photovoltaic-geographical-information-system-pvgis_en
Fraunhofer Institute for Solar Energy Systems ISE — Testování výkonu fotovoltaických modulů a teplotní koeficienty
https://www.ise.fraunhofer.de/en/business-areas/pv-systems.html
Skupina Světové banky — Global Solar Atlas
https://globalsolaratlas.info/
Evropská komise — Směrnice o obnovitelných zdrojích energie a pobídky členských států
https://energy.ec.europa.eu/topics/renewable-energy/renewable-energy-directive_en
Mezinárodní agentura pro obnovitelné zdroje energie (IRENA) — Technologie solární energie a trendy nákladů
https://www.irena.org/publications/2020/Jun/Solar-PV
Může se vám také líbit: