Systemy fotowoltaiczne stają się coraz popularniejszym źródłem energii odnawialnej i nie bez powodu. Są wydajne, ekonomiczne i przyjazne dla środowiska. Jednak, jak wszystkie technologie, podlegają wpływowi środowiska, a jednym z kluczowych czynników wpływających na ich działanie jest temperatura.
Dlaczego temperatura ma wpływ na PV?
Zasada działania systemów fotowoltaicznych polega na wykorzystaniu efektu fotowoltaicznego, powstającego w wyniku świecenia światła na półprzewodnikach, do zamiany energii świetlnej bezpośrednio na energię elektryczną. Ogólnie rzecz biorąc, dobre warunki oświetleniowe w lecie rzeczywiście produkują więcej energii elektrycznej. Jednak ekstremalne upały to już inna historia.
Ze względu na charakterystykę temperaturową samego modułu, wzrost temperatury spowoduje utratę mocy wyjściowej. W lecie, gdy temperatura sięga 35-40°C, tylna strona modułu może osiągnąć 50-70°C, a temperatura złącza roboczego ogniw w module może nawet przekroczyć 80°C. Po przekroczeniu znamionowej temperatury pracy sprawność konwersji fotowoltaicznej proporcjonalnie maleje, co wpływa na sprawność wytwarzania energii.
Weźmy współczynnik temperatury mocy modułu PV 0,4%/°C jako przykład, moc szczytowa modułu w 25°C wynosi 300W, a następnie utrata mocy szczytowej w 80°C = 0,4%/°C * (80-25)°C = 22%, szczytowa moc wyjściowa = 300W * (1-22%) = 234W. Tak więc można zauważyć, że wzrost temperatury doprowadzi do poważnych strat mocy wyjściowej modułu, w innych warunkach pozostają bez zmian , co oznacza, że zostanie wygenerowane o 22% mniej prądu.
Oprócz utraty sprawności, temperatura wpływa również na długoterminową stabilność ogniwa PV. Wysoka temperatura może przyspieszyć degradację materiałów użytych w ogniwach, co skutkuje krótszą żywotnością systemu.
Jak temperatura wpływa na PV
1. powoduje zmniejszenie mocy wyjściowej modułów PV
Moduły PV mają na ogół trzy współczynniki temperaturowe: napięcie obwodu otwartego, moc szczytową i prąd zwarciowy. Gdy temperatura wzrasta, moc wyjściowa modułu PV maleje. Szczytowy współczynnik temperaturowy modułów PV wynosi mniej więcej od -0,38 do 0,44%/°C, czyli wraz ze wzrostem temperatury spada moc modułów PV. Teoretycznie na każdy stopień wzrostu temperatury moc elektrowni fotowoltaicznej maleje o około 0,44%.
W badaniach praktycznych wykazano, że ogniwa słoneczne z krzemu krystalicznego produkują około 20% więcej energii w temperaturze około 20 stopni niż w temperaturze 70 stopni. Innymi słowy, jeśli w miejscu, w którym zainstalowana jest instalacja PV panują przeciętne warunki świetlne, ale średnia roczna temperatura jest stosunkowo niska, jej moc jest znacznie wyższa niż w miejscach, gdzie światło jest zbyt silne, a temperatura zbyt wysoka.
2. wpływa na żywotność falownika i innych części.
W systemach PV moduły PV boją się ciepła, podobnie jak falownik. Falownik składa się z wielu elementów elektronicznych, a główne elementy podczas pracy wytwarzają ciepło. Wzrost temperatury ma duży wpływ na działanie elementów falownika, a temperatura otoczenia skrzynki zlewowej i falownika w warunkach wysokiej temperatury plus ciepło emitowane z pracy urządzeń jest znacznie wyższa niż temperatura zewnętrzna.
3. tworzenie się efektu gorących punktów wpływa na żywotność komponentów
Wysokie temperatury lokalne mogą powodować powstawanie gorących punktów, które mogą wpływać na żywotność modułu PV. Efekt gorącej plamy (link do wpisu na blogu o plamie grzewczej) w pewnym stopniu uszkodzi ogniwa słoneczne, z częścią energii generowanej przez ogniwa słoneczne ze światłem, prawdopodobnie zostaną zużyte przez zacienione komórki, a efekt gorącej plamy w elektrowniach PV bezpośrednio doprowadzi do 30% skrócenia żywotności modułów PV, co może spowodować awarię modułu w dłuższej perspektywie.
W sezonie wysokich temperatur moduły fotowoltaiczne są zacienione przez ptasie odchody, chwasty, liście itp. i są podatne na efekt gorącego punktu, kiedy to lokalna temperatura modułów fotowoltaicznych może osiągnąć ponad 100°C. Efekt gorącego punktu zmniejszy wydajność modułu PV, co spowoduje utratę mocy wyjściowej dla całego ciągu modułów PV.
Wniosek
Temperatura ma znaczący wpływ na wydajność i stabilność systemów fotowoltaicznych. Optymalna temperatura modułu do produkcji energii wynosi 24-25 stopni C. Mimo że promieniowanie słoneczne jest najlepsze w lipcu i sierpniu, produkcja energii nie jest najwyższa. Miesiącami o najwyższej produkcji energii dla domowych elektrowni fotowoltaicznych są kwiecień i maj.
Ważne jest, aby zarządzać tym efektem, aby zmaksymalizować produkcję energii i zapewnić długoterminową niezawodność systemu PV. Poprzez zrozumienie zależności pomiędzy temperaturą a wydajnością PV oraz podjęcie kroków w celu konserwacji systemów PV, można zoptymalizować wydajność i efektywność systemów PV, czyniąc je bardziej atrakcyjnym źródłem energii odnawialnej.
Jako producent modułów PV z 15-letnim doświadczeniem w branży, Maysun Solar posiada biura i magazyny w kilku krajach i nawiązał długoterminowe relacje z wieloma doskonałymi instalatorami. Zapraszamy do kontaktu z nami w celu uzyskania najnowszych wycen modułów lub zadania pytań związanych z PV.