Nominalne, a rzeczywiste warunki pracy panelu fotowoltaicznego
Nominalna moc paneli fotowoltaicznych jest określana w tzw. warunkach standardowych STC, czyli przy promieniowaniu słonecznym 1000 W/m² i temperaturze panelu 25°C. Jednak takie warunki pracy w naszym klimacie mogą występować jedynie sporadycznie i w nielicznych lokalizacjach. Maksymalne chwilowe promieniowanie słoneczne w Polsce nie przekracza zwykle 800-900 W/m² w okresie letnim. Wartości wyższe niż 1000 W/m² zdarzają się w pasie nadmorskim lub wysoko w górach (obserwatorium meteorologiczne na Kasprowych Wierchu).
Z kolei temperatura panelu 25°C przyjmowana w warunkach standardowych STC, różni się najczęściej od temperatury jaką uzyskuje panel w rzeczywistych warunkach pracy. Przy wysokim promieniowaniu słonecznym i towarzyszącej mu zwykle wysokiej temperaturze zewnętrznej, temperatura panelu wynosi od 50 do nawet 80°C. Jest to zależne także od ruchu powietrza i odległości panelu od połaci dachu (grubość szczeliny powietrznej).
Wydajność paneli fotowoltaicznych w rzeczywistych warunkach eksploatacji
W rzeczywistych warunkach eksploatacji, nawet przy wysokim promieniowaniu słonecznym równym 1000 W/m², wydajność panelu fotowoltaicznego będzie niższa od nominalnej (dla warunków STC). Wraz ze wzrostem temperatury panelu obniża się napięcie jego pracy (Voc) i w efekcie obniża moc (Pmax). Przykładowo dla temperatury panelu rzędu 70 °C (przy 1000 W/m²) moc Pmax obniży się do około 80% mocy nominalnej panelu. Jeśli była ona deklarowana np. jako 340 Wp, to w opisanych warunkach rzeczywistych, moc panelu wyniesie ok. 272 W.
Jaką wydajność uzyskuje instalacja fotowoltaiczna?
W najczęściej oferowanych na rynku zestawach fotowoltaicznych, moc nominalna paneli jest równa, a czasem niższa niż moc wyjściowa inwertera. Skutkiem tego jest niższa od nominalnej moc na wyjściu z inwertera z powodu opisanej wcześniej niższej od nominalnej mocy paneli i dodatkowo z powodu obniżenia sprawności pracy inwertera.
Jeżeli przyjmie się za korzystne realne warunki pracy promieniowanie na poziomie 800 - 900 W/m² to panel o mocy nominalnej 340 Wp będzie osiągał moc rzędu 286-320 W (przy 25°C). Z uwzględnieniem niekorzystnego wpływu temperatury roboczej, moc ta będzie szacowana już na około 266-280 W. Jeżeli zestaw fotowoltaiczny składa się z 9 paneli o mocy 340 Wp, to nominalnie posiada on moc 3060 Wp. Jednak maksymalna moc zestawu w warunkach rzeczywistych powinna wynosić około 2400-2500 W.
Dlaczego warto zwiększyć dobieraną moc paneli fotowoltaicznych?
Zwiększona moc paneli fotowoltaicznych, np. 3,6 kWp we współpracy z inwerterem o nominalnej mocy wyjściowej 3,0 kW, będzie w stanie utrzymać zakładaną w projekcie rzeczywistą moc 3,0 kW przez dłuższy okres dnia.
Przewymiarowanie mocy paneli fotowoltaicznych
Aby zapewnić w korzystnych warunkach eksploatacyjnych rzeczywistą moc zestawu fotowoltaicznego na poziomie takim jak jest to deklarowane jako nominalne, konieczne jest zwiększenie ilości paneli w zestawie. Ogólnie przyjmuje się, że zwiększenie mocy nominalnej paneli może wynosić 20%. Nie spowoduje to „przeciążenia” inwertera, a wręcz przeciwnie korzystnie wpłynie na utrzymanie przez niego wysokiej sprawności pracy, która poniżej obciążenia 20-30% zaczyna się obniżać.