Sprawność modułów fotowoltaicznych

Sprawność, inaczej efektywność modułów słonecznych jest parametrem określającym jaką mocą elektryczną (w watach) będziemy dysponować po naświetleniu powierzchni modułu przez słońce. Wiemy, że promieniom słonecznym w dotarciu do ziemi mogą przeszkadzać różne zjawiska np. mgła, chmury, deszcz, czy nawet smog. Musimy do obliczeń założyć pewną wartość, w sumie uniwersalną i stosowaną powszechnie. Otóż przyjmuje się, że promienie słoneczne, po dotarciu do powierzchni ziemi, na każdy jej metr kwadratowy naświetlają strumieniem o mocy 1000 Watów. Gdybyśmy mieli do dyspozycji panele fotowoltaiczne o sprawności 100%, to z każdego 1m2 ich powierzchni uzyskalibyśmy moc elektryczną wielkości 1000W.  Sprawność modułu PV możemy wobec tego zapisać matematycznie:

Sprawność = Moc modułu / Moc promieniowania słonecznego

wzór na sprawność modułu fotowoltaicznego

W praktyce spotykane w handlu moduły mają efektywność tylko 16-20%. Czy dla przeciętnego użytkownika instalacji fotowoltaicznej parametr sprawności ma istotne znaczenie? Przy małej dostępnej powierzchni na której planujemy zamontować panele będziemy skłonni wybierać moduły o większej sprawności, na zasadzie im więcej watów upchamy na danej powierzchni, tym cała instalacja będzie większej mocy i spełni nasze oczekiwania. W większości przypadków jednak sprawność modułów nie jest parametrem najważniejszym, a dodatkowo musimy zdawać sobie sprawę, że najnowsze moduły bijące rekordy efektywności, biją także rekordy cenowe.

Od czego zależy wielkość produkcji elektrowni słonecznej?

Często słyszy się opinie, że instalacja fotowoltaiczna nie produkuje energii wtedy, gdy słońce jest przesłonięte chmurami lub np. zimą, bo jest zimno i mglisto. A tak naprawdę, jedynie w nocy możemy mówić o produkcji energii bliskiej zeru.

Największy uzysk energetyczny ze słońca mamy wtedy, gdy promienie słoneczne nie są niczym przesłonięte i padają prostopadle do modułu fotowoltaicznego. Oczywiście tylko instalacja nadążająca za słońcem (poziomo i pionowo) dałaby tutaj najlepsze efekty. Są to jednak rozwiązania droższe i rzadziej stosowane. Przyjmuje się, że statystycznie moc promieni słonecznych docierających do powierzchni ziemi wynosi 1000 W/m2 (watów na m2).

Na powyższym rysunku pokazane jest, co przeszkadza promieniom słonecznym.

Aktualnie produkowane i powszechnie stosowane moduły fotowoltaiczne mają jednak sprawność sięgającą zaledwie 18-20%. Wobec tego, to co ma do dyspozycji falownik naszej elektrowni, to moce 5-krotnie mniejsze od mocy promieni słonecznych padających na moduły PV. Mimo tego, nie jest tak źle. Obliczając na szybko, na dachu o powierzchni np. 30m2 możemy umieścić moduły fotowoltaiczne o łącznej mocy maksymalnej aż o wielkości 6000W (6kW). W geograficznym położeniu Polski (ilość godzin i średnie nasłonecznienie w roku) moduły o mocy 6kW wyprodukują rocznie ok. 6000kWh (6MWh) energii elektrycznej.

Sprawdź: Najwydajniejsze panele fotowoltaiczne 2020