Jakie panele fotowoltaiczne wybrać? Sprawdź, od czego zależy sprawność paneli fotowoltaicznych
Sprawność paneli fotowoltaicznych może być różna ze względu na parametry. Część z nich będzie istotna dla fachowców, czyli projektantów i wykonawców – dotyczy to głównie charakterystyk elektrycznych. Jednak znaczna część cech jest ważna także dla przyszłego właściciela instalacji fotowoltaicznej. Jakie panele fotowoltaiczne wybrać? Zobacz, na jakie cechy warto zwrócić uwagę!
Systemy fotowoltaiczne pobierają energię z promieniowania słonecznego, a następnie przetwarzają ją na prąd zmienny dzięki falownikom. Mogą więc stać się prywatną, a jednocześnie bardzo wydajną elektrownią, dzięki której można ograniczyć korzystanie z miejskiej sieci energetycznej. Głównym pierwiastkiem wykorzystywanym w produkcji ogniw fotowoltaicznych jest krzem. Dzięki niemu ogniwo fotowoltaiczne będące częścią sytemu fotowoltaicznego może stać się półprzewodnikiem, który gromadzi energię ze słońca i przekształca ją w prąd. Krzem w ogniwach występuje pod różnymi postaciami, dzięki czemu systemy mogą w różnych ilościach pozyskiwać i przetwarzać energię odnawialną ze słońca. Jakie panele fotowoltaiczne będą najlepsze i jakie rodzaje ogniw fotowoltaicznych są dostępne na rynku?
Panele monokrystaliczne czy polikrystaliczne? Sprawność paneli fotowoltaicznych
Jedno z podstawowych pytań, jakie warto sobie zadać podczas wyboru paneli fotowoltaicznych, dotyczy wyboru technologii wykonania modułów fotowoltaicznych. W ostatnich latach coraz większą popularnością cieszą się panele monokrystaliczne, które powoli wypierają panele polikrystaliczne i amorficzne (niegdyś popularne ze względu na niższą cenę). Dla potencjalnego inwestora zauważalną różnicą będzie wygląd i sprawność paneli fotowoltaicznych, wynikająca m.in. z zastosowanego tworzywa.
- Ogniwa amorficzne
Są również nazywane ogniwami cienkowarstwowymi ze względu na bardzo niewielką grubość półprzewodników (która może wynosić zaledwie kilka mikronów). W ogniwach amorficznych cienkie warstwy krzemu nakłada się na powierzchnię zbudowaną z innego materiału, np. szkła. Trudno też wyszczególnić pojedyncze ogniwa w całym panelu.
Ogniwa amorficzne są tanie w produkcji, co wpływa na ich niską cenę. Jednocześnie wykazują najniższą sprawność ze wszystkich rodzajów ogniw – utrzymuje się ona na poziomie zaledwie do 8%. Z tego względu ogniwa amorficzne często stosuje w małych urządzeniach, np. zegarkach, kalkulatorach, sygnalizacji świetlnej.
- Polikrystaliczne ogniwa krzemowe
Są wykonane ze sprasowanego bloku krzemu i charakteryzują się budową krystaliczną. Z tego względu powierzchnia płytek jest niejednolita – na kwadratowych blokach wyraźnie widać krawędzie kryształu (takie ogniwa są wytwarzane z wielu sprasowanych kryształów, stąd też widoczne są charakterystyczne „puzzle” ich połączonych fragmentów).
Polikrystaliczne ogniwa są droższe od ogniw amorficznych, ale tańsze od ogniw monokrystalicznych ze względu na dość uproszczony sposób produkcji. Wykazują jednak od nich mniejszą wydajność, która sięga rzędu 16% (np. 15,8% dla panelu polikrystalicznego Vaillant auroPOWER VPV P 260/1 P SWF).
- Monokrystaliczne ogniwa krzemowe
Ogniwa monokrystaliczne wykonuje się z pojedynczego bloku krzemu, wytworzonego ze stopu piasku krzemowego i boru. Produkcja tego rodzaju ogniw jest dosyć skomplikowana. Wiąże się to z koniecznością uzyskania bardzo gładkiej i jednolitej powierzchni, która będzie jak najlepiej pochłaniała promienie słoneczne.
Panele monokrystaliczne posiadają najbardziej sprawne ogniwa fotowoltaiczne – ich sprawność wynosi od 17 do ponad 18% (np. 18,6% dla Vaillant auroPOWER VPV P 305/2 M BWF oferowanego w roku 2018). Choć są dość drogie, charakteryzują się największą trwałością i w największym stopniu pozwalają zaoszczędzić na energii. Panele monokrystaliczne uważa się też za bardziej estetyczne z racji jednolitej ciemnej struktury ogniw fotowoltaicznych.
Najbardziej wydajne ogniwa monokrystaliczne służą do zasilania domów wolnostojących, budynków wielorodzinnych, a także gospodarstw rolnych. Aby jednak wykazały odpowiednią skuteczność, muszą zostać połączone w systemy fotowoltaiczne. W zależności od stopnia skomplikowania wyróżnia się systemy proste, umiarkowane i profesjonalne.
| SYSTEMY FOTOWOLTAICZNE PROSTE | SYSTEMY FOTOWOLTAICZNE UMIARKOWANE | SYSTEMY FOTOWOLTAICZNE PROFESJONALNE |
|---|---|---|
| Sprawiają, że prąd stały trafia bezpośrednio do zasilanych urządzeń. Ma on jednak niskie napięcie i w przypadku niektórych sprzętów, zwłaszcza maszyn w gospodarstwach rolnych, może okazać się niewystarczający. | Są wyposażone w falownik, który przekształca prąd stały w prąd zmienny o różnych zakresach. W efekcie urządzenia mogą działać z odpowiednią mocą. | Składają się z modułów ogniw, falownika oraz modułów sterujących. Dzięki nim można samodzielnie zarządzać zasilaniem budynku i dynamicznie sterować wprowadzaniem energii do sieci. Pozwala to użytkownikom systemów kontrolować ilość pobieranego prądu. |
System złożony z monokrystalicznych ogniw krzemowych ma największą moc, dzięki czemu pobiera najwięcej energii słonecznej. Jest także najbardziej trwały. Jeśli zostanie połączony z falownikiem i modułami sterującymi, będzie najbardziej wydajnym rozwiązaniem dla każdego domu jednorodzinnego i gospodarstwa. Pozwoli bowiem czerpać prąd z energii słonecznej zarówno w trakcie słonecznych, jak i bardziej pochmurnych dni. Nadmiar wyprodukowanej i odprowadzonej do sieci energii przyda się zaś zimą do uruchomienia urządzeń grzewczych, np. pomp ciepła.
Wytrzymałość paneli fotowoltaicznych potwierdzona certyfikatami z badań
Jako zewnętrzny element budynku panele PV będą narażane na działanie niekorzystnych warunków zewnętrznych – nasłonecznienia, wilgoci, zanieczyszczeń powietrza. Ważną rolę odgrywają wobec tego testy w laboratorium. Poza długotrwałymi testami odporności np. na promieniowanie UV sprawdza się także odporność na działanie mgły solnej i amoniaku. Jest to wyznacznik zachowania trwałości modułu PV w trudnych warunkach pracy, np. w środowisku wielkomiejskim, w strefie nadmorskiej czy też w pobliżu hodowli zwierząt i upraw ziemi (amoniak). Rygorystyczne testy uwzględniają także odporność na gradobicie. Szyba modułu PV musi wytrzymać gradobicie kulami lodowymi o średnicy 25 mm.
Gwarancja utrzymania sprawności paneli fotowoltaicznych
Wysokiej klasy panele PV powinny posiadać 10-letnią gwarancję producenta na wystąpienie ewentualnych wad fabrycznych. Dodatkowo udziela się im jednak gwarancji na utrzymanie sprawności w długim okresie eksploatacji – nawet 25 lat. Obecnie powinna być stosowana gwarancja na liniowy roczny spadek sprawności modułu PV. Ten spadek określa, o ile maksymalnie może zmniejszyć się sprawność paneli fotowoltaicznych po drugim roku pracy (np. dla Vaillant auroPOWER VPV P 290/2 SWF spadek nie przekroczy 0,69% rocznie). Dzięki takiej gwarancji inwestor może mieć pewność, że instalacja PV będzie mogła służyć co najmniej 25 lat, a sprawność pojedynczych modułów nie będzie niższa niż 80%.
Jakie panele fotowoltaiczne wybrać w rejonach, w których występują silne wiatry i zwiększone opady śniegu?
Standardowo panele PV posiadają deklarowaną wytrzymałość mechaniczną 5400 Pa na nacisk od góry. Można jednak znaleźć rozwiązania, gdzie wytrzymałość ta jest zwiększona do 7500 Pa. Obrazowo można to porównać do nacisku wywieranego przez zalegającą na panelu ponad 1 m warstwę mokrego, ciężkiego śniegu, co daje około 1250 kg na całą powierzchnię panelu. Siły oddziaływania wiatru są także istotne od dołu modułów fotowoltaicznych – szczególnie przy zabudowie na konstrukcji wolnostojącej, np. na dachu płaskim. Tutaj wytrzymałość deklarowana na 2400 Pa oznacza, że nie ma zagrożenia dla urządzeń nawet przy huraganowym wietrze o prędkości 130 m/s (12 w skali Beauforta).
Design paneli fotowoltaicznych – ważny szczególnie dla budynków energooszczędnych
Jednym z silniejszych nowych trendów w budownictwie energooszczędnym jest budowa domów o zerowym bilansie energetycznym. W tym celu pompa ciepła (zwykle typu powietrze/woda) oraz całe wyposażenie budynku korzysta z energii wytwarzanej przez instalację fotowoltaiczną. Aby energia wytwarzana w instalacji PV pokryła całkowicie bilans rocznego zużycia energii w budynku, konieczne jest zainstalowanie stosunkowo dużej powierzchni paneli na dachu domu. W ten sposób stają się one jednym z najbardziej widocznych elementów domu. Design paneli PV nabiera wówczas szczególnego znaczenia. Vaillant auroPOWER VPV P 300/2 M BWF cechuje się jednolitą, czarną kolorystyką dzięki zastosowaniu ogniw monokrystalicznych i czarnej folii podkładowej, a także czarnemu obramowaniu.
Zatem jakie panele fotowoltaiczne zastosować? Ta decyzja ostatecznie będzie należeć do inwestora. Jednak warto zwrócić się odpowiednio wcześniej do uznanego producenta o poradę w kwestii doboru wielkości instalacji fotowoltaicznej. Jest to bardzo ważne już na etapie wyboru projektu domu – a zwłaszcza jego dachu. Im mniej skomplikowana będzie konstrukcja dachu, tym więcej będziesz mieć możliwości zainstalowania źródła bezpłatnej energii elektrycznej. Ostateczna decyzja powinna opierać się głównie na korzyściach wynikających z wyboru odpowiedniego rodzaju ogniw i całego systemu. Na koszt całego przedsięwzięcia składa się bowiem nie tylko cena zakupu oraz montażu modułów, ale też oszczędność wynikająca z mocy systemu i jego wieloletniego użytkowania.
Poznaj najważniejsze wskazówki związane z instalacją ogniw fotowoltaicznych.