1. Ισχυρή ηλιοφάνεια δεν σημαίνει απαραίτητα υψηλή παραγωγή
Η ένταση της ηλιακής ακτινοβολίας και η θερμοκρασία των πάνελ είναι οι δύο βασικοί παράγοντες που επηρεάζουν την ισχύ εξόδου ενός φωτοβολταϊκού συστήματος.
Παρόλο που το καλοκαίρι οι μέρες είναι μεγαλύτερες και η ηλιακή ακτινοβολία υψηλή, η αύξηση της θερμοκρασίας περιβάλλοντος οδηγεί σε σημαντική άνοδο της θερμοκρασίας των πάνελ, με αποτέλεσμα τη μείωση της απόδοσης.
Σε συνθήκες υψηλής ακτινοβολίας κατά τη διάρκεια του καλοκαιριού, η θερμοκρασία στην επιφάνεια των πάνελ στις στέγες μπορεί να φτάσει τους 65–75 °C, πολύ πάνω από τις τυπικές συνθήκες δοκιμής (25 °C). Η συντριπτική πλειονότητα των πάνελ πυριτίου εμφανίζει μείωση ισχύος περίπου 0,3%–0,35% για κάθε 1°C αύξησης της θερμοκρασίας.
Επομένως, παρά την αφθονία ηλιακής ενέργειας το καλοκαίρι, η αύξηση της θερμοκρασίας των πάνελ προκαλεί μείωση της απόδοσης, επηρεάζοντας άμεσα τη συνολική παραγωγή. Για παράδειγμα, σε περιοχές με υψηλές θερμοκρασίες, η ισχύς εξόδου ανά κιλοβάτ κατά τις μεσημεριανές ώρες του καλοκαιριού είναι συχνά χαμηλότερη σε σύγκριση με την αντίστοιχη τιμή την άνοιξη ή το φθινόπωρο με παρόμοια ακτινοβολία. Αυτό εξηγεί γιατί η έντονη ηλιοφάνεια δεν συνεπάγεται απαραίτητα υψηλή παραγωγή.
2. Ο συντελεστής θερμοκρασίας καθορίζει τις διαφορές στην παραγωγή
Η μείωση της απόδοσης των φωτοβολταϊκών πάνελ σε υψηλές θερμοκρασίες οφείλεται κυρίως στην ευαισθησία των ηλεκτρικών χαρακτηριστικών τους στη θερμότητα. Αυτό εκφράζεται με τον συντελεστή θερμοκρασίας ισχύος (%/°C), ο οποίος δείχνει το ποσοστό μείωσης της μέγιστης ισχύος για κάθε 1°C αύξησης της θερμοκρασίας.
Όσο μικρότερη είναι η τιμή του συντελεστή θερμοκρασίας, τόσο καλύτερη είναι η θερμική αντοχή του πάνελ και τόσο μικρότερη είναι η απώλεια ισχύος σε συνθήκες υψηλής θερμοκρασίας.
Σε συνθήκες υψηλής ηλιακής ακτινοβολίας κατά τη διάρκεια του καλοκαιριού στη Νότια Ευρώπη, η θερμοκρασία της επιφάνειας των πάνελ συχνά ξεπερνά τους 65–70 °C, με αύξηση 35–45 °C σε σύγκριση με τις τυπικές συνθήκες δοκιμής (25 °C).
Παίρνοντας ως παράδειγμα μια αύξηση θερμοκρασίας 40 °C, η απώλεια ισχύος είναι η εξής:
- Για το PERC: –0,34 × 40 = –13,6%
- Για το HJT: –0,24 × 40 = –9,6%
Με την ίδια θερμοκρασία λειτουργίας, η διαφορά στην άμεση ισχύ μεταξύ των δύο φτάνει περίπου το 4%.
Σύμφωνα με τις προσομοιώσεις του PVsyst και τα δεδομένα πεδίου στη Νότια Ευρώπη, η ετήσια διαφορά παραγωγής μεταξύ πάνελ HJT και PERC σε περιοχές με υψηλές θερμοκρασίες κυμαίνεται συνήθως από 3% έως 6%. Με βάση μια μέση ετήσια παραγωγή 1.500 kWh/kWp, αυτό μεταφράζεται σε σωρευτικό ετήσιο όφελος 45 έως 90 kWh/kWp, το οποίο αντικατοπτρίζεται άμεσα στη δομή κόστους LCOE και στα οικονομικά μοντέλα πρόβλεψης του έργου.
Ο συντελεστής θερμοκρασίας επηρεάζει επίσης την ηλεκτρολογική σχεδίαση και τη σωστή αντιστοίχιση με τους αντιστροφείς. Σε έργα που στοχεύουν στην αυτοκατανάλωση ή σε σταθερά έσοδα, η υποτίμηση της υποβάθμισης της απόδοσης λόγω αύξησης της θερμοκρασίας μπορεί να οδηγήσει σε εσφαλμένες εκτιμήσεις της πραγματικής παραγωγικής ικανότητας, επηρεάζοντας τις προβλέψεις απόδοσης και τη συνολική τεχνική λύση.
3. Ο σχεδιασμός της δομής επηρεάζει την αντοχή στη θερμότητα
Ο δομικός σχεδιασμός των φωτοβολταϊκών πάνελ επηρεάζει άμεσα τη θερμική σταθερότητα και την απόδοσή τους σε συνθήκες υψηλής θερμοκρασίας. Τα υλικά της encapsulation, οι αγώγιμες διαδρομές και η ομοιομορφία του θερμικού πεδίου αποτελούν τους κύριους παράγοντες που καθορίζουν την αντοχή των πάνελ στη θερμότητα, ιδίως σε συνθήκες υψηλού φορτίου και έντονης ακτινοβολίας το καλοκαίρι, όπου αυτές οι διαφορές γίνονται ιδιαίτερα εμφανείς.
Το υλικό encapsulation είναι βασικός παράγοντας που επηρεάζει την απόδοση της ψύξης.
Τα πάνελ μονής όψης (single glass), λόγω ώριμης τεχνολογίας, χαμηλού βάρους και καλής σχέσης κόστους-απόδοσης, εξακολουθούν να χρησιμοποιούνται ευρέως στην Κεντρική Ευρώπη και σε περιοχές με εύκρατο κλίμα, με σταθερές επιδόσεις. Ωστόσο, το πολυμερές backsheet που χρησιμοποιείται συνήθως (όπως TPT ή PPE) έχει θερμική αγωγιμότητα μόλις 0,2–0,3 W/m·K, γεγονός που περιορίζει την ικανότητα απαγωγής θερμότητας σε συνθήκες υψηλής θερμοκρασίας.
Αντίθετα, τα πάνελ διπλής όψης (double glass) χρησιμοποιούν θερμικά σκληρυμένο γυαλί και στην πίσω πλευρά, με θερμική αγωγιμότητα αυξημένη σε 1,0–1,4 W/m·K, επιτρέποντας πιο αποτελεσματική αγωγή και απαγωγή θερμότητας. Πραγματικές μετρήσεις δείχνουν ότι, σε συνθήκες έντονης ακτινοβολίας και περιορισμένης ροής αέρα, η θερμοκρασία λειτουργίας των πάνελ διπλής όψης μπορεί να είναι 2–3°C χαμηλότερη. Για πάνελ με συντελεστή θερμοκρασίας –0,3%/°C, αυτό αντιστοιχεί σε πρόσθετο πλεονέκτημα ισχύος 0,6%–0,9%, ιδιαίτερα αισθητό στη Νότια Ευρώπη και τις περιοχές της Μεσογείου.
Οι διαφορές στη δομή της αγωγιμότητας επηρεάζουν επίσης την ομοιομορφία της θερμικής κατανομής.
Τα παραδοσιακά πάνελ με πλαίσιο αλουμινίου χρησιμοποιούν μπροστινές busbars για την αγωγιμότητα. Όταν υπάρχουν τοπικές σκιάσεις, μικρορωγμές ή ανωμαλίες στη συγκόλληση, μπορεί να δημιουργηθούν hotspots στις περιοχές με υψηλή πυκνότητα busbars, οδηγώντας σε τοπική αύξηση της θερμοκρασίας.
Αντίθετα, τα πάνελ με αγωγιμότητα από την πίσω πλευρά, με back-contact ή λεπτές γραμμές busbars, εμφανίζουν μικρότερη διαφορά θερμοκρασίας στην επιφάνεια (ΔT), γεγονός που βοηθά στη μείωση της συγκέντρωσης θερμότητας και των διακυμάνσεων στην απόδοση. Οι μετρήσεις δείχνουν ότι τα πάνελ με θερμικά βελτιστοποιημένη δομή εμφανίζουν ΔT χαμηλότερο κατά 1,5–2°C, προσφέροντας μεγαλύτερη σταθερότητα σε συνθήκες υψηλής θερμοκρασίας.
Ο δομικός σχεδιασμός σχετίζεται επίσης με την απελευθέρωση μηχανικών τάσεων, τη συμβατότητα θερμικής διαστολής και τη γήρανση των υλικών.
Τα αποτελέσματα των δοκιμών επιταχυνόμενης γήρανσης (85°C / 85% RH για 2000 ώρες) δείχνουν ότι τα πάνελ διπλής όψης εμφανίζουν συνήθως υποβάθμιση ισχύος μικρότερη από 2%, ενώ ορισμένα πάνελ μονής όψης φτάνουν στο 3–4%. Ωστόσο, λόγω του αυξημένου βάρους τους, τα πάνελ διπλής όψης απαιτούν υψηλότερες αντοχές στη φέρουσα ικανότητα της στέγης και ειδικές μεθόδους εγκατάστασης. Σε έργα σε ελαφριές στέγες, είναι απαραίτητο να γίνει προσεκτική αξιολόγηση της καταλληλότητας της δομής σε σχέση με τα οφέλη απόδοσης.
4. Οι υψηλές θερμοκρασίες μεγεθύνουν τις τεχνολογικές διαφορές
Σε συνθήκες STC (Standard Test Conditions), οι τεχνολογικές διαφορές μεταξύ των τύπων φωτοβολταϊκών πάνελ δεν είναι εύκολα ορατές. Ωστόσο, σε περιβάλλον με συνεχώς υψηλές θερμοκρασίες, αυτές οι διαφορές συσσωρεύονται με την πάροδο του χρόνου και μεταφράζονται σε μετρήσιμες αποκλίσεις στην απόδοση του συστήματος και στα οικονομικά μοντέλα απόδοσης.
Με θερμοκρασία λειτουργίας 65°C, η διαφορά στον συντελεστή θερμοκρασίας μεταξύ PERC και HJT (0,10%/°C) οδηγεί σε διαφορά ημερήσιας παραγωγής περίπου 3–4%. Εάν η περίοδος υψηλών θερμοκρασιών αντιστοιχεί στο ένα τρίτο του ετήσιου χρόνου λειτουργίας, η ετήσια διαφορά παραγωγής μπορεί να φτάσει το 2–3%, επηρεάζοντας άμεσα τον υπολογισμό του LCOE και τα μοντέλα προβλεπόμενης απόδοσης.
Σε συνθήκες υψηλής θερμοκρασίας και έντονης ακτινοβολίας, η δομή του πάνελ επηρεάζει σημαντικά τόσο την αποδοτικότητα της απαγωγής θερμότητας όσο και τον ρυθμό γήρανσης. Τα πάνελ διπλής όψης, λόγω της υψηλότερης θερμικής αγωγιμότητας και της συμμετρικής encapsulation, προσφέρουν πλεονέκτημα στη θερμική σταθερότητα.
Τα αποτελέσματα δοκιμών επιταχυνόμενης γήρανσης (85°C / 85% RH) δείχνουν ότι τα πάνελ διπλής όψης εμφανίζουν ποσοστά υποβάθμισης ισχύος συνήθως κάτω από 2%, ενώ ορισμένα πάνελ μονής όψης φτάνουν στο 3–4%. Παρ’ όλα αυτά, οι πραγματικές διαφορές εξαρτώνται από τη διαδικασία παραγωγής και τα υλικά. Η επιλογή του τύπου πάνελ πρέπει να λαμβάνει υπόψη τη θερμοκρασία του περιβάλλοντος, τις απαιτήσεις φορτίου και τον αναμενόμενο κύκλο ζωής του έργου.
Οι υψηλές θερμοκρασίες επιταχύνουν τον σχηματισμό hotspots, την εξάπλωση μικρορωγμών και τη θερμική κόπωση στις συγκολλήσεις. Εάν ο δομικός σχεδιασμός δεν λαμβάνει επαρκώς υπόψη τη διανομή θερμότητας και την ανθεκτικότητα στις μηχανικές τάσεις, τα άκρα του encapsulation γίνονται ζώνες συσσώρευσης θερμικού στρες, μειώνοντας τη δομική σταθερότητα του πάνελ και αυξάνοντας τη συχνότητα των απαιτούμενων παρεμβάσεων συντήρησης.
Σε αγορές όπου κυριαρχούν υψηλές θερμοκρασίες, όπως η Νότια Ευρώπη, η αύξηση της θερμοκρασίας πρέπει να θεωρείται βασική παράμετρος για την αξιολόγηση της καταλληλότητας της τεχνολογίας. Η ικανότητα του πάνελ να διατηρεί την απόδοσή του σε υψηλές θερμοκρασίες, η ομοιομορφία της θερμικής κατανομής και η θερμική αντοχή των υλικών encapsulation πρέπει να αποτελούν βασικά κριτήρια στον αρχικό σχεδιασμό.
Από το 2008, η Maysun Solar αφιερώνεται στην παραγωγή υψηλής ποιότητας φωτοβολταϊκών μονάδων. Η γκάμα μας από ηλιακούς συλλέκτες, συμπεριλαμβανομένων των IBC, HJT, TOPCon και των ηλιακών σταθμών για μπαλκόνια, κατασκευάζεται με προηγμένη τεχνολογία, προσφέροντας εξαιρετική απόδοση και εγγυημένη ποιότητα. Η Maysun Solar έχει επιτυχώς δημιουργήσει γραφεία και αποθήκες σε πολλές χώρες και έχει αναπτύξει μακροχρόνιες συνεργασίες με κορυφαίους εγκαταστάτες! Για τις πιο πρόσφατες προσφορές σε ηλιακά πάνελ ή για οποιοδήποτε ερώτημα σχετικά με τα φωτοβολταϊκά, επικοινώνησε μαζί μας. Δεσμευόμαστε να σε εξυπηρετήσουμε και τα προϊόντα μας παρέχουν αξιόπιστη εγγύηση.
Βιβλιογραφία
Fraunhofer ISE. (2024). Photovoltaics Report. Fraunhofer Institute for Solar Energy Systems ISE. https://www.ise.fraunhofer.de/en/publications/studies/photovoltaics-report.html
NREL. (2020). Temperature Coefficients for PV Modules. National Renewable Energy Laboratory. https://www.nrel.gov/docs/fy20osti/76876.pdf
PVsyst SA. (2023). PVsyst Software Documentation – Thermal Behavior of PV Modules. https://www.pvsyst.com/help/thermal_behavior.htm
Μπορεί επίσης να σας αρέσει：