Ilość wytwarzanej energii z paneli fotowoltaicznych zależy bezpośrednio od ich sprawności oraz mocy chwilowej pojedynczego modułu PV, a standardowym wymiarem na rynku jest obecnie powierzchnia 1,64 m2 (1660×990 mm). Producenci fotowoltaiki korzystają z masowej produkcji pojedynczych ogniw o jednym wymiarze, co skutkuje ustandaryzowaną powierzchnią paneli. Typowy panel o wymiarach 1,64 m2 zawiera 60 takich ogniw.
W przypadku instalacji fotowoltaicznej, gdzie często używa się kilkunastu paneli, istotną rolę odgrywa dostępna powierzchnia dachu. Sprawność paneli determinuje moc uzyskiwaną z jednego panelu, co ma istotne znaczenie, gdyż ilość paneli, jakie można zainstalować, jest ograniczona dostępną powierzchnią zabudowy. W rezultacie sprawność wpływa bezpośrednio na ilość energii elektrycznej, którą można wytworzyć w danym budynku przy ograniczonej przestrzeni na panele PV.
Jaka jest nominalna sprawność panelu fotowoltaicznego? (STC)
Warunki STC (Standard Test Conditions), przy których określa się nominalną sprawność paneli PV, są ustanawiane podczas badań laboratoryjnych, zgodnie z normami PN-EN 60904 i PN-EN 61215. Producenci prezentują sprawność paneli PV w oficjalnych katalogach odnosząc się do jednolitych warunków STC. Dzięki temu porównywanie różnych paneli PV staje się prostsze. Warunki STC obejmują promieniowanie słoneczne o natężeniu 1000 W/m2 przy temperaturze ogniw fotowoltaicznych wynoszącej 25°C.
Jaka jest rzeczywista sprawność panelu fotowoltaicznego
Określanie nominalnej sprawności paneli PV w warunkach STC stanowi wyzwanie, gdyż trudno jest je uzyskać w typowych warunkach pracy. Choć promieniowanie słoneczne o intensywności 1000 W/m2 może występować okresowo w naszym klimacie umiarkowanym, to zazwyczaj towarzyszy mu wysoka temperatura powietrza. W rezultacie nie jest możliwe osiągnięcie niskiej temperatury ogniw, zgodnej ze standardowymi warunkami STC, wynoszącą 25°C. Rzeczywista temperatura ogniw przy intensywnym promieniowaniu słonecznym i wysokiej temperaturze powietrza może przekraczać 50°C, co bezpośrednio wpływa na niższą sprawność panelu PV w porównaniu do wartości nominalnej.
Aby lepiej odzwierciedlić rzeczywiste warunki eksploatacji, wprowadzono dodatkowe standardy do określania sprawności paneli fotowoltaicznych, oznaczone jako PTC i NOCT. Warunki, w których określa się sprawność według tych standardów, są bliższe rzeczywistym warunkom pracy modułów fotowoltaicznych. Sprawność modułu fotowoltaicznego, ustalana zgodnie z tymi standardami, jest zazwyczaj niższa niż ta określona w warunkach STC.
W rzeczywistych warunkach eksploatacji, które są bliższe standardom PTC lub NOCT, wydajność panela fotowoltaicznego o wysokiej nominalnej sprawności może wynosić około 160÷170 Wat z 1 m2 powierzchni. O ile zgodnie z nominalnymi warunkami panel ten mógłby osiągać ponad 180 Wat energii elektrycznej z 1 m2 powierzchni, to faktyczne warunki pracy wpływają na nieco niższe wartości.
Więcej informacji na temat standardów określania sprawności paneli fotowoltaicznych STC, PTC, NOCT znajduje się w prezentacji:
Jaka jest moc panelu fotowoltaicznego?
W warunkach rzeczywistej eksploatacji, wysokosprawne panele fotowoltaiczne, mierzone w jednostkach Wp (moc szczytowa), mogą osiągać moc ponad 300 Wp przy standardowych warunkach STC. Jednakże, przy bardziej realistycznych warunkach eksploatacji, ta moc może wynosić około 260÷270 W. Oznacza to, że wartości nominalne, często podawane w jednostkach W (Wat), mogą być wyższe niż faktyczna moc uzyskiwana w warunkach codziennej pracy paneli fotowoltaicznych.
Dobór instalacji fotowoltaicznej
W trakcie doboru instalacji fotowoltaicznej, konieczne jest uwzględnienie dostępnej powierzchni zabudowy paneli o określonej sprawności, w zależności od mocy szczytowej. Na przykład, jeśli na dachu budynku można umieścić 10 paneli PV o mocy 305 Wp, to łączna moc szczytowa wyniesie 3,05 kWp. Gdyby jednak zastosować panele o niższej sprawności i mocy 290 Wp, moc szczytowa byłaby znacznie mniejsza, bo 2,90 Wp, co przekłada się na około 5% obniżenie rocznej ilości wytworzonej energii, będącej dostarczanej do budynku lub oddawanej do sieci elektroenergetycznej.