W rzeczywistych warunkach pracy systemów fotowoltaicznych moduły przez długi czas funkcjonują w złożonym środowisku, obejmującym wysokie nasłonecznienie, ograniczoną wentylację oraz akumulację ciepła na dachach. Aby opisać wpływ zmian temperatury na parametry pracy modułów, producenci paneli słonecznych zazwyczaj podają w kartach technicznych współczynnik temperaturowy. W określonych scenariuszach zastosowań parametr ten staje się kluczowym czynnikiem wpływającym na uzysk energii, sprawność systemu oraz długoterminową opłacalność projektu PV.
Spis treści
- Czym jest współczynnik temperaturowy i jakie cechy pracy modułów odzwierciedla?
- Najczęstsze rodzaje współczynników temperaturowych i ich wpływ na produkcję energii (PMAX, ISC i VOC)
- Jak współczynnik temperaturowy wpływa na rzeczywistą pracę modułów w różnych scenariuszach zastosowań?
- Jak prawidłowo wykorzystywać współczynnik temperaturowy przy wyborze modułów fotowoltaicznych?
1. Czym jest współczynnik temperaturowy i jakie cechy pracy modułów odzwierciedla?
W parametrach technicznych modułów fotowoltaicznych współczynnik temperaturowy bywa często traktowany jako „wskaźnik pomocniczy”. W rzeczywistych warunkach eksploatacji odzwierciedla on jednak zdolność modułu do pracy w środowisku o wysokiej temperaturze oraz stabilność produkcji energii.
Z technicznego punktu widzenia współczynnik temperaturowy opisuje, w jaki sposób parametry elektryczne modułu zmieniają się, gdy jego temperatura robocza przekracza standardowe warunki testowe (STC, 25°C). Zwykle wyrażany jest w %/°C. Oznacza to, że przy wzroście temperatury modułu o 1°C odpowiednie napięcie, prąd lub moc wyjściowa zmieniają się o określony procent.
W praktyce projektowej znaczenie współczynnika temperaturowego wykracza jednak poza samą „zmianę parametrów”. Jego kluczowa wartość polega na tym, że pokazuje rzeczywiste zachowanie modułu w warunkach odbiegających od idealnych. W przeciwieństwie do środowiska laboratoryjnego, moduły fotowoltaiczne pracujące na zewnątrz przez długi czas funkcjonują w temperaturach znacznie wyższych niż 25°C — szczególnie w okresach letniego wysokiego nasłonecznienia lub na dachach o ograniczonym odprowadzaniu ciepła.
Z perspektywy zastosowań współczynnik temperaturowy charakteryzuje się kilkoma kluczowymi cechami:
- temperatura modułu zależy od natężenia promieniowania, warunków wentylacji, sposobu montażu oraz konstrukcji dachu i zazwyczaj jest wyższa niż temperatura otoczenia w tym samym czasie;
- opisuje on trend zmian parametrów wraz z temperaturą, a nie bezwzględny poziom sprawności modułu;
- jego wartość polega na ocenie odchyleń wydajności w rzeczywistych warunkach pracy;
- nie powinien być analizowany w oderwaniu od scenariusza zastosowania — wymaga uwzględnienia zakresu temperatur roboczych, struktury systemu oraz celów projektu.
Dopiero po zrozumieniu tego podstawowego pojęcia możliwe jest dalsze rozróżnienie poszczególnych typów współczynników temperaturowych, ich znaczenia dla parametrów pracy oraz różnic w ich praktycznym zastosowaniu.
2. Najczęstsze rodzaje współczynników temperaturowych i ich wpływ na uzysk energii (PMAX, ISC i VOC)
W kartach technicznych modułów fotowoltaicznych zazwyczaj podawane są trzy parametry zależne od temperatury: napięcie obwodu otwartego (Voc), prąd zwarciowy (Isc) oraz maksymalna moc wyjściowa (Pmax). Choć wszystkie występują w formie współczynników temperaturowych, ich znaczenie dla rzeczywistej produkcji energii nie jest jednakowe. Zrozumienie różnic między tymi współczynnikami pozwala uniknąć nadinterpretacji poszczególnych parametrów podczas doboru modułów.
2.1 Współczynnik temperaturowy Voc: wpływ na granice systemu, a nie na uzysk energii
Wraz ze wzrostem temperatury modułu napięcie obwodu otwartego (Voc) zazwyczaj maleje. W praktyce projektowej zmiana ta wpływa głównie na decyzje związane z konfiguracją systemu, takie jak liczba modułów w stringu, zakres napięć falownika czy wymagane marginesy bezpieczeństwa.
Ponieważ w normalnych warunkach pracy przyłączonej do sieci moduły pracują w pobliżu punktu mocy maksymalnej, Voc nie decyduje bezpośrednio o faktycznym uzysku energii. Z tego względu współczynnik temperaturowy Voc pełni przede wszystkim rolę parametru ograniczającego w projektowaniu i dopasowaniu elektrycznym, a nie kluczowego wskaźnika wydajności energetycznej.
2.2 Współczynnik temperaturowy Isc: zauważalne zmiany, ograniczony wpływ na produkcję
Prąd zwarciowy (Isc) zwykle nieznacznie wzrasta wraz ze wzrostem temperatury, dlatego jego współczynnik temperaturowy jest zazwyczaj niewielką wartością dodatnią lub zbliżoną do zera.
W warunkach eksploatacyjnych moduły nie pracują jednak w stanie zwarcia — prąd wyjściowy jest regulowany przez punkt mocy maksymalnej. W efekcie, nawet jeśli Isc zmienia się wraz z temperaturą, wpływ współczynnika temperaturowego Isc na rzeczywisty uzysk energii pozostaje ograniczony. Parametr ten jest wykorzystywany głównie do weryfikacji bezpieczeństwa elektrycznego, a nie do oceny efektywności wytwarzania energii.
2.3 Współczynnik temperaturowy Pmax: bezpośredni wskaźnik pracy w wysokiej temperaturze
W przeciwieństwie do pozostałych parametrów, współczynnik temperaturowy maksymalnej mocy wyjściowej (Pmax) ma najbardziej bezpośredni związek z produkcją energii. Wraz ze wzrostem temperatury modułu zmiana Pmax niemal bezpośrednio przekłada się na zmianę dostępnej mocy wyjściowej.
W projektach, w których praca w wysokich temperaturach jest zjawiskiem stałym, różnice we współczynniku temperaturowym Pmax pomiędzy modułami często prowadzą do zauważalnych różnic w uzysku energii. Dotyczy to w szczególności dachowych instalacji komercyjnych i przemysłowych, carportów oraz regionów o wysokich temperaturach, takich jak Europa Południowa. Moduły o niższym (mniej ujemnym) współczynniku temperaturowym Pmax zazwyczaj utrzymują bardziej stabilny poziom mocy, ograniczając wpływ wysokiej temperatury na roczny uzysk energii. Typowe zakresy parametrów temperaturowych dla popularnych modułów fotowoltaicznych przedstawiono w poniższej tabeli.
Z punktu widzenia uzysku energii Pmax jest najbardziej praktycznym współczynnikiem temperaturowym, natomiast Voc i Isc pełnią przede wszystkim funkcję pomocniczą w projektowaniu systemu i ocenie bezpieczeństwa elektrycznego.
3. Jak współczynnik temperaturowy wpływa na rzeczywistą pracę modułów w różnych scenariuszach zastosowań?
3.1 Dlaczego w Europie Południowej współczynnik temperaturowy bezpośrednio wpływa na rentowność projektów PV?
Jeżeli projekt zlokalizowany jest w Europie Południowej (np. w południowych Włoszech lub południowej Francji), a główna część przychodów pochodzi z produkcji energii latem, współczynnik temperaturowy nie jest „parametrem opcjonalnym”, lecz zmienną mającą bezpośredni wpływ na roczny uzysk energii.
W regionach takich jak południowe Włochy czy południowa Francja projekty fotowoltaiczne zazwyczaj charakteryzują się dwoma cechami jednocześnie:
- najwyższe natężenie promieniowania słonecznego występuje latem, a szczyty rocznego uzysku energii przypadają na okres od czerwca do sierpnia;
- w tym samym czasie temperatura pracy modułów osiąga najwyższe wartości w ciągu roku.
Oznacza to, że wysokie temperatury nie pojawiają się w okresach o niskim znaczeniu dla produkcji energii, lecz pokrywają się z kluczowym oknem generacji. W analizach inżynierskich często stosuje się uproszczony model oparty na podejściu IEC do oceny zmian mocy w warunkach wysokiej temperatury:
P ≈ Pₛₜ𝒸 × [1 + Pmax × (Tcell − 25°C)]
Wzór ten służy do oceny, czy praca w wysokiej temperaturze prowadzi do trwałych różnic mocy w najważniejszych okresach produkcji energii w ciągu roku.
Założone warunki pracy:
- temperatura pracy modułu: 80°C
- różnica temperatury względem STC: 80°C − 25°C = 55°C
Przykłady:
- Moduły TOPCon (współczynnik temperaturowy Pmax −0,32%/°C): korekta mocy ok. 17,6%, rzeczywista moc ok. 82% mocy znamionowej;
- Moduły IBC (współczynnik temperaturowy Pmax −0,29%/°C): korekta mocy ok. 15,95%, rzeczywista moc ok. 84% mocy znamionowej;
- Moduły HJT (współczynnik temperaturowy Pmax −0,243%/°C): korekta mocy ok. 13,4%, rzeczywista moc ok. 86–87% mocy znamionowej.
Dla projektów w Europie Południowej, w których produkcja energii koncentruje się na miesiącach letnich, współczynnik temperaturowy ma bezpośrednie znaczenie dla długoterminowej stabilności przychodów i powinien być jednym z kluczowych kryteriów porównawczych przy doborze modułów.
3.2 W jakich scenariuszach zastosowań współczynnik temperaturowy powinien być szczególnie uwzględniany?
To, czy współczynnik temperaturowy faktycznie wpływa na rentowność projektu, zależy nie tylko od kraju czy szerokości geograficznej, lecz przede wszystkim od konkretnego scenariusza zastosowania. W praktyce w poniższych przypadkach współczynnik temperaturowy najczęściej przekłada się na zauważalne różnice w uzysku energii:
- Projekty dachowe komercyjne i przemysłowe
Ograniczona wentylacja oraz utrudnione odprowadzanie ciepła od tylnej strony modułów sprawiają, że latem instalacje te często pracują w warunkach długotrwałej wysokiej temperatury. W takich projektach współczynnik temperaturowy może bezpośrednio wpływać na poziom mocy w okresach największej produkcji energii i ma wysoką wartość porównawczą. - Carporty oraz konstrukcje podwyższone
Moduły są zwykle narażone na bezpośrednie promieniowanie słoneczne, a dodatkowo występuje efekt nagrzewania od podłoża oraz wysoka temperatura otoczenia. Jeżeli przychody projektu w dużej mierze zależą od produkcji letniej, współczynnik temperaturowy staje się istotnym kryterium porównania. - Instalacje agrofotowoltaiczne oraz systemy niskiego montażu
Niewielka odległość modułów od gruntu powoduje wyraźny wpływ promieniowania cieplnego podłoża. Ponieważ tego typu systemy projektowane są z myślą o długoterminowej stabilności pracy, wpływ współczynnika temperaturowego na uzysk energii ujawnia się często stopniowo w wieloletniej eksploatacji.
Dlatego przy ocenie współczynnika temperaturowego kluczowe znaczenie ma nie sama lokalizacja geograficzna, lecz to, czy moduły przez długi czas pracują w warunkach wysokiej temperatury oraz w okresach o dużym znaczeniu dla produkcji energii. W wymienionych scenariuszach współczynnik temperaturowy zasługuje na szczególną uwagę jako jedno z głównych kryteriów doboru modułów.
4. Jak prawidłowo wykorzystywać współczynnik temperaturowy przy doborze modułów?
Przy wyborze modułów fotowoltaicznych współczynnik temperaturowy nie jest parametrem, który należy „optymalizować w oderwaniu od reszty”. W określonych warunkach projektowych nie powinien być jednak pomijany.
W praktyce współczynnik temperaturowy jest wykorzystywany głównie do porównywania modułów w następujących typach projektów:
- Projekty, w których główna część przychodów przypada na okresy wysokich temperatur, zwłaszcza latem
Moduły HJT charakteryzują się relatywnie niskim współczynnikiem temperaturowym, dlatego dobrze sprawdzają się w projektach o wysokich wymaganiach dotyczących stabilności produkcji energii w wysokiej temperaturze oraz długoterminowych przychodów, przy jednocześnie bardziej elastycznym budżecie.
Moduły IBC oferują korzystną równowagę pomiędzy współczynnikiem temperaturowym a mocą na jednostkę powierzchni, co czyni je odpowiednimi dla zastosowań komercyjnych i przemysłowych, gdzie liczy się jednocześnie wysoka sprawność i stabilność pracy w warunkach podwyższonej temperatury.
- Projekty, w których wysokie temperatury występują sezonowo, lecz nie dominują przez cały rok
W takich scenariuszach wpływ wysokiej temperatury na uzysk energii ma charakter okresowy. Moduły TOPCon zapewniają dobrą równowagę pomiędzy sprawnością, kosztami oraz współczynnikiem temperaturowym i są odpowiednie dla projektów, w których kluczowe znaczenie mają opłacalność, stabilność dostaw oraz zrównoważona charakterystyka pracy. Szczególnie dobrze sprawdzają się w instalacjach dachowych, carportach oraz innych konstrukcjach o ograniczonym odprowadzaniu ciepła.
- Projekty o niskiej wrażliwości na współczynnik temperaturowy
W takich przypadkach temperatura pracy modułów jest względnie łatwa do kontrolowania, a wpływ wysokich temperatur na uzysk energii pozostaje ograniczony. Podczas doboru modułów współczynnik temperaturowy nie jest wówczas głównym kryterium rozróżniającym i powinien być analizowany łącznie z innymi parametrami technicznymi.
Podsumowując, współczynnik temperaturowy nie przesądza o wyborze modułów w każdym projekcie. W zastosowaniach, w których praca w wysokiej temperaturze jest normą, powinien on jednak stanowić istotny element porównania i być oceniany w kontekście zastosowanej technologii modułów, aby rzetelnie oszacować wpływ na rzeczywistą produkcję energii oraz długoterminowe przychody projektu.
Maysun Solar od lat działa na rynku europejskim, oferując partnerom hurtowym i dystrybucyjnym moduły fotowoltaiczne w technologiach IBC, technologiach TOPCon, technologiach HJT. W różnych scenariuszach pracy koncentrujemy się na stabilności produkcji energii w wysokiej temperaturze, mocy na jednostkę powierzchni oraz dopasowaniu systemowym, wspierając projekty w osiąganiu kontrolowanej realizacji i długoterminowych przychodów w rzeczywistych warunkach eksploatacji.
Może Ci się spodobać: