Pompa ciepła w trudnych warunkach pracy – część 4. Sprawniejsze moduły PV?

W wynikach badań opisanych w [1], znajdziemy informację dotyczącą modułów Inventux X3, że:
„niewątpliwą zaletą tych paneli jest dużo wyższa sprawność przy nasłonecznieniu poniżej 700 W/m2 w porównaniu z krystalicznymi…” 
Zobaczmy więc, czy faktycznie tak jest…

Porównajmy dwie instalacje:
– 36 modułów Inventux X3-115, o mocy nominalnej 115 Wp, sprawność 8,0%, powierzchnia pojedynczego modułu 1,43 m2; moc nominalna instalacji: 4,14 kWp, powierzchnia zajmowana przez moduły: 51 m2
– 16 modułów Viessmann Vitovolt 300, o mocy nominalnej 255 Wp, sprawność 15,6%, powierzchnia pojedynczego modułu 1,62 m2; moc nominalna instalacji: 4,08 kWp, powierzchnia zajmowana przez moduły: 26 m2

Z danych technicznych producentów, dla natężenia promieniowania słonecznego wynoszącego 200 W/m2:
– moc elektryczna modułu Inventux X3: 23 Wp/moduł x 36 modułów = 828 W
– moc elektryczna modułu Vitovolt 300: 30 Wp/moduł x 16 modułów = 480 W

Różnica: 348 W

Przeglądając dane techniczne producenta zauważymy, że w warunkach nominalnych (1000 W/m2) moduł X3 dostarcza 115 W, co oznacza że pracuje ze sprawnością 8%. Przy natężeniu promieniowania słonecznego 200 W/m2 dostarcza on 23 W – jego sprawność wynosi również 8%. Wynika z tego, że sprawność produkcji energii elektrycznej przy nasłonecznieniu 200 W/m2 nie zmienia się w porównaniu do warunków nominalnych – i przyjmijmy że tak właśnie jest.

Porównując z Vitosol 300, sprawność nominalna modułu wynosi 15,67%, a przy natężeniu promieniowania słonecznego 200 W/m2 zmniejsza się do 15,12%. Czyli jest niższa od nominalnej – chociaż niewiele niższa.

Łatwo zauważyć, że stwierdzenie o wyższej sprawności modułów X3 w porównaniu z krystalicznymi nie jest do końca prawdziwe.
Powinno brzmieć, że: sprawność modułów X3 nie zmniejsza się w takim stopniu jak w modułach krystalicznych, przy zmniejszonym natężeniu promieniowania słonecznego.

Natężenie promieniowania słonecznego 200 W/m2:
– moduł X3: sprawność 8%
– moduł krystaliczny: 15,12%,

Jak widać, sprawność modułów krystalicznych jest znacznie wyższa, nawet przy małym promieniowaniu słonecznym.
W porównaniu można jeszcze zauważyć, że nawet przy małym nasłonecznieniu obie instalacje będą produkowały prąd ze „słońca”. Trochę więcej w tym porównaniu dostarczy instalacja z modłami PV typu X3. Głównie dzięki zastosowaniu znacznie większej powierzchni modułów X3 = 51 m2, w porównaniu z modułami Vitovolt: 26 m2.

Moduły Vitovolt można traktować jako urządzenia wysokiej klasy. Przy modułach niższej klasy sprawa może wyglądać znacznie inaczej. Co można zobaczyć na wykresie poniżej.

Rys. Zmiana sprawności wykorzystania energii słońca przez różne moduły krystaliczne [2]: zielona linia – moduły wysokiej jakości;  pomarańczowa – średniej jakości;  czerwona linia – moduły słabej jakości.

Rys. Zmiana sprawności wykorzystania energii słońca przez różne moduły krystaliczne [2]:
zielona linia – moduły wysokiej jakości;
pomarańczowa – średniej jakości;
czerwona linia – moduły słabej jakości.

Jak czytać wykres ? Sprawność modułu PV wynosi np.: 15% przy natężeniu promieniowania słonecznego 1000 W/m2. Jeśli natężenie promieniowania zmieni się do 200 W/m2, sprawność modułu zmniejszy się o 3% i będzie wynosić 97% sprawności nominalnej wyznaczonej przy 1000 W/m2. Czyli, przy 200 W/m2 rzeczywista sprawność modułu wyniesie: 14,55%.

Analizując wyniki pracy instalacji PV z modułami X3 zobaczymy, że w ciągu całego roku 2014 wyprodukowały one 4 087 kWh energii elektrycznej. Co daje współczynnik 989 kWh/kWp mocy zainstalowanej (4 087 kWh / 4,14 kWp = 987,2 kWh/kWp). Jest to wynik porównywalnym jaki osiągnęłaby instalacja z dobrymi modułami krystalicznymi o mocy nominalnej ok. 4 kWp, która w ciągu roku dostarczy ok. 1 000 kWh/kWp.

..dużo wyższa sprawność przy nasłonecznieniu poniżej 700 W/m2 w porównaniu z krystalicznymi…” – na podstawie tego można się spodziewać, że instalacja z modułami X3 powinna wyprodukować znacznie więcej energii elektrycznej, bo ok. 70% energii słonecznej, w polskich warunkach klimatycznych, dociera w zakresie natężenia promieniowania słonecznego niższego od 500 W/m2.

Niestety, jak pokazano w porównaniu – tak nie będzie…

Niewątpliwą zaletą modułów X3 jest ich niższa cena niż krystalicznych. Chociaż konieczność zastosowania niemal dwa razy większej powierzchni modułów dla wielu inwestorów może być problemem.

Jak pracują różne instalacja fotowoltaiczne i ile produkują prądu, można zobaczyć i na bieżąco śledzić w serwisie: sunnyportal.com >

Wybrane przykładowe instalacje:

Białystok, instalacja PV o mocy nominalnej: 4,24 kWp, moduły monokrystaliczne: produkcja energii elektrycznej ok. 4 134 kWh/rok (975 kWh/kWp): https://www.sunnyportal.com/Templates/PublicPageOverview.aspx?plant=f97bfb1f-98bf-4668-9737-825f2c656e6b&splang=

Łężce (woj. wielkopolskie), instalacja PV o mocy nominalnej: 4,08 kWp, moduły polikrystaliczne Vitovolt 300 firmy Viessmann (16 x Viessmann Vitovolt 300 P255 ): produkcja energii elektrycznej ok. 4 186 kWh/rok (1 026 kWh/kWp): https://www.sunnyportal.com/Templates/PublicPageOverview.aspx?plant=c01806ec-f7b6-4873-92c2-a199d7955d4e&splang=

Winów (woj. opolskie), instalacja PV o mocy nominalnej: 4,08 kWp, moduły polikrystaliczne Vitovolt 300 firmy Viessmann (16 x Viessmann Vitovolt 300 P255 ): produkcja energii elektrycznej ok. 4 255 kWh/rok (1 043 kWh/kWp): https://www.sunnyportal.com/Templates/PublicPageOverview.aspx?plant=f7a5826a-22ce-4fe8-bdb6-83c4dae99613&splang=

Przeczytaj także:

Pompa ciepła w trudnych warunkach pracy – część 1.

Pompa ciepła w trudnych warunkach pracy – część 2. Ogrzewanie wody użytkowej

Pompa ciepła w trudnych warunkach pracy – część 3. Wykorzystanie energii słonecznej

Pompa ciepła w trudnych warunkach pracy – część 5. Pompa ciepła i fotowoltaika

Pompa ciepła w trudnych warunkach pracy – część 6. Fotowoltaika dzisiaj

Pompa ciepła w trudnych warunkach pracy – część 7. Podsumowanie

Autor: Krzysztof Gnyra

Źródło:

[1] Rynek Instalacyjny nr. 09/2016, artykuł pt.: Zastosowanie dodatkowych źródeł energii odnawialnej do współpracy z pompą ciepła solanka/woda; autorzy: dr inż. Joanna Piotrowska-Woroniak, dr inż. Wiesław Załuska, mgr inż. Rafał Tomaszewicz.

[2] Instalacje fotowoltaiczne, wydanie V; Bogdan Szymański; GLOB Energia, Kraków 2016 r.