5 factori de mediu care afectează randamentul sistemului tău fotovoltaic

Instalarea unui sistem fotovoltaic (PV) este o investiție importantă în sustenabilitatea energetică și reducerea costurilor cu electricitatea - fie iei această decizie acasă sau pentru compania ta. Cu toate acestea, randamentul acestuia poate varia semnificativ în funcție de o serie de factori de mediu. Înțelegerea acestor factori este esențială pentru a maximiza eficiența și rentabilitatea investiției în panouri solare. Iată cinci factori de mediu esențiali care influențează performanța unui sistem fotovoltaic!

Radiația solară

Radiația solară reprezintă unul dintre cei mai cruciali factori care influențează eficiența și performanța sistemelor fotovoltaice. Energia provenită de la soare este sursa principală de alimentare pentru panourile solare, iar variațiile în intensitatea și calitatea acestei radiații pot avea un impact semnificativ asupra cantității de energie electrică generată. 

Aceasta se referă la cantitatea de energie solară care ajunge pe suprafața panourilor. Zonele cu o expunere solară ridicată vor produce mai multă energie electrică.

• Lumină directă vs. Lumină difuză: Panourile fotovoltaice funcționează cel mai eficient în condiții de lumină directă. Luminile difuze, care apar în zilele noroase, reduc eficiența, dar nu o elimină complet.
• Sezon și latitudine: Randamentul sistemului fotovoltaic variază cu sezonul și latitudinea locației. Zonele apropiate de ecuator beneficiază de o expunere solară mai constantă pe parcursul anului.

Ce este radiația solară?

Radiația solară este energia emisă de soare sub formă de lumină și căldură. Aceasta este compusă din diferite lungimi de undă, inclusiv lumina vizibilă, ultravioletele și infraroșiile. În contextul sistemelor fotovoltaice, radiația solară este esențială deoarece fotonii din lumina solară sunt absorbiți de celulele fotovoltaice, generând astfel energie electrică.

Tipuri de radiație solară

Există două tipuri principale de radiație solară care afectează sistemele fotovoltaice:

• Radiația directă: Aceasta este radiația care ajunge direct de la soare la panourile solare fără a fi dispersată. Este cea mai eficientă formă de radiație pentru generarea de energie electrică, deoarece conține cea mai mare cantitate de energie per unitate de suprafață.
• Radiația difuză: Aceasta este radiația care a fost dispersată de particulele din atmosferă înainte de a ajunge la panouri. Deși are o intensitate mai mică decât radiația directă, contribuie totuși la generarea de energie, mai ales în zilele noroase.

Cum influențează radiația solară eficiența sistemelor fotovoltaice?

• Intensitatea luminii solare

Intensitatea luminii solare este direct proporțională cu cantitatea de energie electrică produsă de un sistem fotovoltaic. Regiunile cu un nivel ridicat de radiație solară, cum ar fi zonele tropicale și subtropicale, permit panourilor solare să producă mai multă energie comparativ cu regiunile cu mai puțină expunere solară.

• Unghiul de incidență

Unghiul sub care lumina solară atinge panourile fotovoltaice influențează semnificativ eficiența acestora. Pentru a maximiza captarea energiei solare, panourile ar trebui să fie orientate astfel încât să fie perpendiculare pe razele soarelui cât mai mult timp posibil pe parcursul zilei.

• Durata zilei

Durata zilnică de expunere la soare variază în funcție de locație și sezon. În timpul verii, zilele mai lungi permit panourilor solare să capteze mai multă energie comparativ cu iarna, când zilele sunt mai scurte.

• Condițiile atmosferice

Condițiile atmosferice, cum ar fi prezența norilor, poluarea și particulele de praf din aer, pot diminua cantitatea de radiație solară care ajunge la panouri. În zilele noroase, o parte din radiația solară este blocată sau dispersată, reducând astfel eficiența sistemului fotovoltaic.

• Reflectivitatea suprafaței panourilor

Suprafața panourilor fotovoltaice trebuie să fie curată pentru a asigura o absorbție maximă a radiației solare. Depunerile de praf, murdărie sau alte impurități pot reflecta o parte din lumina solară, reducând astfel cantitatea de energie captată.

Maximizarea eficienței prin gestionarea radiației solare

Pentru a maximiza eficiența unui sistem fotovoltaic, este important să se ia în considerare următoarele aspecte:

• Orientarea și înclinarea panourilor: Montarea panourilor la un unghi optim față de soare poate maximiza captarea radiației solare.
• Sisteme de urmărire a soarelui: Utilizarea sistemelor de urmărire a soarelui permite panourilor să se ajusteze automat pentru a menține un unghi optim pe parcursul zilei.
• Curățarea și întreținerea: Asigurarea că panourile sunt curate și libere de obstacole care ar putea bloca lumina solară.

Radiația solară este un factor fundamental care determină eficiența sistemelor fotovoltaice. Înțelegerea modului în care diferitele aspecte ale radiației solare influențează performanța panourilor poate ajuta proprietarii de sisteme fotovoltaice să optimizeze generarea de energie. Prin ajustarea orientării panourilor, utilizarea sistemelor de urmărire a soarelui și menținerea curățeniei panourilor, se poate asigura că sistemul fotovoltaic funcționează la capacitate maximă, oferind astfel beneficii maxime în ceea ce privește economiile de energie și sustenabilitatea mediului.

Temperatura

Performanța panourilor fotovoltaice este influențată de o varietate de factori de mediu, iar temperatura este unul dintre cei mai importanți dintre aceștia. Deși panourile solare sunt proiectate să capteze energia solară și să o transforme în electricitate, temperaturile ridicate pot afecta negativ eficiența acestora. 

Deși panourile solare convertesc lumina în energie electrică, performanța lor poate fi afectată negativ de temperaturile ridicate. Panourile fotovoltaice sunt proiectate să funcționeze optim la o anumită temperatură nominală (aproximativ 25°C). Temperaturi mai mari de acest prag pot reduce eficiența conversiei energetice.

• Coeficient de temperatură: Majoritatea panourilor fotovoltaice au un coeficient negativ de temperatură, ceea ce înseamnă că randamentul scade pe măsură ce temperatura crește.
• Ventilație și răcire: Instalarea panourilor cu o ventilație adecvată poate ajuta la reducerea supraîncălzirii și menținerea eficienței optime.

Cum afectează temperatura panourile fotovoltaice?

• Coeficientul de temperatură

Fiecare panou fotovoltaic are un coeficient de temperatură, care indică modul în care eficiența acestuia scade odată cu creșterea temperaturii. Acest coeficient este exprimat în procente per grad Celsius și variază în funcție de tipul și producătorul panoului. De obicei, coeficientul de temperatură este negativ, ceea ce înseamnă că eficiența scade pe măsură ce temperatura crește.

• Efectul temperaturii asupra eficienței

Temperaturile ridicate determină o scădere a tensiunii de ieșire a celulelor fotovoltaice. Aceasta duce la o reducere a puterii totale generate de panou. În zilele foarte calde, când temperatura panoului poate depăși 40-50°C, eficiența poate scădea semnificativ, afectând randamentul energetic global al sistemului.

• Impactul asupra duratei de viață a panourilor

Temperaturile extreme nu doar reduc eficiența pe termen scurt, dar pot afecta și durata de viață a panourilor fotovoltaice. Expunerea prelungită la temperaturi ridicate poate accelera degradarea materialelor din care sunt fabricate panourile, ducând la o scădere mai rapidă a performanței pe termen lung.

Factori care contribuie la creșterea temperaturii panourilor

• Radiația solară intensă

Radiația solară intensă, deși esențială pentru generarea de energie electrică, contribuie la încălzirea panourilor. În zonele cu expunere solară ridicată, temperaturile panourilor pot crește considerabil.

• Ventilația ineficientă

O instalare care nu permite o ventilație adecvată poate duce la acumularea căldurii în jurul panourilor. Acest lucru este deosebit de problematic pentru panourile montate pe acoperișuri, unde fluxul de aer poate fi limitat.

• Culoarea suprafaței de montaj

Suprafețele de montaj de culoare închisă absorb mai multă căldură și pot contribui la creșterea temperaturii panourilor. Alegerea unor suprafețe de montaj de culoare deschisă sau reflectorizante poate ajuta la menținerea unor temperaturi mai scăzute.

Măsuri pentru minimizarea impactului temperaturii

• Alegerea panourilor cu coeficient de temperatură favorabil

Opțiunile de panouri fotovoltaice cu coeficienți de temperatură mai mici sunt preferabile în zonele cu temperaturi ridicate. Panourile de înaltă calitate, fabricate din materiale avansate, pot avea o toleranță mai mare la căldură.

• Îmbunătățirea ventilației

Asigurarea unui flux de aer adecvat în jurul panourilor este crucială pentru disiparea căldurii. Instalarea panourilor la o anumită distanță de acoperiș pentru a permite circulația aerului poate reduce temperaturile acestora.

• Utilizarea materialelor reflectorizante

Montarea panourilor pe suprafețe care reflectă lumina solară, cum ar fi acoperișuri de culoare deschisă sau acoperite cu materiale reflectorizante, poate reduce acumularea de căldură.

• Monitorizarea temperaturii

Implementarea unor sisteme de monitorizare a temperaturii panourilor poate ajuta la detectarea și gestionarea situațiilor în care temperaturile devin prea ridicate. Aceste sisteme pot declanșa măsuri de răcire sau ajustări ale poziției panourilor pentru a reduce impactul căldurii.

Temperatura joacă un rol esențial în determinarea eficienței și duratei de viață a panourilor fotovoltaice. Deși radiația solară intensă este benefică pentru generarea de energie, temperaturile ridicate pot reduce semnificativ performanța sistemului. Prin înțelegerea modului în care temperatura afectează panourile și prin implementarea unor măsuri adecvate de gestionare a căldurii, proprietarii de sisteme fotovoltaice pot maximiza randamentul și longevitatea investiției lor în energie solară.

Citește și https://charger.ro/blog/cat-costa-un-sistem-de-panouri-fotovoltaice 

Umbra

Panourile fotovoltaice (PV) sunt o tehnologie eficientă pentru captarea energiei solare și transformarea acesteia în electricitate. Cu toate acestea, performanța lor poate fi afectată semnificativ de prezența umbrelor. Chiar și umbrele parțiale pot avea un impact negativ major asupra randamentului sistemului fotovoltaic. 

Umbra este un factor major care poate afecta semnificativ performanța unui sistem fotovoltaic. Chiar și o mică parte dintr-un panou solar acoperit de umbră poate reduce randamentul întregului sistem.

• Surse de umbră: Arbori, clădiri, antene și alte structuri pot cauza umbre pe panouri.
• Soluții tehnologice: Utilizarea optimizatoarelor de putere sau a microinvertoarelor poate minimiza impactul umbrelor, permițând fiecărui panou să funcționeze independent.

Cum influențează umbra performanța panourilor fotovoltaice

• Reducerea fluxului de energie

Panourile fotovoltaice sunt formate din celule solare conectate în serie. Dacă una dintre aceste celule este umbrită, fluxul de energie electrică produs de întregul panou poate fi redus semnificativ. Aceasta se datorează faptului că celulele dintr-un panou funcționează ca un circuit electric: dacă o celulă este afectată, întregul circuit este influențat negativ.

• Pierderea proporțională de energie

Umbra nu afectează doar celula umbrită, ci poate reduce eficiența întregului panou. În unele cazuri, pierderile de energie pot fi disproporționat de mari în comparație cu aria efectiv umbrită. De exemplu, o umbră care acoperă doar 10% din suprafața panoului poate reduce randamentul acestuia cu mult peste 10%.

• Efectul punctelor fierbinți

Când o celulă solară este umbrită, aceasta poate începe să funcționeze ca o rezistență în circuit, absorbând energie în loc să o producă. Acest lucru poate duce la formarea de puncte fierbinți (hot spots), care pot deteriora celula respectivă și, în timp, întregul panou. Punctele fierbinți pot cauza defecte permanente și pot reduce durata de viață a panoului fotovoltaic.

Sursele de umbră

• Arbori și vegetație

Arborii și alte forme de vegetație pot crea umbre semnificative pe panourile solare, mai ales dacă sunt amplasați aproape de instalație. Pe măsură ce arborii cresc, umbrele pot deveni mai pronunțate.

• Clădiri și structuri

Clădirile înalte sau alte structuri, cum ar fi antenele sau stâlpii, pot genera umbre pe parcursul zilei. Orientarea și distanța acestor structuri față de panouri sunt factori critici în determinarea impactului umbrelor.

• Elemente temporare

Elementele temporare, cum ar fi norii, frunzele căzute sau zăpada, pot crea umbre temporare care afectează performanța panourilor. Deși aceste umbre sunt adesea de scurtă durată, ele pot avea un impact semnificativ asupra producției de energie pe termen scurt.

Măsuri pentru minimizarea impactului umbrelor

• Planificarea corectă a instalării

Planificarea atentă a amplasării panourilor solare poate minimiza impactul umbrelor. Acest lucru include evaluarea locației pentru a evita obstacolele care ar putea crea umbre. De asemenea, orientarea panourilor în așa fel încât să beneficieze de maximum de lumină solară pe parcursul zilei este esențială.

• Utilizarea optimizatoarelor de putere și a microinvertoarelor

Optimizatoarele de putere și microinvertoarele sunt dispozitive care pot reduce impactul umbrelor asupra performanței panourilor. Aceste dispozitive permit fiecărei celule sau grup de celule să funcționeze independent, reducând astfel pierderile cauzate de umbrirea parțială.

• Întreținerea regulatorie

Întreținerea periodică, cum ar fi tăierea ramurilor copacilor și curățarea panourilor de frunze sau alte resturi, poate preveni formarea umbrelor. Menținerea panourilor curate și libere de obstacole temporare ajută la menținerea unei performanțe optime.

• Monitorizarea performanței

Monitorizarea continuă a performanței sistemului fotovoltaic poate ajuta la identificarea rapidă a problemelor cauzate de umbre. Sistemele de monitorizare avansate pot detecta când un panou sau o celulă funcționează sub parametri optimi și pot semnala necesitatea intervenției.

Umbrele reprezintă un factor semnificativ care poate afecta performanța panourilor fotovoltaice. Chiar și o umbrire parțială poate duce la pierderi considerabile de energie și poate reduce eficiența întregului sistem. Prin planificarea atentă a instalării, utilizarea tehnologiilor avansate și întreținerea regulată, impactul umbrelor poate fi minimizat, asigurând astfel un randament maxim al sistemului fotovoltaic. Investiția în soluții de optimizare și monitorizare poate, de asemenea, să ajute la menținerea performanței optime pe termen lung, maximizând beneficiile obținute din energia solară.

Praful și murdăria

Eficiența panourilor fotovoltaice poate fi considerabil redusă de acumularea de praf și murdărie pe suprafața lor. Acumularea de praf, murdărie, polen sau alte particule pe suprafața panourilor solare reduce cantitatea de lumină care ajunge la celulele fotovoltaice, scăzând astfel eficiența.

• Curățarea panourilor: Menținerea panourilor curate este crucială pentru maximizarea randamentului. Curățarea periodică poate fi realizată manual sau automatizat prin sisteme de spălare.
• Factori locali: În zonele cu mult praf sau poluare, curățarea frecventă este și mai importantă.

Cum influențează praful și murdăria performanța panourilor fotovoltaice?

• Reducerea transmisiei luminii

Praful și murdăria acumulate pe suprafața panourilor fotovoltaice blochează parțial lumina solară, reducând cantitatea de radiație solară care ajunge la celulele solare. Aceasta duce la o scădere directă a eficienței panourilor, deoarece mai puțină lumină înseamnă mai puțină energie electrică generată.

• Creșterea reflexiei

Praful și murdăria pot crește reflexia luminii solare de pe suprafața panourilor. În loc să fie absorbită de celulele fotovoltaice, o parte din energia solară este reflectată, ceea ce contribuie la o reducere suplimentară a eficienței.

• Crearea de zone umbrite

Depunerile inegale de praf și murdărie pot crea zone umbrite pe suprafața panourilor. Aceste zone umbrite pot avea un efect similar cu umbrele produse de obiecte fizice, afectând circuitul electric al panoului și reducând performanța generală.

• Efectul asupra temperaturii

Praful și murdăria pot contribui la încălzirea panourilor fotovoltaice. Suprafața murdară poate reține mai multă căldură, ceea ce poate duce la supraîncălzirea panourilor și la o scădere a eficienței acestora. Temperaturile mai ridicate reduc eficiența conversiei energetice a celulelor solare.

Factori care contribuie la acumularea prafului și murdăriei

• Mediul înconjurător

Zonele aride sau desertice, cu mult praf și nisip, sunt mai susceptibile la acumularea rapidă de praf pe panouri. De asemenea, zonele cu poluare industrială sau trafic intens pot avea niveluri ridicate de particule în aer care se depun pe panouri.

• Condițiile meteorologice

Condițiile meteorologice, cum ar fi ploile rare, vânturile puternice sau furtunile de nisip, pot contribui la acumularea de praf și murdărie pe panouri. De asemenea, ploaia poate uneori să lase reziduuri care se acumulează în timp.

• Proximitatea față de sursele de poluare

Panourile solare instalate aproape de șantiere de construcții, drumuri prăfuite sau ferme agricole pot fi expuse la mai multe particule de praf și murdărie.

Măsuri pentru menținerea curățeniei panourilor fotovoltaice

• Curățarea periodică

Curățarea regulată a panourilor solare este esențială pentru a menține performanța optimă. Frecvența curățării depinde de condițiile locale de mediu, dar în general, o curățare trimestrială poate fi eficientă în majoritatea cazurilor. În zonele foarte prăfuite, poate fi necesară o curățare mai frecventă.

• Sisteme de curățare automată

Pentru instalațiile mari de panouri fotovoltaice, utilizarea sistemelor de curățare automată poate fi o soluție eficientă. Aceste sisteme utilizează apă și perii automate pentru a menține panourile curate fără a necesita intervenție manuală.

• Utilizarea acoperirilor anti-murdărie

Aplicarea unor acoperiri speciale anti-murdărie pe suprafața panourilor poate ajuta la reducerea acumulării de praf și murdărie. Aceste acoperiri sunt proiectate pentru a facilita curățarea și pentru a preveni aderarea particulelor la suprafața panourilor.

• Monitorizarea performanței

Implementarea unui sistem de monitorizare a performanței poate ajuta la identificarea rapidă a scăderilor de eficiență cauzate de acumularea de praf și murdărie. Aceste sisteme pot detecta când este necesară o curățare și pot alerta operatorii în consecință.

Praful și murdăria pot avea un impact semnificativ asupra performanței panourilor fotovoltaice, reducând eficiența și randamentul energetic. Prin curățarea regulată, utilizarea sistemelor automate de curățare și aplicarea acoperirilor anti-murdărie, proprietarii de sisteme fotovoltaice pot asigura o performanță optimă și o durată de viață mai lungă a panourilor. Monitorizarea constantă a performanței poate, de asemenea, să ajute la menținerea unui nivel ridicat de eficiență, maximizând astfel beneficiile obținute din energia solară.

Condițiile meteorologice extreme

Panourile fotovoltaice (PV) sunt proiectate pentru a transforma energia solară în electricitate. Deși aceste sisteme sunt rezistente și durabile, condițiile meteorologice extreme pot influența semnificativ performanța și longevitatea lor. Condițiile meteorologice extreme, cum ar fi grindina, furtunile, zăpada sau vânturile puternice, pot afecta integritatea fizică și performanța sistemului fotovoltaic.

• Grindina și furtunile: Pot cauza daune mecanice panourilor solare. Alegerea unor panouri cu sticlă de înaltă calitate și rezistente la impact poate preveni aceste daune.
• Zăpada: Acoperirea panourilor cu zăpadă reduce drastic producția de energie. Instalarea panourilor la un unghi adecvat poate ajuta la alunecarea zăpezii.
• Vânturi puternice: Pot afecta structura de suport a panourilor. Asigurarea unui montaj robust și rezistent la vânt este esențială pentru prevenirea avariilor.

Vezi pachetele de asigurare dedicate create de Charger împreună cu UNIQA Asigurări și Marsh: https://charger.ro/blog/asigurare-statii-incarcare-masini-electrice-sisteme-fotovoltaice 

Tipuri de condiții meteorologice extreme

• Furtunile de Grindină

Grindina poate provoca daune fizice panourilor solare. Deși majoritatea panourilor sunt construite să reziste la grindină de dimensiuni moderate, furtunile severe pot sparge sticla protectoare și pot deteriora celulele solare.

• Furtunile de vânt

Vânturile puternice, în special în timpul furtunilor sau uraganelor, pot afecta structura de suport a panourilor solare. Panourile pot fi dezafectate sau chiar smulse de pe structuri, ceea ce duce la avarii majore.

• Ninsorile abundente și înghețul

Ninsorile grele pot acoperi complet panourile, blocând accesul la lumina solară și reducând semnificativ producția de energie. Înghețul și zăpada pot adăuga greutate suplimentară pe structuri, ceea ce poate duce la deteriorări fizice.

• Temperaturile extreme

Atât temperaturile foarte ridicate, cât și cele foarte scăzute pot afecta performanța panourilor fotovoltaice. Temperaturile ridicate reduc eficiența de conversie a panourilor, în timp ce temperaturile foarte scăzute pot cauza crăparea materialelor sau probleme de funcționare ale componentelor electronice.

• Ploile torențiale și inundațiile

Ploile torențiale și inundațiile pot afecta sistemele de montaj și pot duce la scurtcircuite dacă apa ajunge la componentele electrice. De asemenea, acestea pot eroda solul în jurul instalațiilor solare montate la sol, afectând stabilitatea acestora.

Impactul condițiilor meteorologice extreme

• Scăderea producției de energie

Condițiile meteorologice extreme, cum ar fi ninsorile, grindina sau furtunile de praf, pot reduce semnificativ cantitatea de lumină solară care ajunge la panouri, ceea ce duce la o scădere a producției de energie. În unele cazuri, producția poate fi oprită complet temporar.

• Daune fizice

Furtunile de grindină, vânturile puternice și temperaturile extreme pot provoca daune structurale panourilor și componentelor sistemului. Aceasta poate necesita reparații costisitoare sau înlocuirea panourilor deteriorate.

• Reducerea duratei de viață

Expunerea repetată la condiții meteorologice extreme poate accelera uzura și degradarea materialelor, reducând durata de viață a panourilor fotovoltaice și a infrastructurii asociate.

Măsuri pentru minimiza impactul

• Alegerea materialelor rezistente

Optarea pentru panouri fotovoltaice construite din materiale de înaltă calitate, care sunt certificate pentru a rezista la condiții meteorologice extreme, poate reduce riscul de deteriorare.

• Instalarea corectă

Asigurarea că panourile sunt instalate corect, cu suporturi solide și bine ancorate, poate preveni daunele cauzate de vânturi puternice și furtuni. Montarea panourilor la un unghi adecvat poate, de asemenea, ajuta la alunecarea zăpezii.

• Sisteme de protecție

Utilizarea sistemelor de protecție, cum ar fi acoperișurile rezistente la grindină sau barierele împotriva vântului, poate proteja panourile de cele mai severe condiții meteorologice. De asemenea, instalarea unor sisteme de drenaj adecvate poate preveni acumularea apei și inundațiile.

• Monitorizarea continuă

Implementarea unui sistem de monitorizare a performanței poate ajuta la detectarea rapidă a problemelor cauzate de condițiile meteorologice extreme. Aceste sisteme pot trimite alerte în timp real în cazul unor defecțiuni sau scăderi bruște ale performanței.

• Întreținerea regulatorie

Planificarea unei întrețineri regulate poate prelungi durata de viață a panourilor și poate asigura o performanță optimă. Aceasta include inspecția periodică pentru a detecta și repara eventualele daune, precum și curățarea panourilor pentru a elimina orice depuneri de murdărie sau zăpadă.

Condițiile meteorologice extreme pot avea un impact semnificativ asupra performanței și durabilității panourilor fotovoltaice. De la grindină și vânturi puternice la ninsori abundente și temperaturi extreme, fiecare tip de vreme severă prezintă propriile provocări. Prin alegerea materialelor rezistente, instalarea corectă, utilizarea sistemelor de protecție, monitorizarea continuă și întreținerea regulată, proprietarii de sisteme fotovoltaice pot minimiza impactul negativ al condițiilor meteorologice extreme și pot asigura o performanță optimă pe termen lung.

În concluzie, optimizarea randamentului unui sistem fotovoltaic necesită o atenție deosebită asupra factorilor de mediu care îi pot influența performanța. Prin planificare atentă și măsuri de întreținere adecvate, proprietarii de sisteme fotovoltaice pot asigura o eficiență maximă și o durată de viață îndelungată a investiției lor în energie solară.