Jeszcze parę słów w sprawie fotoogniw

21 września 2012

      Fotoogniwa są niezwykle prostymi urządzeniami do wytwarzania energii elektrycznej. Przede wszystkim coraz tańszymi. Stają się także coraz bardziej wydajne i niezawodne. W niezbyt długim okresie, od kiedy zostały wprowadzone do masowej produkcji, i od kiedy są wykorzystywane komercyjnie do sprzedaży prądu narosło wiele stereotypów. Tymczasem ostatnio nastąpił bardzo duży postęp technologiczny, „świat poszedł na przód” a ceny znacząco spadły. W związku z tym szereg informacji, które są w powszechnym obiegu zdezaktualizowało się. Dlatego pozwalamy sobie opisać kilka ważnych aspektów, które należy wziąć pod uwagę przy wyborze fotoogniw.

1. Ogniwa występują w różnych odmianach i jedne z nich są wydajniejsze niż inne. To częściowa prawda. Ogniwa faktycznie występują w różnych odmianach. Natomiast bez względu na rodzaj, w ramach podawanej jednostki  mocy, są tak samo wydajne. Na rynku występują trzy podstawowe rodzaje fotoogniw – monokrystaliczne, polikrystaliczne i amorficzne. Jeżeli producent podaje, że dane ogniwo ma np. 100W mocy, to bez względu na technologię z jakiej ogniwa są wykonane, panel uzyskuje 100W, kiedy letnie słońce w południe świeci prostopadle do ogniwa. Stwierdzenie to jest prawdziwe dla naszej (polskiej) szerokości geograficznej z niewielkim błędem dla całego obszaru Polski. Zupełnie nie ma znaczenia w jakiej technologi został wykonany panel. To tak samo jak z porównaniem samochodu na benzynę i olej napędowy. Jeżeli silnik ma 100kM, to tyle ma bez względu na rodzaj paliwa.

   
   Trzy rodzaje fotoogniw, od lewej: Monokrystaliczne, Polikrystaliczne i Amorficzne

2. Jedne z ogniw są sprawniejsze od innych. Tak, to prawda. Sprawność ogniwa to ilość prądu jaką jest w stanie wytworzyć ogniwo ze słońca. Ogniwa monokrystaliczne i polikrystaliczne są specjalnie sortowane i dzięki temu można przy takich samych wymiarach panelu uzyskać większą lub mniejszą moc. W przypadku ogniw amorficznych (cienkowarstwowych) nie ma różnic w sprawności. Ponadto w ramach różnych procesów technologicznych ogniwa wykazują różne sprawności. Największą sprawnością cechują się ogniwa monokrystaliczne (sprawność 16-19%), następne są ogniwa polikrystaliczne (ze sprawnością 14-17%), na ostatnim miejscu są ogniwa amorficzne (sprawność na poziomie 8-11%). W praktyce oznacza to, że jeżeli panel ma mieć 100W to np. dla ogniw amorficznych będzie zajmował około 2 razy większą powierzchnię od panelu wykonanego z ogniw monokrystalicznych.
3. Każdy producent fotoogniw ma swoją technologię i dlatego jedne z paneli są lepsze od innych. To stwierdzenie jest kompletnie błędne. Większość firm dumnie nazywających się producentami jest po prostu monterami. Ogniwa wykonywane są z bardzo wysokim reżimem technologicznym i w praktyce tylko 4 firmy na świecie dostarczają półprodukty do wykonywania ogniw. Wszystkie ogniwa w konsekwencji są takiej samej jakości, a po złożeniu różnią się praktycznie tylko logiem firmy, która składała ogniwa w ramkę. Dlatego zupełnie bezzasadne jest przepłacanie za to, że panele zostały złożone przez renomowaną firmę. Bez względu bowiem na ostatecznego „producenta” ogniw i tak po 25 latach klej, jakim są montowane płytki krzemowe, starci swoje właściwości i do ogniw dostanie się z powietrze utleniając ścieżki. Dlatego często producenci podają po 25 latach sprawność na poziomie 80%. Wyjątkiem są w tym wypadku ogniwa cienkowarstwowe (ang. thin film), które ze względu na proces technologiczny (napylanie), ulegają szybszemu zużyciu i zwykle nie stosuje się ich do instalacji na dłużej niż 10lat.
4. Montując w odpowiedni sposób można zwiększyć produktywność paneli słonecznych. Do pewnego stopnia mamy wpływ na ustawienie baterii słonecznych w stosunku do słońca. Jeżeli jednak instalacja ma być montowana na dachu to możliwości „obrócenia” paneli słonecznych są ograniczone. Oczywiście można sobie wyobrazić, że ustawimy panele na specjalne przygotowanych podporach, ale taka konstrukcja na dachu może po prostu wyglądać mało estetycznie. Ponadto budując taką konstrukcję, na której ogniwa będą w stosunku do siebie równoległe, trzeba wziąć pod uwagę, że słońce „krąży” wokoło i cień rzucany przez pierwsze panele usytuowane pod kątem może przysłaniać kolejne ogniwa. W celu zapobieżenia takiej sytuacji trzeba odsunąć od siebie panele i w ten sposób ilość zamontowanych paneli zmniejszy się realnie zmniejszając ilość dostępnej z nich mocy. Na zdjęciu obok widać ile wolnej przestrzeni jest pomiędzy poszczególnymi panelami. Dlatego przy obecnej cenie fotoogniw znacznie korzystniej jest wypełnić szczelnie powierzchnię  nawet kosztem niezbyt idealnego usytuowania paneli w stosunku do położenia słońca. Jedynie kiedy to północna strona dachu ma być przeznaczona pod panele warto zrobić specjalną konstrukcję.
5. Wzrost wydajności paneli zamontowanych na konstrukcji podążającej za słońcem wynosi nawet ponad 35%.  O ile takie stwierdzenie samo w sobie jest słuszne to nie uwzględnia po pierwsze faktu z wcześniejszego punktu, że odstęp pomiędzy kolejnymi trackerami musi być bardo duży a więc marnuje się mnóstwo powierzchni. Kiedyś panele były drogie a ziemia relatywnie tania więc opłacało się stosowanie takich systemów. Dzisiaj jedynie na terenach południowej Europy czy Afryki warunki słoneczne są na tyle korzystne żeby instalować systemy nadążne. W obecnych realiach stosowanie trackerów jest obarczone bardzo dużymi kosztami systemu, nieproporcjonalnymi do kosztów ogniw. Ma to uzasadnienie jedynie kiedy chcemy zamocować jeden tracker z ograniczoną ilością fotoogniw. W każdym razie stosując takie urządzenia trzeba się liczyć z tym, że panele stanowią bardzo dużą przeszkodę dla wiatru i przez to siły jakie działają na mechanizm obrotowy są bardzo duże. W czasie silnego wiatru trzeba ustawiać panele płasko, a dodatkowo zasilane przez cały czas siłowniki pobierają też niemałą część wyprodukowanej energii. Ponieważ w okresie zimowym może występować oblodzenie, systemy obracające narażone są często na różnego rodzaju awarie.

Podsumowując, w obecnych warunkach warto montować panele o wysokim stopniu sprawności przy stosunkowo gęstym montażu bez dodatkowych urządzeń. Na dach zdecydowanie polecamy ogniwa monokrystaliczne, które mimo, że droższe gwarantują nieco większy uzysk niż ogniwa polikrystaliczne przy takiej samej powierzchni. Na montaż wielkopowierzchniowy na gruncie najlepsze wg nas są ogniwa polikrystaliczne, jako zdecydowanie tańsze, przy nieznacznie mniejszej sprawności. Ogniw amorficznych nie polecamy ponieważ ich stosunkowo niska cena nie rekompensuje niewielkiej sprawności i krótkiego czasu eksploatacji.