Megtekintések: 0 Szerző: Site Editor Közzététel ideje: 2025-08-27 Eredet: Telek
Magas hőmérséklet teszi a napelemek kevésbé működnek jól, különösen meleg helyeken. A magas hőmérséklet rontja a pv-modul teljesítményét a fizikai és elektromos változások miatt. Az olyan napelemmodulok, mint a PERC, a TOPCon, az IBC és a HJT, veszítenek hatékonyságukból, ha felmelegszik. A hőmérsékleti együttható megmutatja, hogy mennyivel csökken a hatékonyság. A legtöbb modul esetében ez a szám -0,24 és -0,34 %/°C között van. Meleg éghajlaton a napelemek akár 65-70°C-ot is felmelegíthetnek. Ez nagymértékben csökkenti az általuk termelt energiát.
A napelemek hatékonysága csökken, ha melegebb lesz. Ez befolyásolja az azonnali és egy éven túli teljesítményt is.
| Modultípus | hőmérsékleti együttható (%/°C) | becsült teljesítményveszteség 40°C-os emelkedésnél |
|---|---|---|
| PERC | -0.34 | Körülbelül 13,6%-os veszteség |
| TOPCon | -0.32 | Körülbelül 12,8%-os veszteség |
| IBC | -0.29 | Körülbelül 11,6%-os veszteség |
| HJT | -0.24 | Körülbelül 9,6%-os veszteség |
A napelemek hatékonyságára gyakorolt hőmérsékleti hatások nagy gondot okoznak a pv-modulok tervezőinek. A tanulmányok azt mutatják, hogy a hőmérsékleti együtthatók minden technológiánál eltérőek. Ezek a számok nem romlanak az idő múlásával. Ha a hőmérséklet befolyásolja a napelemek hatékonyságát, az kevesebb energiát és kevesebb pénzt jelent a napenergia-rendszerekből.
A magas hőmérséklet miatt a napelemek kevésbé működnek jól. Ez azért történik, mert a hő megváltoztatja a dolgokat a modulokon belül. Ezek a változtatások azt eredményezik, hogy a panelek kevesebb energiát termelnek.
A különböző típusú napelemek különböző sebességgel veszítenek el energiát. Egyes panelek, mint például a HJT és a CIGS, jobban teljesítenek a melegben. Több energiát tartanak meg, ha kint meleg van.
A panelek megfelelő telepítése segít hűvösnek maradni. A panelek megemelése lehetővé teszi a levegő mozgását alattuk. A hűtőanyagok használata a panelek jobb működését is elősegíti.
A napelemek anyaga sokat számít. Az olyan dolgok, mint a kapszulázók és bevonatok, segítik a paneleket a hőkezelésben. Ezek az anyagok hozzájárulnak a panelek hosszabb élettartamához a forró helyeken is.
A hűtőrendszerek és az intelligens technológia segítheti a panelek jobb működését. Akár 15%-kal hatékonyabbá tehetik a napelemeket. Ez hasznosabbá és olcsóbbá teszi a napenergiát a meleg helyeken.
A napelemek a fotovoltaikus effektus segítségével állítják elő az áramot. A napfény eléri a napelemet és megmozgatja az elektronokat. Ez a mozgás elektromos áramot hoz létre. A sávszélesség az elektronok felszabadításához szükséges energia. A különböző pv-modulok eltérő sávszélességgel rendelkeznek. A sávszélesség megváltoztatja, hogy a napfény milyen jól alakul elektromossággá.
Amikor melegebb lesz, a sávszélesség kisebb lesz. Ez azt jelenti, hogy az elektronoknak kevesebb energiára van szükségük a mozgáshoz. De több elektron rekombinálódhat, mielőtt összegyűjti őket. A modul hűtése befolyásolja a legjobb sávszélességet. Ha egy modul nem tud gyorsan lehűlni, a hatékonysága tovább csökken. A CIGSe napelemeknél a sávszélesség szabályozása segíti a feszültséget és a hatékonyságot. Ez azt mutatja, hogy miért fontos a modulok hidegen tartása a pv teljesítmény szempontjából.
Megjegyzés: A hő megváltoztatja az elektronok működését a modulon belül. Ez atomi szinten kezdődik és befolyásolja a hatékonyságot.
A hőmérséklet megváltoztatja a napelem modul feszültségét és áramát. Amikor felmelegszik, a nyitott áramköri feszültség (VOC) csökken. Ez azért történik, mert több töltéshordozó van a sejtben. Az elektronok könnyebben mozoghatnak vissza. A szilícium napelemek esetében a feszültség körülbelül 2,2 millivoltot esik Celsius-fokon.
A rövidzárlati áram (ISC) a hő hatására kissé megemelkedik. A magasabb hőmérséklet megkönnyíti az elektronok mozgását. Tehát egy kicsit több áram folyik. De a feszültségesés sokkal nagyobb, mint az áramerősítés. Ez azt jelenti, hogy a modul teljesítménye és hatékonysága csökken, ahogy melegszik.
A magasabb hőmérséklet hatására a nyitott áramkör feszültsége csökken.
A rövidzárlati áram kissé megemelkedik, mert az elektronok könnyebben mozognak.
A feszültségesés nagyobb, mint az áramerősítés, így csökken a hatásfok.
A modulon belüli ellenállás változása a kimenetet is megváltoztatja.
A tesztek azt mutatják, hogy ezek megtörténnek. Amikor egy panel felmelegszik, a feszültség csökken, az áramerősség kissé megemelkedik, és a teljes teljesítmény csökken. Éppen ezért a hőmérséklet nagy gondot okoz a napelemes rendszerek tervezőinek.
A hő hatására az elektronok és a lyukak jobban rekombinálódnak a sejtben. Ha az érintkezők elérése előtt újraegyesülnek, a modul elveszti az áramot. A magasabb hőmérséklet miatt ez a rekombináció gyakrabban fordul elő. Ez csökkenti az áramerősséget, és a panel kevésbé hatékony.
A modul hőmérséklete megváltoztatja, hogy hány elektron rekombinálódik.
Az anyag több hibája több rekombinációs foltot jelent.
A hő növeli az ellenállást a modulon belül, ami megnehezíti az áram áramlását.
Több rekombináció és ellenállás csökkenti a hatékonyságot és a teljesítményt.
A tanulmányok azt mutatják, hogy a magasabb hőmérséklet növeli a sejt ellenállását. Ez megnehezíti az elektromos áram áthaladását a modulon. Tehát a teljesítmény még jobban csökken. A rekombináció és az ellenállás együtt azt jelenti, hogy a meleg időjárás nagy teljesítményveszteséget okozhat.
Összefoglalva, a hőmérséklet a sávszélesség, a feszültség, az áram, a rekombináció és az ellenállás megváltoztatásával befolyásolja a pv-modulokat. Mindezek a dolgok együtt csökkentik a hatékonyságot, ahogy egyre melegebb lesz.
A napelemek minősítésüket az STC-nek nevezett szabványos vizsgálati körülményektől kapják. Az STC tökéletes laborbeállításokat használ. A cella hőmérséklete 25°C. A napfény nagyon erős, 1000 W/m². De a való élet nem olyan, mint a labor. Kint a napelemek felforrósodnak, és gyengébb a napfény. A szél és a légtömeg megváltoztatja a panelek működését is.
| Paraméterek | szabványos vizsgálati feltételei (STC) | Valós működési feltételek (NOCT) |
|---|---|---|
| Besugárzás | 1000 W/m² (ideális napfény intenzitás) | 800 W/m² (alacsonyabb, jellemzőbb napfény) |
| Hőmérséklet | Cellahőmérséklet 25°C-on (77°F) | Környezeti hőmérséklet 20°C (68°F); cella hőmérséklet ~45°C |
| Légtömeg | 1,5 (szabványos légköri úthossz) | Nincs megadva, helytől függően változik |
| Szélsebesség | Nem vették figyelembe | 1 m/s (befolyásolja a hűtést és a hőmérsékletet) |
A táblázat azt mutatja, hogy az STC olyan, mint egy tökéletes világ. A való életben a napelem modulok gyakran elérik a 45°C-ot. Kevesebb napfényt is kapnak, mint a laborban. Ezek a változtatások csökkentik a napelemek hatékonyságát. A való életben a panelek általában csak az STC-besorolásuk 70–80%-át adják. A mérnökök ezeket a számokat arra használják, hogy kitalálják, mennyi energiát termel egy rendszer a laboron kívül.
Más dolgok is csökkentik a kapott teljesítményt. A következő táblázat a valós napelemes rendszerek gyakori veszteségeit sorolja fel:
| Veszteségtényező | Tipikus veszteségtartomány / Hatás |
|---|---|
| Hőmérséklet hatásai | A hatékonyság csökken, ha a modul hőmérséklete emelkedik (pl. 5-10%-kal csökken) |
| Bekötés és vezetés | Energiaveszteség a kábelekben és csatlakozásokban (1-3%) |
| Inverter hatékonyság | Konverziós veszteségek DC-ről AC-ra (95-98%-os hatásfok) |
| Szennyezés és árnyékolás | Kibocsátás csökkenés a por, szennyeződés, hó, árnyékolás miatt (2-5%) |
| Modul leromlás | Éves hatékonyságvesztés 0,5% körüli évente |
A napelemek jobban működnek a laborban, mint kint. A Performance Ratio vagy PR a valós teljesítményt a tökéletes kimenettel hasonlítja össze. A PR-számok 66%-ról 88%-ra nőnek. Ez sok mindent jelent, például a hőt, a vezetékeket és az életkort, amelyek csökkentik a napelemek hatékonyságát.
A hőmérsékleti együttható azt mutatja meg, hogy mennyivel csökken a napelem modul teljesítménye, ha 25°C-nál melegebb lesz. Ezt a számot az adatlapokon találja. Minden Celsius-fok százalékában jelenik meg. A mérnökök a hőmérsékleti együttható segítségével kiszámolják, mennyi energia veszít, amikor a panel felmelegszik.
A hőmérsékleti együttható fontos dolgokat befolyásol:
Nyitott áramköri feszültség (VOC)
Rövidzárlati áram (ISC)
Maximális teljesítménypont (Pmpp)
Például, ha egy modul hőmérsékleti együtthatója -0,3%/°C, akkor teljesítményéből 0,3%-ot veszít minden 25°C feletti fok esetén. A technikusok ezt úgy ellenőrzik, hogy figyelik, hogyan változik a feszültség, az áram vagy a teljesítmény, ahogy a panel felmelegszik. A hőmérsékleti együttható segít az embereknek a rendszerek tervezésében és elkerülni a magas feszültség okozta problémákat hidegben.
A napelem hatásfoka a hőmérsékleti együtthatótól függ. Az alacsonyabb számok kisebb teljesítményveszteséget jelentenek meleg időben. Egyes modulok, például a HJT, jobb hőmérsékleti együtthatókkal rendelkeznek. Ezek olyan helyekre jók, ahol nagyon meleg van.
A napelem modulok elveszítik az áramot, ahogy melegednek. A mérnökök a matematika segítségével kitalálják, mennyi veszett. A cella hőmérsékletének egyik képlete így néz ki:
Tcell = Tamb + (1 / U) * (Alfa * Ginc * (1 - Hatékony))
Tcell: sejt hőmérséklet
Tamb: környezeti hőmérséklet
U: hőveszteségi tényező (W/m²·K)
Alfa: abszorpciós együttható (általában 0,9)
Ginc: bejövő napfény (besugárzás)
Hatékonyság: napelem hatékonyság
Ha a levegő hőmérséklete 35°C, a napfény 800 W/m² és a panel hatásfoka 20%, a cella 55°C-nál melegebb lehet. A magasabb cella-hőmérséklet azt jelenti, hogy több energia veszít el. Ha a hőmérsékleti együttható -0,3%/°C, a 30°C-os emelkedés 25°C fölé 9%-os teljesítménycsökkenést jelent.
A tudósok évek óta tanulmányozzák a tetőtéri napenergiát. Azt találták, hogy a hőveszteség nagy része a teljes veszteségnek. Ezeket tömbbefogási veszteségeknek nevezzük. Idővel a panelek évente körülbelül 0,5%-os hatékonyságot veszítenek. A por, az árnyék és a vezetékek elvesztése rontja a helyzetet.
Tipp: Mindig ellenőrizze a hőmérsékleti együtthatót, és valós adatokat használjon a veszteségek előrejelzéséhez.
A napelemek elveszítik az áramot meleg időben. Ezeknek a veszteségeknek a mérésével a tervezők kiválaszthatják a legjobb paneleket és telepítési módokat a nagyobb teljesítmény érdekében.
A napelemek különböző anyagokból állítanak elő áramot napfényből. A kristályos szilícium modulok jól működnek normál körülmények között. A monokristályos szilícium modulok akár 26,7%-os hatékonyságot is elérhetnek. A polikristályos modulok 24,4%-os hatékonyságot érhetnek el. A vékonyrétegű modulok, mint például a CIGS, alacsonyabb hatásfokkal rendelkeznek. De meleg helyen jobban teljesítenek. A CIGS modulok kevésbé veszítenek hatékonyságból, ha felmelegszik. Hőmérsékleti együtthatójuk mindössze -0,36%/°C. A kristályos szilícium modulok magasabb hőmérsékleti együtthatóval rendelkeznek. Ez azt jelenti, hogy melegben több energiát veszítenek. A vékony filmmodulok akkor is jobban működnek, ha kevesebb a fény vagy némi árnyék.
| Modultípus | Hatékonysági tartomány (%) | Hőmérséklet-együttható (%/ºC) | Hőmérsékletérzékenység és hatékonysági veszteségek összefoglalása |
|---|---|---|---|
| Monokristályos c-Si | 15-20 | -0.446 | Nagy hatásfok, de több teljesítményt veszít, ahogy melegszik |
| Polikristályos c-Si | 13-16 | -0.387 | Közepes hatásfok és közepes hőérzékenység |
| CIGS vékony film | 10-14,5 (jellemző) | -0.36 | Alacsonyabb hatásfok, de kevésbé befolyásolja a hő, jobban működik melegben és gyenge fényben |
A vékony filmmodulok jól működnek forró és változó fényben is. A kristályos szilícium modulok csúcshatékonysága magasabb, de nagyobb teljesítményt veszítenek, amikor felforrósodnak.
A napelemes technológia folyamatosan javul. A HJT modulok akár 26,56%-os hatékonyságot is elérhetnek a laborokban. Melegben is megőrzik a jó teljesítményt. Hőmérsékleti együtthatójuk körülbelül -0,25%/°C. Így kevesebb energiát veszítenek, ha felmelegszik. A TOPCon modulok nagy hatásfokúak és nem túl drágák. Hőmérsékleti együtthatójuk közel -0,32%/°C. Az IBC modulok hátérintkezős kialakítást használnak. Ez segít csökkenteni az árnyékolást és 22–24%-os hatékonyságot biztosít. Hőmérsékleti együtthatójuk körülbelül -0,29%/°C. A PERC modulokat sokat használnak, de hőhatásban nagyobb a hatékonyságuk.
| Technológiai | hőmérsékleti együttható (%/°C) | Becsült teljesítményveszteség (25°C és 65°C között) | Hatékonysági jellemzők és alkalmazási környezet |
|---|---|---|---|
| HJT | Körülbelül -0,243% | Körülbelül 9,72% | A legjobb hőmérséklet-stabilitás; 24% feletti hatékonyság; alacsony lebomlás; jó meleg, napos helyekre és épületekben való használatra. |
| TOPCon | Körülbelül -0,32% | Körülbelül 12,8% | Közepes hőmérsékleti együttható; hatékonysági határ körülbelül 28,7%; jó ár; jól működik meleg helyen. |
| IBC | Körülbelül -0,29% | Körülbelül 11,6% | Magas hatásfok (22-24%); jól néz ki; kevesebb árnyékolás; díszes épületekhez jó. |
| PERC | Magasabb hőmérséklet-érzékenység | Nagyobb teljesítményveszteség, mint másoké | Sokat használt, de hő hatására több energiát veszít; a hatásfok jobban csökken magas hőmérsékleten. |
A napelem modulok a laboron kívül másként működnek. Meleg helyeken a kristályos szilícium modulok éves energiájuk 8-9%-át veszítik el a hő miatt. A vékonyfilmes modulok csak körülbelül 5%-ot veszítenek. A CIGS modulok jobb teljesítményarányt tartanak fenn 10-50°C között. Az olyan dolgok, mint a por, a páratartalom és a szél, szintén megváltoztatják a pv-modulok működését. A por és a nedvesség akár 30%-os teljesítményveszteséget is okozhat. A hűtési módszerek, mint például a hibrid PV-termikus rendszerek, elősegítik a panelek jobb működését forró helyeken.
| Fotovoltaikus technológia | hőveszteségek meleg éghajlaton | Teljesítményarány / Hatás meleg éghajlaton |
|---|---|---|
| Monokristályos szilícium (mono-c-Si) | 8% éves energiaveszteség | Alacsonyabb teljesítményarány, mint a CIGS; melegben több energiát veszít |
| Többkristályos szilícium (multi-c-Si) | 9% éves energiaveszteség | Hasonló veszteségek, mint a mono-c-Si; a hő csökkenti a teljesítményt |
| Vékonyfilmes technológiák | 5% éves energiaveszteség | Jobban kezeli a hőt; kevesebb energiát veszít |
| Amorf szilícium (a-Si) | N/A | A hőkezelés miatt jobban működik a meleg hónapokban |
| Réz-indium-gallium-szelenid (CIGS) | N/A | Nagyobb teljesítményarány, mint a kristályos szilícium PV-k 10-50°C között |
A PV-modul teljesítménye a típustól, az időjárástól és a beállítási módtól függ. A megfelelő napelem modul kiválasztásával több energiát nyerhet és pénzt takaríthat meg, különösen meleg helyeken.
Kép forrása: pexel
A kapszulázó anyagok megvédik a napelemeket a hőtől és a víztől. Ezenkívül védenek az ütésektől és a nyomástól. A tokozás típusa megváltoztatja, hogy a modul mennyire képes kezelni a hőt. Ez befolyásolja a modul élettartamát is.
Az EVA jobban nő, mint a fémek és a szilícium, amikor felmelegszik. Ez feszültséget okoz a modulon belül fűtés és hűtés közben.
A stressz repedéseket vagy törött alkatrészeket okozhat a modul belsejében.
A megfelelő tokozás kiválasztása csökkenti a sérülés esélyét. Segít a modulnak erős maradni.
Az, hogy a kapszulázók mennyire nyúlnak és zsugorodnak, befolyásolja a rétegek összetapadását. Ez megváltoztatja a modul keménységét.
Ha az EVA-hoz olyan dolgokat adunk, mint a SiC, BN vagy ZnO, akkor a hő gyorsabban távozik. Például 30%-os SiC összekeverésével a termikus hatásfok elérte a 70,02%-ot. Az elektromos hatásfok 16,94%-ra nőtt, mivel a cella hűvösebb maradt.
Az ezekből az adalékokból származó jobb hőáramlás több mint 7%-kal növelheti a teljesítményt.
Tipp: A jó kapszulázó anyagok és speciális adalékok segítségével a pv-modulok hűvösek maradnak, és jobban működnek forró helyeken.
A modul vezetékeinek és útvonalainak felépítése segít a hő és az elektromos áram szabályozásában. A tudósok azt találták, hogy grafit és alumínium fóliák használata a hátlapban lehűti a kristályos szilícium modulokat. Ez a hűtés jobb feszültség- és teljesítményátalakítást tesz lehetővé. A keretben és a hátlapon lévő jó hőút elvezeti a hőt a celláktól. A fázisváltó anyagok fémekkel történő hozzáadása még jobban lehűti a modulokat. A hőmérséklet akár 21,9 K-vel is csökkenhet. Az elektromos hatásfok 9%-kal nőhet. A vezető utak intelligens kialakítása csökkenti a hőveszteséget és növeli a pv rendszer teljesítményét.
A magas hő hatására a modulok elöregednek és gyorsabban tönkremennek. Idővel a hő, a napfény és a víz rozsdát, repedéseket és gyengébb anyagokat okoz. A fény által indukált lebomlás (LID) és a potenciálisan indukált lebomlás (PID) gyakori probléma. A LID akkor következik be, amikor a napfény megváltoztatja a vegyi anyagokat a szilícium cellákban. Ez korai áramkiesést okoz. A PID a nagy feszültségkülönbségekből származik. Szivárgási áramot és nagy teljesítménycsökkenést okoz. A kapszulázó réteg megsárgulhat, megrepedhet, vagy leállhat a ragadása. Ez kevesebb fényt enged át. A hátlapok letörhetnek a hőtől és a víztől. Ez beengedi a nedvességet és szivárgást okoz. Az apró repedések és a kiszabaduló fémvonalak szintén csökkentik a hatékonyságot. Erős anyagok és jó kialakítások, például üveg-üveg modulok és UV-álló hátlapok használata lelassítja ezeket a problémákat.
| A mechanizmus | leírása és az okok | hatása a PV-modulokra és a leromlási sebességre |
|---|---|---|
| Potenciálisan indukált lebomlás (PID) | A nagyfeszültség mozgatja az ionokat és utakat alakít ki. Az üvegben lévő nátriumionok segítik ezt. | Akár 30%-os hatékonyságvesztés; teljesítményveszteség ~2,02% évente. |
| Fény által indukált lebomlás (LID) | A napfény felgyorsítja az oxidációt a szilíciumsejtekben. | Akár 10%-os hatékonyságvesztés, többnyire az első évben. |
| Kapszulázási öregedés | Az UV és a hő sárgulást, repedéseket és a ragadósság elvesztését okozza. | Kevesebb fény jut be; a hatékonyság idővel csökken. |
| Hátlapromlás | A hő és a víz károsodást és hámlást okoz. | Több nedvesség és rozsda; korai kudarc. |
| Sejtlebomlás | A hő hatására apró repedések és fémvonalak szabadulnak fel. | Teljesítményvesztés és alacsonyabb hatásfok. |
| Hotspot kialakulása | A sejtproblémák vagy a por néhány foltot túl forróvá tesz. | Több kár és hatékonyságvesztés. |
| Mechanikus stressz | A nyújtás és zsugorodás repedéseket okoz. | A forrasztási kötések és a cellák eltörnek. |
| Szennyezés/por felhalmozódás | A por blokkolja a fényt és forró pontokat képez. | Teljesítményveszteség 1,27%/g/m² a portól. |
Megjegyzés: A magas hőmérséklet mindezeket a problémákat súlyosbítja, mivel felgyorsítja a kémiai változásokat és az anyagok igénybevételét. A jó anyagok és az intelligens dizájn kiválasztása segít a modulok hosszabb élettartamában a nehéz helyeken.
A környezeti hőmérséklet és a napfény egyaránt befolyásolja a napelemek működését. Ha 25°C-nál melegebb lesz, a panelek minden fokon körülbelül 0,3-0,5%-ot veszítenek hatékonyságából. Nagyon meleg helyeken a panelek akár 60°C-ra is felmelegedhetnek. Emiatt erejük 10-15%-át veszíthetik el ahhoz képest, amire besorolták őket. A hideg, erős napfényes helyek elősegíthetik a panelek jobb működését, ami 5–7%-kal növeli a hatékonyságot. A több napfény több energiát jelent, még akkor is, ha a hő egy része elveszik. A panelek általában 20-40°C-kal melegebbek, mint a levegő, ezért fontos a helyi időjárás. A szél segít lehűteni a paneleket. Csak egy kis szél, például 1 m/s, 5-11°C-kal csökkentheti a panel hőmérsékletét. Az alábbi táblázat bemutatja, hogy ezek a dolgok hogyan változtatják meg a napelemek működését:
| Tényező/állapot | Hatás a PV hatékonyságára/kimenet | Magyarázat/Példa |
|---|---|---|
| Hőmérséklet-emelkedés (>25°C) | Hatékonyságcsökkenés 0,3% és 0,5% között 1°C-os emelkedés esetén | A panel hőmérséklete elérheti a 60°C-ot, ami 10-15%-os teljesítménycsökkenést okoz a névleges hatásfokhoz képest |
| Nagyon hideg időjárás (0°C) | 5-7%-os hatékonyságnövekedés a névleges teljesítmény felett | A magas besugárzású hideg éghajlat javítja a hatékonyságot |
| Magas napsugárzás | Növeli a teljes energiakibocsátást a hőmérsékleti veszteségek ellenére | A forró napsütéses napok több energiát adnak, mint a hideg felhős napok |
| Szélsebesség | A hűtőhatás 5-11°C-kal csökkenti a panel hőmérsékletét 1 m/s sebességgel | A hűtés javítja a hatékonyságot |
Trópusi helyeken a magas páratartalom és hőség akár 28,7%-kal is csökkentheti a hatékonyságot. A panelek ellenőrzése és tisztítása gyakran segít megőrizni a megfelelő működést.
A levegőáramlás nagyon fontos a panelek hűvösségének megőrzéséhez. Amikor a levegő áthalad a panel mindkét oldalán, gyorsabban veszi el a hőt. Ha a paneleket a tető fölé emelik, levegő áramolhat alatta, és jobban lehűti őket. A tető színe is számít. A panelek alatti sötét tetők néha hűvösebbek maradnak, mintha nem lennének panelek. A világos vagy fényes tetők melegebbé tehetik a levegőt a panelek körül. A panelekkel ellátott hideg tetők hűvösebbé tehetik a területet éjszaka, de maga a tető melegebb maradhat, mivel a panelek megakadályozzák a hő távozását. A panelek felállításának módja is számít. A tetőre szerelhető panelek általában 5-10°C-kal melegebbek, mint a földre szereltek, mert kevesebb levegő mozog körülöttük.
Tipp: A panelek megemelése és a levegő áramlása alattuk segít hűteni és jobban működni.
Az évszak és az Ön lakóhelye megváltoztatja a panelek működését. Meleg helyeken a panelek 0,4%-os hatásfokot veszítenek minden 25°C feletti fokkal. Az, hogy hol tartózkodik a Földön, megváltoztatja a nap szögét és azt, hogy mennyi ideig süt a nap, így az egyenlítőtől távolabb eső helyeken nagyobb változások történnek az év során. A trópusi területeken extra problémákat okoznak a felhők és a páratartalom, amelyek blokkolják a napfényt, és víz rakódhat le a paneleken. A sivatagban lévő por szintén csökkentheti a hatékonyságot, ha a paneleket nem tisztítják gyakran. A hűvösebb helyek gyakran jobb hatásfokkal rendelkeznek, még akkor is, ha kevesebb napfény éri őket. Minden helynek saját tervezési és takarítási tervre van szüksége, hogy egész évben a legtöbb energiához jusson.
A forró helyek jó hűtést és tisztítást igényelnek.
A hűvösebb helyek kevesebb hatékonyságot veszítenek a hő hatására.
A trópusi területeknek meg kell küzdeniük a páratartalommal és a felhőkkel.
A sivatagi helyeknek ellenőrizniük kell a port.
A napelemek működése sok mindentől függ, amelyek megváltoztatják a hőmérsékletüket, ezért nagyon fontos az egyes helyekhez megfelelő beállítás kiválasztása.
Az éves hozam azt jelenti, hogy egy napelemes rendszer mennyi áramot termel egy év alatt. A meleg időjárás miatt a panelek kevésbé hatékonyak, így kevesebb energiát termelnek. Ha meleg helyen a hatásfok 10-15%-kal csökken, az összenergia is csökken. Ez a csökkenés megváltoztatja a villamos energia kiegyenlített költségét (LCOE). Az LCOE egy egységnyi villamos energia előállításának átlagos ára a rendszer élettartama alatt. Ha a panelek kevésbé hatékonyak, minden kilowattóra több pénzbe kerül. A meleg területeken a napelemes rendszerek gyakran magasabb LCOE-vel rendelkeznek. Ennek az az oka, hogy a panelek rosszabbul működnek, és több tisztítást vagy hűtést igényelnek.
A rendszer kialakítása befolyásolja, hogy mennyi pénzt takarít meg. A mérnökök speciális anyagokat és hűtési trükköket alkalmaznak a panelek hűvösebb tartása érdekében. Például a fázisváltó anyagok (PCM) akár 34°C-kal is lehűthetik a paneleket. A hűvösebb panelek jobban működnek, így gyorsabban visszakaphatja a pénzét. A víz PCM-ekkel való használata akár 13,7%-kal hatékonyabbá teheti a paneleket. A por csaknem 12%-kal csökkentheti a hatékonyságot. A por eltávolítása magas szinten tartja az energiát, és többet ér a rendszerben. Az alábbi táblázat bemutatja, hogy a tervezési döntések hogyan változtatják meg a teljesítményt és a költségeket:
| Rendszertervezési szempont | Hatás a teljesítményre | Gazdasági hatás |
|---|---|---|
| PCM-ek integrálása | Hűvösebbé teszi a paneleket, növeli a hatékonyságot | Gyorsabb megtérülés, jobb befektetés |
| Hűtési stratégiák (víz + PCM) | Nagyobb hatásfok, jobb hőszabályozás | Több energia, nagyobb profit |
| Porcsökkentés | Jól működik a panelek | Magasan tartja a kimenetet, hozzáadott értéket |
| PCM típus kiválasztása | A rendszer legjobb hűtése | Módosítja a költségeket és a dizájnt |
Egyes napelemes rendszerek elérhetik a 37%-os hatékonyságot, de többe kerülnek, és erős napfényre van szükségük. A fix dőlésszögű rendszerek olcsóbbak és sok helyen működnek. A mérnökök minden területen a legjobb rendszert választják ki a napfényhez és a költségvetéshez.
A napelemek idővel veszítenek hatékonyságukból a hő, a por és az öregedés miatt. A legtöbb panel évente körülbelül 0,5%-os hatékonyságot veszít. Meleg helyeken ez gyorsabban megtörténhet, és később több pénzbe kerülhet. Amikor a panelek leromlanak, kevesebb energiát termelnek, és kevesebb pénzt takarítanak meg. A tulajdonosoknak meg kell tervezniük ezeket a veszteségeket, amikor a megtérülésről és a megtakarításokról gondolkodnak. Az erős anyagok és az intelligens kialakítás segít lelassítani a károkat, és megóvja pénzét.
A jó kialakítás és a rendszeres gondozás segít a napelemek hosszabb élettartamában és pénzt takarít meg még kemény éghajlaton is.
A mérnökök különböző módszereket alkalmaznak a napelemek hűtésére. Passzív hűtést választanak, például hagyják, hogy a levegő mozogjon a panelek körül. A hűtőbordák segítenek elvenni az extra hőt anélkül, hogy több energiát használnának fel. A panelek megemelése és alattuk helyet hagyva lehetővé teszi a levegő áramlását és lehűtését. A panelek nap felé néző irányának megváltoztatása és megdöntése segít megakadályozni a hő felhalmozódását. Ezenkívül segít a paneleknek több napfényhez jutni. Egyes beállítások fázisváltó anyagokat, például paraffint használnak a hő felszívására és későbbi kiengedésére. Ezek a módszerek segítik a hőmérséklet szabályozását és a panelek megfelelő működését.
A megfelelő anyagok kiválasztása segít hűvösebben tartani a paneleket. A fényes bevonatok és a világos tetők nem szívják fel annyira a hőt. A nagy sávszélesség alatti reflexiós panelek visszaverik a nem használható napfényt. Ez hűvösebben tartja őket. A nagy emissziós képességű anyagok gyorsabban bocsátják el a hőt. Ezek a trükkök segítenek a panelek hosszabb élettartamában és jobb működésében.
A napelemeknél nagyon fontos a hűtés. A passzív hűtés, a fázisváltó anyagokhoz hasonlóan, körülbelül 9%-kal nagyobb teljesítményt biztosíthat a paneleknek. Az aktív hűtés vizet vagy levegőt használ a panelek hűtésére, de többe kerül, és nehezebb beállítani. A hibrid rendszerek termoelektromos hűtőket és fázisváltó anyagokat kevernek a még jobb eredmény érdekében. Egyes hibrid hűtők akár 40°C-kal is csökkenthetik a panel hőmérsékletét. A panelek akár 15%-kal jobban is működhetnek. Ezek az ötletek segítenek a paneleknek hűvös lenni a forró helyeken.
Az intelligens bevonatok segítenek a paneleknek több fényt felszívni és távol tartani a port. Egyes bevonatok megtisztítják magukat és megállítják a tükröződést. A kétrétegű fázisváltó anyagok segítenek a panel hőmérsékletének egyenletes tartásában, mivel hőt vesznek fel és engednek ki. A valós idejű megfigyelés mesterséges intelligenciát használ a panelek működésének megfigyelésére és megváltoztatására. Ezek az eszközök segítenek a paneleknek az időjárás változása esetén is fenntartani az áramellátást.
| Megoldástípus Előny | Példa | Hatás |
|---|---|---|
| Hibrid nano bevonatok | Csökkentse a tükröződést és szüntesse meg a port | Több fotont használtak |
| AI megfigyelés | Az időjárás változásával módosítja a beállításokat | Több energiát kap |
| PCM rétegek | Vegye be és engedje ki a hőt, hogy a panelek hűljenek | Kevesebb hő okozta kár |
Egyes napelem-típusok jobban működnek, ha meleg van. A HJT modulok kevesebb energiát veszítenek, és több energiát termelnek trópusi és száraz helyeken. A CIGS-sejtek még nagyon melegben is jól működnek. A CdTe modulok akár 6%-kal több energiát termelnek, mint a szilíciumok meleg időben. A legjobb technológia kiválasztásával a panelek jobban működnek és hosszabb ideig tartanak forró helyeken.
A tudósok új módszereket találnak a napelemek hőkezelésére. Speciális anyagokat használnak a panelek erősebbé tételére meleg időben. Egyes tudósok apró MOF-eket helyeznek perovszkit napelemekbe. Ezek a MOF-ok rugalmasabb formákat és nagyobb felületeket adnak a sejteknek. Ez segít megállítani a napfény és a hő okozta károkat. A CIGS napelemekben egy nagyon vékony Al2O3 réteg védi a cellákat. Ez a réteg mindössze 10 nanométer vastag. Távol tartja a vizet, és megakadályozza az elektromos problémákat. Emiatt a sejtek erejük mintegy 80%-át megtartják, miután hosszú ideig meleg, nedves helyen vannak. A nanofluidok és a paraffin alapú nanoanyagok segítik a panelek hűtését. Elvezetik a hőt a panelektől. A szénfekete nanofluidok és a nanorészecskéket tartalmazó fázisváltó anyagok egyenletesen tartják a hőmérsékletet. Ezek az új anyagok és nanotechnológiák hozzájárulnak ahhoz, hogy a napelemek hosszabb élettartamúak, és melegen is jobban működjenek.
Az intelligens bevonatok és a mesterséges intelligencia segíti a napelemeket a hőkezelésben. Az alábbi táblázat bemutatja, hogyan segítenek ezek az eszközök:
| Mechanizmus | Leírás | Hatás a PV hatékonyságára magas hőmérsékleten |
|---|---|---|
| Hibrid nano bevonatok | Kisebb visszaverődés, több UV/IR fényt használjon, és blokkolja a port | Több fényt használnak, kevesebb energiát veszítenek a szennyeződések miatt |
| Fázisváltó anyagok (PCM) | Vegye be és engedje ki a hőt, hogy a panel hőmérséklete egyenletes maradjon | Kevesebb hőkárosodás, hosszabb panelélettartam |
| AI-vezérelt adaptív rendszerek | Használja a gépi tanulást a beállítások módosításához és a nap követéséhez | Nagyobb teljesítmény, még forrón is |
Az intelligens bevonatok segítenek a paneleknek több fényt befogadni és tiszták maradni. A PCM-ek napközben extra hőt tárolnak, és kiengedik, amikor lehűl. Ez segít megóvni a paneleket a túlmelegedéstől. Az AI-rendszerek figyelik az időjárást, és megváltoztatják a panelek működését. Ez segít a paneleknek több energiát termelni, még akkor is, ha nagyon meleg van.
A hibrid és fejlett rendszerek számos módszert alkalmaznak a hő elleni küzdelemben és a jobb működésben. A hibrid napelemes rendszerek a fotovoltaikus paneleket talajhőszivattyúkkal keverik. Különleges alkatrészeket is használnak minden éghajlathoz. A mérnökök kiválasztják a megfelelő méretet a kollektorokhoz, hőcserélőkhöz és tárolótartályokhoz. Ez segít egyensúlyban tartani a fűtési és villamosenergia-szükségletet. Ezekben a rendszerekben a fázisváltó anyagok hőt tárolnak és segítik a panelek hűtését. Ez megakadályozza, hogy a panelek túlmelegedjenek. A vezérlőrendszerek irányítják az energiát és csökkentik a hálózati villamosenergia-szükségletet. Ez meleg helyeken hasznos. A hibrid fotovoltaikus-termikus (PVT) rendszerek villamos energiát és hőt is termelnek. Ezek a rendszerek hűtést használnak, hogy a panelek jól működjenek még délben is, amikor a legmelegebb idő van. A fejlett szigetelés, például az aerogélek és a gépi tanulást alkalmazó intelligens vezérlések hosszabb élettartamot és jobb működést biztosítanak ezeknek a rendszereknek. A hibrid kialakítások csökkentik az üvegházhatású gázok kibocsátását, és megbízhatóbbá teszik a napenergiát a forró helyeken.
A napelemek nem működnek olyan jól, ha meleg van. Minden paneltípus a maga módján reagál a hőre. A hőmérsékleti együttható azt mutatja meg, hogy mennyi energia veszít el melegben. Az emberek javíthatják a panelek működését, ha kiválasztják a megfelelő telepítési módokat, és megfelelő anyagokat használnak.
A legjobb eredmény elérése érdekében érdemes szakértő segítségét kérni a napelemes rendszer felállítása előtt. Ez segít abban, hogy a panelek jól működjenek, bárhol is él.
A hőmérsékleti együttható azt mutatja meg, hogy egy napelem mennyi energiát veszít, ha 25°C fölé melegszik. Ha az együttható alacsonyabb, a panel nem veszít annyi energiát meleg időben.
A magas hőmérséklet gyorsabbá teszi a napelemek öregedését. Repedéseket és sárga foltokat okozhatnak. Az anyagok gyorsabban bomlanak le. Ezáltal a panelek kevésbé hatékonyak, és lerövidül az élettartamuk.
A HJT és CIGS modulok a legjobban forró helyeken működnek. Alacsonyabb hőmérsékleti együtthatókkal rendelkeznek. Ez azt jelenti, hogy melegben kevesebb energiát veszítenek. Ezek a panelek megőrzik hatékonyságukat melegebb területeken.
Igen. A hűtőrendszerek, például a fázisváltó anyagok vagy a vízhűtés segítik a panelek hűvösségét. Ezek a rendszerek akár 15%-kal hatékonyabbá tehetik a paneleket nagyon meleg időben.
A por blokkolja a napfényt, és néhány foltot felforrósít. Ez megemeli a panel hőmérsékletét és nagyobb teljesítményveszteséget okoz. A panelek tisztítása gyakran segít hűvösebben tartani és jobban működni.
