Zvýšení efektivity solárních panelů
Zvýšení efektivity solárních panelů
Fotovoltaika je skvělý způsob, jak vyrábět obnovitelnou energii, ušetřit peníze a získat určitou soběstačnost. Přesto stále čelí řadě limitů a výzev, jako je závislost na množství slunečního záření nebo právě efektivita solárních panelů. Přečtěte si, co to efektivita solárních panelů je, co ji ovlivňuje a na čem vědci aktuálně pracují, aby účinnost fotovoltaiky posunuli zase o pár procent dál.
Co se v článku dozvíte:
- Co je to efektivita solárních panelů
- Jak lze zvýšit efektivitu solárních panelů
- Materiály solárních panelů s vyšší efektivitou
Co je to efektivita solárních panelů
Efektivita solárních panelů vyjadřuje, jak velká část slunečního světla, které na ně dopadá, se skutečně přemění v elektrickou energii. Je to důležitý údaj o fotovoltaické elektrárně. Vyšší efektivita solárních panelů znamená, že ze stejného množství fotonů slunečního záření vyrobí více elektřiny.
Jak se zvyšovala efektivita solárních panelů
Když ve druhé polovině 19. století vznikaly první fotovoltaické články, nebyla jejich účinnost ani jedno procento. Na to se vyšplhaly až kolem roku 1940.
Trvalo až do roku 1954, než solární články začaly být využitelné pro výrobu elektrické energie, a to tehdy dosahovaly 6% efektivity. V další dekádě se efektivita solárních panelů přehoupla přes hranici 10 %, ale opravdový boom nastal až na přelomu století.
Dnes se u běžných, komerčně používaných solárních článků setkáváme s efektivitou okolo 20 %. To znamená, že část slunečního záření, které na solární panel dopadne, se přemění na teplo, část jím jen projde a zhruba pětina se skutečně absorbuje.
Jak lze zvýšit efektivitu solárních panelů
Zvyšování efektivity solárních panelů je dnes ve fotovoltaice jedním z hlavních témat. Čeští vědci před několika lety dokázali pomocí přesunutí stříbrných pásek na vrchní části solárních článků zvýšit efektivitu panelů až na 25,4 % a efektivita těch nejúčinnějších fotovoltaických článků už se dnes vyšplhala na 48 % – zatím ovšem pouze v přísně kontrolovaných laboratorních podmínkách.
Pojďme si vysvětlit několik způsobů, jak je možné zvýšit efektivitu solárních panelů i u běžných domácích fotovoltaických elektráren.
Efektivnější umístění solárních panelů
Umístění a úhel solárních panelů může ovlivnit jejich efektivitu. Čím více slunečního záření na fotovoltaické články dopadá, tím více elektrické energie vyrábějí.
Proto se v ideálních případech solární panely instalují na část střechy, která je orientovaná na jih. V žádném případě to ale neznamená, že na ostatních světových stranách nebude vyrábět elektřinu. S dnešními technologiemi už ani orientace střechy východ-západ nepředstavuje velký problém. A dokonce i na severní straně vám solární panely budou produkovat elektřinu.
I úhel sklonu, ve kterém jsou solární panely instalovány, ovlivňuje, kolik světla na ně dopadá. Při instalaci záleží na tom, kde jsou solární panely umístěny nebo jaký je sklon střechy, ale v našich podmínkách se jako ideální úhel sklonu solárních panelů udává 35 °.
Velikost solárních panelů
Velikost plochy solárního panelu může do určité míry ovlivnit jeho efektivitu. Obecně ale pořizování větších solárních panelů nedoporučujeme. Jsou náchylnější k degradaci a také jsou na ně většinou poskytovány kratší záruky. Rozměry solárních panelů se už v dnešní době nepovažuje za účinný způsob zvýšení efektivity solárního panelu.
Mnohem lepším řešením je například double profilování. To znamená, že solární panel je pokryt fotovoltaickými články z obou stran, a dokáže tak absorbovat sluneční záření a vyrábět elektřinu na obou stranách. Takové řešení zvyšuje efektivitu solárních panelů lépe než větší rozměr, ale zároveň je potřeba počítat s vyššími náklady na instalaci.
V jakých teplotách jsou solární panely nejefektivnější?
Spousta lidí předpokládá, že solární panely pracují nejlépe ve vyšších teplotách, a když naopak mrzne, tak se jejich efektivita snižuje. Ale tak tomu rozhodně není.
Solární panely dosahují nejvyšší efektivity při teplotě okolo 25 °C. Pokud teploty stoupnou nad tuto hodnotu, účinnost solárních panelů klesá. Během horkých letních dnů ale obvykle intenzivně svítí slunce, které pokles efektivity vyrovná.
Zároveň platí, že se o efektivitu solárních panelů nemusíte bát v zimě. I když se fotovoltaika v zimě potýká se spoustou problémů, jako je nedostatek slunečního záření a kratší dny, nízké teploty mezi ně nepatří.
Snižuje prach a špína efektivitu solárních panelů?
Solární panely jsou na střeše vystaveny působení nejrůznějších vnějších vlivů. Kromě deště a větru se také musí vyrovnávat s prachem, špínou, pylem a dalším nánosem. Nejspíš už vás napadlo, jestli je zašpiněný solární panel méně efektivní než čistý – a jestli byste tím pádem měli solární panely co nejčastěji čistit.
Nás to samozřejmě napadlo také, a rovnou jsme se rozhodli to vyzkoušet na panelech, které byly znečištěné nejen pylem, ale také prachem ze stavby na vedlejším pozemku. Po důkladném umytí jejich výkon stoupl o celá 3 %. Jenže hned pár minut nato se vrátil do původních hodnot. Ukázalo se, že krátkodobé zvýšení efektivity způsobilo ochlazení solárních panelů při mytí. Běžný prach a znečistění tedy efektivitu solárních panelů nijak nesnižuje.
Problém může nastat se sněhem. Pokud solární panely překryje silná vrstva sněhu, pak budete muset počítat s úklidem nebo sníženou efektivitou. K takovým situacím ale dochází téměř výhradně ve vysokohorských oblastech.
Materiály solárních panelů s vyšší efektivitou
Nejúčinnější cesta, jak zvýšit efektivitu solárních panelů, je využití efektivnějších materiálů. A právě na nové materiály a technologie se výzkum efektivity fotovoltaiky soustředí nejvíce.
Nanotechnologie a efektivita solárních panelů
Velkou oblast současného výzkumu v oblasti fotovoltaiky představují nanotechnologie. Nanotechnologie využívají velmi malé struktury (pro představu o velikosti asi tisíciny lidského vlasu), které se díky svým rozměrům chovají jinak než běžné materiály.
Nanotechnologie mají výhodnější poměr povrchu a objemu. To jim pomáhá lépe absorbovat fotony, které dopadají na solární články. V praxi to znamená, že se větší množství slunečního záření, které na solární panely dopadne, přemění v elektrickou energii. Kromě toho mají nanotechnologie mimořádné elektrické a optické vlastnosti, které z nich dělají skvělý vodič.
Nanotechnologie se pro zvýšení efektivity solárních panelů mohou využívat například v podobě:
Nanovrstva pro solární panely
Nanovrstva je ochranná bariéra, která se nanáší na solární panel. Odpuzuje vlhkost a mastnotu, odolává korozi a blokuje UV záření. Kromě toho chrání solární panel před poškozením a poškrábáním.
V Ilios nabízíme aplikaci nanovrstvy Impasolar® NCR, která po jediné aplikaci vydrží až 5 let. Podle testování, které provedla nezávislá firma, jsou solární panely ošetřené nanovrstvou Impasolar NCR až o 17 % efektivnější než bez ošetření.
Nanovlákna pro solární panely
Dalším způsobem, jak zvýšit efektivitu solárních panelů s využitím nanotechnologií, jsou nanovlákna. Díky poměru povrchu a objemu absorbují více slunečního záření než běžné tenkovrstvé solární články a je možné jejich povrch upravit tak, aby dokázaly zachycovat světlo v širším rozsahu vlnových délek.
Nanotrubice pro solární panely
Nanotrubice zvyšují efektivitu solárních panelů tím, že slouží jako vynikající vodič a zefektivňují proudění elektronů ve fotovoltaickém článku.
Černá vs. stříbrná: barva rámu panelu ovlivňuje efektivitu
Solární panely se nejčastěji vyrábějí buď ve verzi se stříbrným rámem, nebo v celočerném provedení. Barva panelů má kromě designového hlediska vliv také na jejich efektivitu, a to zejména v zimě.
Černá barva totiž lépe absorbuje sluneční záření, zatímco stříbrné rámy část dopadající světlo naopak odrážejí. Nejlépe viditelné je to v zimě, když solární panely trochu zapadají sněhem. Na černých panelech sníh roztaje rychleji než na stejně velkých a stejně umístěných stříbrných panelech.
U nás používáme celočerné solární panely Trina 415Wp, se kterými dostanete maximální efektivitu.
