I pannelli solari possono surriscaldarsi. È un presupposto comune mettere in relazione climi caldi con condizioni eccellenti per i pannelli solari, tuttavia, la verità è che le condizioni di temperatura ambiente elevata non sono buone per i pannelli solari. In realtà, questa è una delle principali cause di un calo delle prestazioni e può ridurre i rendimenti energetici se non considerata correttamente. Pertanto, se la tua posizione è molto calda, sarà ottimo per prodotti come docce solari da campeggio , ma sicuramente non per il solare fotovoltaico.
Per descrivere con precisione come i pannelli solari possono surriscaldarsi, dobbiamo prima comprendere alcune teorie di base alla base dei progetti di sistemi solari fotovoltaici.
Pannelli solari e condizioni di prova
I nuovi modelli di pannelli solari devono superare una serie di test di laboratorio noti come condizioni di prova standard (STC) e temperatura operativa nominale della cella (NOCT), che sono correlati alle prestazioni e alla potenza del modulo in condizioni ambientali specifiche. Questo post è utile per saperne di più su come vengono valutati i pannelli solari .
Le STC si riferiscono alle seguenti condizioni di laboratorio:
Irraggiamento = 1kW / m 2
Temperatura = 25 ° C
Massa d’aria = 1,5 AM.
D’altra parte, le condizioni NOCT testano i pannelli solari con i seguenti parametri:
Irraggiamento = 800 W / m 2
Velocità del vento = 1 m / s
Temperatura ambiente = 20 ° C
Temperatura superficiale = 45 ° C
Come puoi vedere, ci sono differenze importanti tra STC e NOCT. Le condizioni NOCT rappresentano un approccio più realistico rispetto a STC perché considerano valori di irraggiamento di 800 W / m 2 e temperature di funzionamento di 45 ° C nella cella solare.
Tuttavia, STC è considerato il riferimento principale per il dimensionamento degli impianti fotovoltaici . Le uscite di potenza, le efficienze, le tensioni e i valori di corrente sono generalmente riferiti alle condizioni STC. Il problema sta nel fatto che le condizioni del mondo reale possono essere molto diverse da STC, quindi i progettisti solari devono utilizzare espressioni matematiche tecniche per stimare i nuovi valori in base alle condizioni del mondo reale.
L’influenza della temperatura sulle prestazioni del pannello solare
La temperatura è un parametro ambientale che influenza profondamente la tensione del modulo fotovoltaico. Anche l’effetto sull’uscita di potenza è importante poiché la tensione è profondamente influenzata. D’altra parte, l’effetto della temperatura sui valori correnti è tecnicamente trascurabile.
I valori di bassa temperatura aumentano la tensione nel modulo, mentre i valori di alta temperatura riducono la tensione del pannello solare. Poiché la potenza è uguale alla corrente moltiplicata per la tensione (P = V * I), le condizioni di bassa temperatura migliorano le prestazioni e l’efficienza del modulo, mentre le alte temperature riducono la potenza in uscita e portano ad altre perdite termiche.
I valori delle temperature di funzionamento della cella FV cambiano in base alla temperatura ambiente e ai valori di irraggiamento. Per stimare i nuovi valori di temperatura di esercizio del modulo, i progettisti solari utilizzano l’espressione seguente, dove Ic rappresenta l’irraggiamento stimato sul modulo.
Quindi, utilizzando questa nuova temperatura di funzionamento ( cella T ), un altro parametro importante deve essere considerato e può essere trovato in qualsiasi scheda tecnica di qualsiasi pannello solare: il coefficiente di temperatura della tensione. Questo coefficiente indica la velocità con cui il pannello solare cambierà la sua tensione di uscita in base ad un aumento di 1 ° C della temperatura di esercizio del modulo.
Usando un’altra espressione e questo coefficiente, è possibile stimare il nuovo circuito aperto e le tensioni del punto di massima potenza. Questa espressione può essere trovata di seguito, dove è il coefficiente di temperatura della tensione a circuito aperto.
I pannelli solari in condizioni di temperatura fredda sono simili al valore di temperatura NOCT (45 ° C), tuttavia, in condizioni di temperatura elevata, le temperature delle celle operative possono raggiungere valori fino a 70 ° C.
Come funzionano i pannelli solari nei climi caldi?
Abbiamo imparato che i pannelli solari utilizzano la radiazione solare per generare elettricità, ma questa fonte di energia ha due componenti: luce e calore. I pannelli solari utilizzano le particelle di luce in entrata come principale fonte di energia da trasformare in elettricità, tuttavia la componente termica non viene utilizzata per generare elettricità.
Il calore è generalmente associato a temperature elevate e umidità relativa elevata. Come abbiamo discusso in precedenza, le alte temperature hanno un effetto negativo sulle prestazioni dei pannelli solari. Valori elevati di umidità relativa non sono buoni neanche per i sistemi fotovoltaici perché possono portare ad altri problemi come la presenza di umidità, delaminazione, correnti di dispersione, degrado dei moduli e riduzione dei valori di corrente.
Inoltre, se stiamo installando pannelli solari su un tetto inclinato, allora anche un altro problema sorge nei climi caldi. La circolazione dell’aria dietro il modulo è necessaria per mantenere il modulo fresco e per ridurre anche le perdite termiche.
Se il modulo è troppo vicino al tetto, non c’è abbastanza flusso d’aria dietro di esso, il che porta anche a valori di temperatura più elevati, ulteriori perdite di potenza e anche riduzioni dei valori di tensione. I sistemi di montaggio a terra non hanno questo problema perché l’aria scorre liberamente dietro il modulo.
In altre parole, i pannelli solari possono effettivamente surriscaldarsi. Se il tuo pannello solare si sta surriscaldando, significherà una riduzione dell’efficienza e delle prestazioni del modulo. Detto questo, non significa che il modulo sarà danneggiato dall’eccesso di calore.
A seconda dell’applicazione per la quale si utilizza la tecnologia solare, gli effetti del surriscaldamento possono essere maggiori o minori. Se si intende utilizzare la tecnologia solare per alimentare alcune lanterne da campeggio a LED solari o un apriporta scorrevole solare che servono applicazioni molto piccole, gli effetti del surriscaldamento possono essere trascurati. Tuttavia, su sistemi fotovoltaici su scala residenziale e commerciale, gli effetti del surriscaldamento sui pannelli solari possono essere considerevoli.
I pannelli solari sono testati con test di calore umido, che sottopongono il modulo a 1.000 ore di valori di temperatura elevati come 85 ° C con 85% di umidità relativa. Affinché un modulo sia disponibile in commercio, deve superare questo test e anche il test del ciclo termico, che include 200 cicli di variazioni di temperatura tra -40 ° C e 85 ° C. Come puoi immaginare, se il pannello solare potesse superarlo, è improbabile che venga danneggiato dai valori di temperatura disponibili nella tua posizione.
Cosa fare se la tua posizione è calda
La prima cosa che devi sapere è che se la tua posizione può raggiungere valori di temperatura ambiente fino a 40 ° C – 50 ° C durante la stagione estiva, i tuoi pannelli solari non funzioneranno ad alta efficienza e sfortunatamente non c’è nulla puoi fare al riguardo.
Tuttavia, ci sono alcuni dettagli a cui potresti voler pensare quando installi il sistema fotovoltaico per minimizzare tali perdite.
Abbiamo discusso l’influenza dei coefficienti di temperatura sulla tensione del pannello solare. La scelta di un pannello solare con un coefficiente di alta temperatura in un luogo estremamente caldo è una pessima idea. In questo caso è dovere del progettista solare prestare attenzione ai valori dei coefficienti di temperatura e scegliere i pannelli solari che hanno i coefficienti più bassi al fine di minimizzare l’effetto della temperatura nel modulo.
Se ti stai chiedendo quale sia il pannello solare con il coefficiente di temperatura più basso del settore, controlla i moduli HIT di Panasonic (il coefficiente di temperatura è -0,258% / ° C – il più basso del settore).
Inoltre, dimentica un sistema di montaggio sul tetto. In un ambiente con clima caldo, è necessario massimizzare il raffreddamento dell’aria, quindi è necessario installare un sistema di montaggio a terra per consentire al modulo di raffreddarsi il più possibile.
Infine, i luoghi caldi sono generalmente attribuiti a deserti o aree con molta polvere. Considerando la presenza di polvere, tempeste di sabbia e l’impatto che i fattori di sporcizia potrebbero avere sui rendimenti energetici del sistema fotovoltaico, è importante che anche il progettista solare del vostro impianto ne tenga conto.
