Jakie moduły fotowoltaiczne wybrać do magazynów energii? Poradnik

Post gościnny. Autor: Jacek Serwin

Rynek paneli fotowoltaicznych rośnie z każdym rokiem, a ich zastosowanie ciągle ewoluuje. Wyróżnia się trzy główne zastosowania fotowoltaiki: domowe, biznesowe i farmy fotowoltaiczne. Dzielą się one na wiele podgrup i specyficznych rozwiązań. Powyższy, główny podział ma również zastosowanie w przypadku magazynów energii. Na rynku znajduje się kilkudziesięciu producentów modułów fotowoltaicznych z szeroką gamą technologii produkcji i rozwiązań, różną wielkością modułów, co znacznie utrudnia odpowiedni dobór paneli. Jest kilka cech wspólnych dla wszystkich zastosowań, takich jak podwójne szkło, dwustronność (bifacjalność). Jest też klika różnic, np. technologia ogniw HJT, Shingled czy PERC oraz wielkość i moc.

Domowe magazyny energii – jakie panele fotowoltaiczne wybrać?

Instalacje domowe (magazyn + PV) swoją charakterystyką wymuszają kilka istotnych cech:

1. Wielkość ma znaczenie – indywidualne instalacje PV w większości są montowane na dachach skośnych. W związku z tym poręczność montażu i moc determinuje rozmiary modułów. W dużym uproszczeniu mamy wielkość do <200 cm na 100 cm w przypadku rozmiaru i do 400W w przypadku mocy. Pozwala to stosunkowo łatwo zaplanować instalacje i nie wymaga dużej konfiguracji w przypadku większości inwerterów solarnych. Kilkanaście takich paneli fotowoltaicznych jest w stanie zapewnić domowi i magazynowi energii wystarczające zasilanie.

Wyjątkiem od tego są małe i skomplikowane połacie, które będą wymagały maksymalnej mocy z określonej powierzchni dachu. W takiej sytuacji moduły np. 660W mogą okazać się bardziej odpowiednie. Jednak zarówno większy rozmiar, jak i waga mogą powodować problemy montażowe.

2. Technologia produkcji – obiegowa opinia mówi, że panel montowany na dachu na płasko nie musi (a nawet nie powinien) być bifacjalny i podwójnie szklany. Generalnie jest to prawda, jednak:

• wszystkie panele bifacjalne mają 30 lat gwarancji na moc, co nie jest standardem w panelach z folią z tyłu,
• panele szkło-szkło dają najwyższą ochronę przeciwpożarową (nawet jeśli nie są przetestowane na klasę A),
• degradacja paneli podwójnie szklanych w większości przypadków jest niższa,
• nawet minimalne światło od dołu pozwala na szybszy „start” np. zaśnieżonego modułu PV zimą,
• panele bifacjalne z reguły cechują się wyższą jakością, ogniwa dwustronne wymagają lepszej technologii produkcji,
• panele w technologii half-cut dzielą moduł PV na dwie części, co pozwala zoptymalizować pracę w przypadku zacienienia czy zabrudzenia jednej połowy panelu fotowoltaicznego.

W przypadku montażu na ziemi lub przy użyciu tzw. ekierek panel dodatkowo potrafi wytworzyć do 30% więcej energii, w zależności od Albedo i technologii produkcji ogniw (HJT 90%, N-type 85-90%, PERC 70%).

3. Rodzaje ogniw fotowoltaicznych sprowadzają się do 3 typów:

• PERC – większość oferowanych na rynku paneli fotowoltaicznych jest produkowana w tej technologii. Można śmiało powiedzieć, że to szczytowy okres dla tej technologii i nie należy spodziewać się już znaczących jej modyfikacji. Wyjątkiem może być kształt i łączenie ogniw np. ogniwa Shingled (gontowe) charakteryzujące się lepszymi parametrami.
• N-type – to nowy trend w fotowoltaice, który pozwala zwiększyć wszystkie kluczowe parametry paneli fotowoltaicznych: od efektywności pracy po mniejszą degradację. Dodatkowo panele N-type występują często w konfiguracji szkło-szkło z bifacjalnymi ogniwami.
• HJT – to technologia, która jest znana od dziesięcioleci. Jednak w ostatnim czasie została ona dopracowana i zoptymalizowana. Ogniwa HJT charakteryzują się najwyższą odpornością na degradację, wysoką efektywnością i najwyższą bifacjalnością. Kilku producentów już pracuje nad dodaniem do ogniw HJT warstwy perowskitowej, dzięki czemu dokona się skok efektywnościowy i technologiczny w produkcji fotowoltaicznej.

Aby cieszyć się instalacją fotowoltaiczną, która efektywnie zasili domowy magazyn energii, najlepiej wybrać panele fotowoltaiczne z 30-letnią gwarancją uzysku mocy i 30-letnią gwarancją na panel PV. Dodatkowo podwójne szkło i bifacjalność daje nadzieję na długą pracę bez konieczności wymiany modułów fotowoltaicznych.

Jakie panele fotowoltaiczne wybrać do magazynów energii z sektora C&I?

Firmowe i przemysłowe instalacje fotowoltaiczne mające zasilać magazyny energii są najczęściej montowane na ziemi lub na płaskich dachach hal, magazynów i fabryk. Posiadają one również dużą moc, która wymaga zastosowania paneli fotowoltaicznych w odpowiedniej ilości lub o odpowiedniej wielkości.

1. Zaczynając od wielkości pojedynczego modułu fotowoltaicznego, w przypadku naziemnych instalacji większe moduły z przedziału 450W-660W będą optymalnym wyborem. W przypadku dużych inwestycji każdy element ma znaczenie, gdyż skala powoduje implikację zalet i uwidocznienie wad. Można też założyć, że mniej modułów, ale o większej mocy, będzie powodować mniejszy koszt montażu i ewentualnego serwisu. Ponadto waga paneli fotowoltaicznych ma znaczenie w przypadku ograniczonej nośności dachu – instalacja zmontowana z mniejszych paneli rozłożona na większej powierzchni sprawdzi się lepiej.

2. W przypadku możliwości wykorzystania bifacjalnych modułów fotowoltaicznych, biznesowe i przemysłowe instalacje PV powinny je wykorzystywać. Do 30% energii więcej z jednego modułu, przemnożone przez kilkaset a nawet kilka tysięcy paneli PV, daje ogromny wzrost produkcji i szybszy zwrot z inwestycji. W instalacjach fotowoltaicznych o dużej mocy należy również rozważyć panele fotowoltaiczne w technologii Shingled, których ułożenie ogniw daje wyższy uzysk energii z m² Ten czynnik w instalacjach domowych nie wpływa znacząco na moc, ale już w instalacjach biznesowych może mieć znaczący wpływ na wskaźnik ROI. Panele podwójnie szklane są praktycznie niepalne, a ich degradacja zmniejszona. Dzięki temu inwestycja jest pewniejsza i obarczona mniejszym ryzykiem. Należy pamiętać, że nawet niewielki pożar na dachu, np. zakładu produkcyjnego, powoduje oprócz utraty energii, również przestój w produkcji, co znacznie zwiększa koszty awarii.

3. Dokonując wyboru technologii dla dużych inwestycji warto uwzględnić następujące parametry:

gwarancja, która w skali dużej inwestycji powinna być i jest kluczowym elementem. 30 lat gwarancji na moc to minimum, jakie powinno się przyjąć, by inwestycja była długofalowa. Każda gwarancja na produkt powyżej 20 lat jest dobrym wyborem. W przypadku gwarancji, zwłaszcza kilkudziesięcioletniej, należy zwrócić uwagę na zewnętrzne gwarancje, których udzielają reasekuratorzy, np. Munich RE, Lloyds czy CHUBB. Pozwala to ubezpieczyć się na wypadek zniknięcia producenta z rynku lub niewywiązanie się przez niego z udzielonych gwarancji;

parametry techniczne:

• gwarantowana moc po 30 latach: wynik w okolicach 90% jest wynikiem optymalnym. Oznacza on, że przez 30 lat panel fotowoltaiczny straci tylko 10% swojej wyjściowej mocy. Pod tym względem wiodą prym panele HJT, Shingled i N-type,
• certyfikowana odporność na amoniak i mgłę solną – z reguły wszystkie panele szkło-szkło są odporne na tego rodzaju zagrożenia zwiększające degradację,
• odporność na efekty LID i PID – to również zalety technologii HJT i N-type,
• napięcie systemowe 1500V paneli fotowoltaicznych,
• współczynnik temperaturowy – jest zaprzeczeniem obiegowej opinii, że im cieplej, tym lepiej pracują panele fotowoltaiczne. Niestety, im wyższa jest temperatura, tym mniejsza jest efektywność ogniw fotowoltaicznych. Ich moc spada z każdym stopniem Celsjusza. Najlepszą efektywnością temperaturową charakteryzują się panele HJT,
• jeśli decyzja o wyborze bifacjalnych modułów już zapadła, to warto zwrócić uwagę na bifacjalność technologii ogniw, która kształtuje się od 70% (PERC) do ponad 90% (HJT),
• budowa ogniwa fotowoltaicznego – w przypadku pracy w niskim nasłonecznieniu (chmury, mgła czy smog w rejonach przemysłowych) najlepiej sprawdzają się ogniwa HJT i N-type, a najmniej ogniwa PERC. Warto przy tym zwrócić uwagę, że jest to miernik dość trudny do weryfikacji, dlatego większość producentów niezależnie od technologii chwali się tego rodzaju zaletami.

Panele fotowoltaiczne do farm PV z magazynami energii – jak wybrać?

Farmy fotowoltaiczne i farmy magazynów energii charakteryzują się dwoma ważnymi cechami. Pierwsza z nich oznacza z reguły duże inwestycje: od kilku MW do nawet kilkuset MW mocy projektu fotowoltaicznego. Druga cecha to nastawienie na optymalizację zysków w długofalowej inwestycji. W związku z tym koszty początkowe i gwarantowany czas pracy farmy fotowoltaicznej z magazynami energii są kluczowymi zagadnieniami. Zatem sprawdźmy, jak zoptymalizować koszty na starcie i jednocześnie zapewnić kilkudziesięcioletnią efektywną pracę inwestycji solarnej?

1. Wielkość paneli fotowoltaicznych dedykowanych do farm słonecznych jest kluczowa. Duży panel fotowoltaiczny wyprodukuje więcej energii i zajmie mniej miejsca w porównaniu do mniejszych paneli. Dzięki temu z mniejszej ilości modułów PV wyprodukować można założoną energię. Pochłonie to na starcie mniej kosztów montażowych, zajmie mniej miejsca, zużyje mniej kabli oraz wykorzysta mniej konstrukcji fotowoltaicznych. Przy aktualnym trendzie do farm fotowoltaicznych powinno się używać paneli o mocy większej niż 500W.

2. Tak samo jak w przypadku projektów C&I, naziemne, nawodne czy agrofotowoltaiczne projekty powinny być realizowane przy użyciu dwustronnych paneli. Podwójnie szklana powłoka da większe szanse na ograniczenie degradacji i będzie charakteryzować się dłuższą gwarancją na produkt i/lub moc po 30 latach. Technologia HJT z bifacjalnością 90% czy Shingled z brakiem zacienienia przez BusBary, również zapewni dodatkowe zyski na przestrzeni lat, co w skali kilkunastu MW, powoduje realne zyski lub oszczędności.

3. Technologia budowy ogniw a wpływ na produkcję energii farmy PV – to zagadnienie można sprowadzić do stosunku ceny zakupu i ewentualnych benefitów wybranej technologii. Relatywnie najtańsze moduły bifacjalne w technologii PERC mogą charakteryzować się w większości przypadków najsłabszą produkcją energii po 30 latach, najniższą bifacjalnością oraz większą ilością usterek w obrębie samego ogniwa fotowoltaicznego. Nie oznacza to, że dobre jakościowo moduły PERC są złym wyborem. Przykładowo: technologia układania ogniw Shingled (gontowo) czy np. dodatkowe samoczyszczące powłoki grafenowe mogą sprawić, że takie moduły będą porównywane do nowocześniejszych technologii N-type, HJT czy w przyszłości Perovskite. W przypadku technologii PERC warto sprawdzić czy krzem był wzbogacany galem czy borem. Gal jest rozwiązaniem lepszym niż bor. Moduły N-type i HJT mają wyższą bifacjalność, mniejszą skłonność do hot-spot oraz mniejszą lub nawet brak skłonności do efektów PID i LID. N-type i HJT osiągają około 90% mocy po 30 latach, co pozwala dłużej zachować kluczowy parametr inwestycji, a to z kolei zwiększa ROI. Aktualna cena zarówno paneli N-type, jak i HJT nie odbiega już tak bardzo od dobrej jakości paneli PERC. To pozwala obronić minimalnie wyższe koszty zakupu w stosunku do zalet na przestrzeni lat, wynikających z N-type i HJT.

Podsumowanie: jakie panele fotowoltaiczne wybrać?

Dokonując wyboru należy uwzględnić specyfikę inwestycji, istotne czynniki ograniczające wybór oraz zasoby inwestycyjne. Generalnie cechą wspólną każdej inwestycji jest czas jej trwania. Im dłużej efektywnie będzie pracować instalacja fotowoltaiczna, tym wyższy będzie zysk inwestora.

Zarówno dla domowych magazynów energii, jak i komercyjnych, po elektrownie solarne, 30 lat to minimum dla paneli fotowoltaicznych. Wielkość i moc są zmienne w zależności od potrzeb, jednak 30-letnia produkcja jest cechą wspólną. Stąd istotna jest również gwarancja zarówno na moc, jak i sam produkt, czyli panel fotowoltaiczny. Więcej niż 20 lat i 30 lat produkcji powinno stanowić punkt wyjścia.

Technologia produkcji paneli fotowoltaicznych (i ogniw) sprowadza się do efektywnej pracy w określonych warunkach, mniejszej lub większej skłonności do wystąpienia problemów oraz jakości wykonania. Dlatego też większość producentów paneli fotowoltaicznych do gamy produktowej dodaje panele fotowoltaiczne N-type lub HJT.

Szkło-szkło i bifacjalność to elementy sporne w przypadku instalacji na dachach skośnych. Jednak w przypadku dużych inwestycji naziemnych i na dachach płaskich, takich jak hale lub budynki magazynowe, zastosowanie dwustronnych paneli jest decyzją racjonalną.

W przypadku każdej inwestycji oprócz ceny należy uwzględnić kluczowe elementy opisane powyżej. Dzięki temu wybór będzie bardziej świadomy, a dostawcy lub producenci paneli fotowoltaicznych będą zmuszeni zaprezentować pełnię swoich możliwości technologiczno-produkcyjnych.

Autor: Jacek Serwin