Tél vs Nyár

Miért ragyog fényesebben a napelemek hatékonysága télen?

Ha napelemekre gondolunk, akkor valószínűleg a tűző nyári napon sütkérező képük jelenik meg előttünk. Meglepő módon azonban a napelemek hatékonysága – azaz az a mérték, amellyel a napfényt villamos energiává alakítják – a hideg téli körülmények között valójában jobb, mint a forró nyári napokon. Nézzük meg, miért a hő a napenergia ellensége, miért fontos a légáramlás, és milyen szerepet játszanak ebben az évszakok.

A hőfaktor: miért nem mindig jobb a melegebb?

A napelemek mérsékelt hőmérsékleten, általában 25 °C (77 °F) körül a leghatékonyabbak. Ha a hőmérséklet meghaladja ezt a küszöbértéket, a hatékonyság csökkenni kezd. Ez azért történik, mert a túlzott hő csökkenti a fotovoltaikus (PV) cellák feszültségkibocsátását, így azok kevésbé hatékonyan alakítják a napfényt felhasználható energiává. Nyáron a panelek jelentősen felmelegedhetnek mind a környezeti levegő, mind az intenzív napfény hatására, ami a teljesítmény észrevehető csökkenéséhez vezet – a körülményektől függően néha 10-25%-kal. A hő egyszerűen nem a barátunk ebben az esetben. A panel anyagaiban lévő elektronok túlzott izgalmát okozza, növelve az ellenállást és csökkentve az összteljesítményt. Ezért a forró éghajlaton működő napenergia-rendszerek gyakran nem teljesítenek a várakozásoknak megfelelően a nyári hőhullámok csúcspontján.

The Vital Role of Air Circulation

A hő felhalmozódásának megakadályozása érdekében elengedhetetlen a napelemek körüli megfelelő légáramlás. A legtöbb telepítésnél a panelek alatt helyet hagynak, hogy a szél és a levegő szabadon áramolhasson, eloszlatva a felesleges hőt és hűvösebbé téve a paneleket. Jó szellőzés nélkül – például ha a paneleket hézag nélkül, sík felületre szerelik a tetőre – azok még jobban felmelegedhetnek, ami tovább rontja a hatékonyságot. Nyáron a pangó meleg levegő foghatja a hőt, de egy jól megtervezett, bőséges légáramlással rendelkező rendszer segít enyhíteni ezt a problémát. Télen a természetesen hűvösebb levegő fokozza ezt a hűtőhatást, így a panelek közelebb működhetnek az optimális hőmérsékleti tartományhoz.

Hatékonyságban a tél a nyerő, még akkor is, ha a termelés eltérő

Télen a helyzet megfordul: a hűvösebb hőmérséklet növeli a hatékonyságot, így a panelek hatékonyabban tudják átalakítani a rendelkezésre álló napfényt. Az elektronok hidegben szabadabban mozognak, csökkentve az ellenállást és növelve az egy napsugárra jutó áramtermelést. Bár a teljes energiatermelés a rövidebb napok és az alacsonyabb napszög miatt alacsonyabb lehet, az egy napsugárra jutó hatékonyság magasabb, mint nyáron. Például a panelek egy hideg, napos téli napon akár 10-20%-kal hatékonyabbak lehetnek, mint egy forró nyári napon.

Összefoglalva: ha a maximális hatékonyságot szeretnél elérni, a téli hideg előnyt jelent a napelemek számára a nyári meleggel szemben. Csak ügyelj arra, hogy a panelek között/alatt a légáramlás jó legyen, hogy egész évben hűvös maradjon.

Dőlésszög optimalizálás: téli és nyári fokok

Az egész évben maximális hatékonyság elérésének egyik kulcsfontosságú tényezője a napelemek dőlésszöge, vagyis az a szög, amelyben a vízszinteshez képest vannak felszerelve. Ez befolyásolja, hogy mennyi napfény éri közvetlenül a paneleket, és a nap pályája is hatással van rá. Télen a nap alacsonyabban áll az égen (a Föld tengelyének dőlésszöge miatt), ezért a meredekebb szögek több sugárzást fognak be. Nyáron a nap magasabban áll, ezért a laposabb szögek előnyösebbek. De itt van a csavar: bár a szezonokhoz való igazítás optimalizálhatja a teljesítményt, sok rendszer jó okból egész évben fix, „télre optimalizált” dőlésszöget használ.

Miért nyer gyakran a téli dőlésszög (meredekebb szög) az egész év során?

• Téli dőlésszög: körülbelül 50-60° (pl. 46° szélességi fokon, mint Zala megyében, (szélességi fok +15°). Ez maximalizálja a téli alacsony szögű napfényt, növelve a hatékonyságot, amikor a napok rövidek, de a panelek hűvösebbek és hatékonyabban működnek.

• Nyári dőlésszög: körülbelül 20-30° (szélesség -15°). Jobb a magas szögű nyári napfényhez, de a panelek melegebbek lesznek, ami csökkenti a hatékonyságot a több napfény ellenére.

• Rögzített téli dőlésszög egész évben: a panelek télen kiválóan teljesítenek (magasabb hatékonyság sugárként), nyáron pedig még mindig megfelelően (csak 5-10%-kal kevésbé optimálisak, mint a nyári dőlésszög, de elkerülhető a hőveszteség). Az eredmény? Az éves teljesítmény 5-15%-kal magasabb lehet, mint a fix nyári dőlésszögnél, különösen a hideg téllel rendelkező mérsékelt éghajlaton.

  Miért ne lehetne egész évben nyári dőlésszög? Elpazarolja a téli potenciált – az alacsony napállás kevesebb közvetlen sugárzást jelent télen. A nyári hőség jobban csökkenti a hatékonyságot, mint a dőlésszög eltérése télen. Ráadásul a meredekebb dőlésszög elősegíti az eső/hó által történő ön tisztítást és javítja a levegő áramlását alatta.

  Természetesen a legjobb megoldás a beállítható (kézi szezonális változtatások vagy automatikus-követők), melyek 20-30%-kal több éves energiát eredményezhetnek. De a rögzített telepítések esetében a téli fokozat rögzítése egyszerűvé, hatékonnyá és hőállóvá teszi a rendszert – bizonyítva, hogy a hűvösebb jobb a napenergia területén!