Koszt importu w cenie modułów PV

Druga połowa roku 2020 to czas wzrostu cen modułów PV najpierw był on spowodowany wzrostem kosztów krzemu krystalicznego, później ograniczoną dostępnością szkła solarnego a teraz w cenie modułów PV coraz większego znaczenia nabiera transport morski.

Rok temu koszt frachtu morskiego 40 stopowego kontenera modułów PV tzw. High cube nie przekraczał 2000 USD mimo cyklicznym wzrostom kosztów frachtu morskiego na przełomie roku spowodowanym kumulacją dostaw przed chińskim nowym rokiem który odbywa się na przełomie stycznia i lutego. W tym roku doszło jednak do bezprecedensowych wzrostów kosztów frachtu morskiego a na styczeń 2021 cena transportu jednego kontenera z Chin do Europy sięga 9000 - 10000 USD. Wzrost jest na tyle duży że części tanich towarów w przeliczeniu na ich objętość nie opłaca się już importować. Jest też na tyle duży że nawet w przypadku towarów relatywnie dość drogich przeliczeniu na objętość jakimi są moduły PV transport morski zaczyna być wyraźnie widoczny w cenie. W styczniu tego rok łączne koszty importu stanowiły ok 6% wartości modułów PV na magazynie w Polsce a sam fracht morski stanowił ok 2,3%. Z kolei biorąc pod uwagę ceny frachtów morskich na styczeń 2021 łączny koszt importu modułów PV rośnie do ok. 14,5% a sam koszt frachtu morskiego rośnie do ok.11,2%.

Koszt importu w cenie modułów PV prognoza na styczeń 2021

Cena modułu PV w fabryce	85,44%
Transport do portu w Chinach	1,26%
Transport morski	11,19%
Transport z portu w Polsce	0,89%
Opłaty portowe	0,24%
Opłata BDO	0,98%

Struktura kosztów importu modułów PV prognoza na styczeń 2021.

Koszt importu w cenie modułów PV styczeń 2020

Cena modułu PV w fabryce	93,97%
Transport do portu w Chinach	1,39%
Transport morski	2,33%
Transport z portu w Polsce	0,98%
Opłaty portowe	0,26%
Opłata BDO	1,07%

Struktura kosztów importu modułów PV styczeń 2020

Obecna sytuacja na rynku transportu z jednej strony będzie utrzymywać ciągle wysoką cenę modułów PV w pierwszym kwartale 2021 po drugie także wpłynie na dostępność modułów PV na przełomie stycznia i lutego. Mimo wysokich cen planowane dostawy w większości będą realizowane jednak ograniczona może zostać wysyłka modułów bez zakontraktowanej sprzedaży. Część firm niesprzedane moduły PV wysyła do Europy licząc na sprzedaż w czasie 4-5 tygodniowego transportu. Przy bardzo wysokich cenach frachtu takie praktyki będą zapewne mocno ograniczone. Szczególnie że większość spedytorów zgodnie z tradycją oczekuje znacznego spadku kosztów transportu zaraz po chińskim nowym roku. 

Moduły z ogniwami ciętymi na pół

W portfolio wielu producentów modułów PV pojawiły się moduły z ogniwami ciętymi na pół. W efekcie w module zamiast klasycznych 60 ogniw o wymiarach 156×156 mm znajduje się 120 ogniw o wymiarach 156×78 mm. Ta niewielka zmiana konstrukcyjna pozwala małym nakładem kosztów uzyskać ok 5-10 Wp dodatkowo z modułu PV.  Zastosowanie ciętych na pół ogniw pozwala zmniejszyć czterokrotnie straty mocy na linii ogniwo PV – moduł PV. Wynika to z faktu, że strata mocy równa jest oporowi mnożonemu razy wartość prądu podniesiona do kwadratu. Co więcej ogniwo przecięte na pół ma prąd o połowę niższy, gdyż wartość prądu jest wprost proporcjonalna do powierzchni ogniwa.

W konsekwencji każdy z szynowodów transportuje prąd o połowę niższy a spadek oporu elektrycznego powoduje ogólny wzrost wydajności, szczególnie w okresach wysokiego natężenia promieniowania słonecznego. W efekcie przekłada się to na lepszy współczynnik wypełnienia modułu PV i wyższą sprawność modułu o ok 1,5 – 3%. Jest to dużo biorąc pod uwagę bardzo mały wzrost nakładów przy produkcji modułu PV z ogniwami ciętymi na pół.

Zwiększenie do 120 liczby ogniw w module PV powinno przełożyć się na dwukrotny wzrost napięcia. Nie mniej jednak moduły z  połówkowymi ogniwami zazwyczaj są budowane w układzie dwóch grup po 60 ogniw łączonych równolegle na wyjściu. W konsekwencji napięcie oraz prąd wyjściowy z modułu są zbliżone do wartości typowych dla standardowych modułów PV opartych o 60 ogniw.

 Ideowa budowa modułu PV z ogniwami ciętymi na pół z zaznaczonym kierunkiem przepływu prądu. 

Technologia budowy modułów PV w oparciu o ogniwa cięte na pół posiada także pewne wady. Jedną z nich jest konieczność dodania kolejnego etapu w procesie produkcji polegającego na przecięciu na pół ogniwa za pomocą wycinarki laserowej. Ten zabieg z punktu widzenia jakości może powodować potencjalne wady, w przepołowionych ogniwach PV. Dodatkowo dwa razy więcej połączeń lutowniczych, zwiększa prawdopodobieństwo pojawienia się złych kontaktów, którym można zapobiec jednak wymaga to odpowiedniej kontroli jakości na etapie produkcji. 

Gwarancja na moduły PV a bezpieczeństwo inwestora instalacji fotowoltaicznej.

Niedawna informacja o niewypłacalności jednego z największych producentów modułów PV firmy Solar World jest bardzo dobrym podłożem do szerszej dyskusji na temat gwarancji producenta na moduły fotowoltaiczne. 

Dłuższa gwarancja nie zawsze musi dla inwestora oznaczać wyższe bezpieczeństwo.
Nie wszyscy pamiętają, że kilka miesięcy przed ogłoszeniem niewypłacalności Solar World mocno nagłaśniał wydłużenie gwarancji na wady ukryte modułu PV z 10 do 20 lat. Ile warta będzie ta gwarancja po ewentualnym bankructwie firmy – pytanie to można potraktować jako retoryczne!

Każdy produkt ma pewne optimum gwarancyjne wynikające z jego awaryjności przy którym koszty obsługi gwarancji są policzalne i akceptowalne dla firmy udzielającej gwarancji. Nie zmieniając produktu wydłużenie gwarancji musi dla gwaranta oznaczać w przyszłości wyższe koszty obsługi. Z tego powodu przy niezmienionej cenie produktu istotnie dłuższa gwarancja to czysty marketing. Jeżeli firma nie żąda dodatkowej opłaty za przedłużenie gwarancji to albo obniży jej zakres albo nie zamierza jej honorować.

Parafrazując krzywą Laffera dla gwarancji na moduły PV także można wyznaczyć pewne optimum gwarancyjne.



Do pewnego momentu dłuższa gwarancja oznacza wyższe bezpieczeństwo dla inwestora, gdyż dłużej może żądać naprawy lub wymiany w przypadku ujawnienia się usterki. Jednak nie jest możliwe, aby jakakolwiek firma była w stanie zagwarantować i udzielić gwarancji na nieskończenie długi okres. Dlatego bardzo długie gwarancje są słabe jakościowo, obwarowane wieloma zapisami i obowiązkami, które w praktyce mają utrudnić inwestorowi skorzystanie z niej. Co więcej w raz z czasem rośnie ryzyko bankructwa producenta, zmiany jego podmiotowości itd co w konsekwencji może sprawić, że po pewnym czasie obowiązywania gwarancji nie będzie ona możliwa do wyegzekwowania. Na przykładzie obserwacji rynku w przypadku modułów PV optymalny czas gwarancji wynosi ok. 10 lat.

Od kiedy biegnie czas gwarancji?
W przeciwieństwie do gwarancji regulowanej przez prawo a udzielanej przez sprzedawcę, wykonawcę instalacji PV gwarancja producenta daje dużą dowolność co do zakresu i czasu obowiązywania. Bardzo często okres gwarancji płynie od momentu produkcji modułu PV lub od czasu jego dostawy do importera/dystrybutora. Z tego względu moduły PV składowane kilka lat na magazynach kolejnych pośredników czy zakupione z wyprzedaży mogą mieć dużą część gwarancji już za sobą. Z tego powodu warto zastrzec w umowie, aby dostarczone urządzenia były nowe w sensie wyprodukowane np. nie wcześniej niż 6 miesięcy przed montażem.

Jak funkcjonuje gwarancja?
Wielu inwestorów uważa, że reklamując moduł fotowoltaiczny po kilku latach otrzyma taki sam nowy lub naprawiony. To bardzo błędne myślenie. Wymiana modułu na nowy jest możliwe w czasie produkcji danego modelu zazwyczaj oznacza to okres ok 2 lat. Po tym czasie niektórzy producenci mogą mieć jeszcze jakieś moduły na magazynie jednak w praktyce po kilku latach roszczenia gwarancyjne załatwiane są poprzez rekompensaty finansowe.
Należy nadmienić, że jeżeli gwarant nie prowadzi działalności na terenie Polski lub nie ma tu oficjalnego przedstawiciela oddanie modułu na gwarancje czyli dostarczenie do producenta może najzwyklej nie być opłacalne finansowo.

Moduły PERC czym są i czy warto zainwestować?

Wybierając moduły fotowoltaiczne coraz częściej możemy spotkać się z ofertą modułów PREC. Nazwa ta pochodzi od nazwy ogniwa, które poprzez zmienioną budowę spodniej części uzyskują wyższą sprawność od ogniw klasycznych przy umiarkowanym wzroście kosztów. Dzięki ogniwom mono PERC nie jest problemem wyprodukowanie modułów PV o mocy 295 - 300 Wp w cenie nieco ponad 50 eurocentów za Wp przy zakupie hurtowym. Przed popularyzacją modułów PERC moduły PV o wyższej sprawności ograniczone były do oferty modułów all-back-contact oraz HIT - znacznie droższych i w produkcji ograniczonych do kilku producentów. 

Skrót PERC pochodzi od słów Passivated Emitter Rear Ogniwa typu PERC stają się podstawą produkcji modułów PV w coraz większej liczbie fabryk, a wielu producentów wprowadza je do swojej oferty. Skrót PERC pochodzi od słów Passivated Emitter Rear Cell, co można przetłumaczyć jako ogniwa ze spodnią pasywacją emitera. 

Schemat budowy ogniwa PERC

Ogniwo PERC odróżnia się od klasycznego ogniwa budową spodniej części, w której między górną częścią elektrody a dołem złącza P-N znajduje się wstawka izolatora, którego zadaniem jest ograniczenie przyciągania elektronów do aluminiowej elektrody dolnej. Dodatkowo spodnia pasywacja złącza powoduje odbicie promieni słonecznych z powrotem do bazy ogniwa. Kontakt elektrody ze złączem P-N jest zapewniony dzięki otworom wyciętym przy pomocy lasera.

Spodnia pasywacja ogniwa fotowoltaicznego sprawia, że ogniwo uzyskuje wyższą moc szczególnie w skutek lepszego wykorzystania promieniowania podczerwonego o dużej długości fali, które w klasycznym ogniwie uwalnia elektrony w tylnej części ogniwa lub przechodzi przez ogniwo, generując ciepło. Zdolność wykorzystania światła o większej długości fali przez ogniwa PERC przekłada się na wyższą wydajność – szczególnie rano, wieczorem lub w pochmurną pogodę. Przy obecnych trendach rynkowych osoby osoby szukające produktów ze średniej i wyższej półki w umiarkowanej cenie zdecydowanie powinny rozważyć wybór technologii PERC. 

Zobacz także:

Moduły fotowoltaiczne dual glass - czy warto zainwestować?

Bifacjalne, dwustronne moduły fotowoltaiczne czy warto zainwestować?

Bifacjalne, dwustronne moduły fotowoltaiczne (ang. double side solar module, bifacjal solar module) zbudowane są z ogniw, które zarówno stroną przednią jak i tylną mogą absorbować promieniowanie słoneczne i zamieniać je na energię elektryczną. Sprawność konwersji promieniowania słonecznego z przedniej strony takiego ogniwa PV jest wyższa o ok. 5% czyli zazwyczaj ok. 1,5 p%.

Zastosowanie bifacjalnego - dwustronnego modułu fotowoltaicznego pozwala zazwyczaj dodatkowo zagospodarować promieniowanie odbite od podłoża i docierające do tylnej części modułu fotowoltaicznego. W zależności od sposobu ustawienia oraz albedo podłoża dwustronne moduły PV pozwalają na zwiększenie uzysków energii do ok. 25 - 27% przy klasycznych instalacjach naziemnych skierowanych na południe. Dodatkowy uzysk energii zależy głównie od dwóch czynników współczynnika odbicia podłoża oraz wysokości, na której są zamontowane moduły fotowoltaiczne.

Im wyższy współczynnik odbicia promieni słonecznych podłoża tym wyższy dodatkowy uzysk z instalacji wykonanej z bifacjalnych modułów PV. Bazując na opracowaniach firmy SolarWorld oraz LG montaż modułów PV na wysokości 0,5 metra (dolna krawędź), pod kątem 30 stopni na południe w miejscu, gdzie podłożem jest trawnik dodatkowy roczny uzysk będzie oscylował wokół 6,2% z kolei zmieniając podłoże na pomalowany na biało beton dodatkowy uzysk będzie oscylował wokół 21,5% rocznie.

W przypadku wykorzystania bifacjalnych modułów fotowoltaicznych pojawia się pytanie o ekonomiczne uzasadnienie ich zastosowania. Moduły dwustronne produkuje się w oparciu o ogniwa mono z tego względu trudno ekonomikę ich zakupu porównywać do najtańszych na rynku polikrystalicznych modułów PV od których będą droższe o ponad 60% w przeliczeniu na Wp mocy. Porównując moduły dwustronne do standardowych, lecz markowych modułów monokrystalicznych koszt ich zakupu będzie o ok. 20% wyższy. Z kolei, w przypadku porównania do modułów mono PERC (o wyższej niż standardowa sprawność), równica w cenie spada do ok. 5-6%. Należy dodać, że moduły bifacjalne nie są najdroższymi modułami na rynku są istotnie tańsze niż moduły all back contact oraz HIT.

Porównanie cen zakupu netto bifacjalnych modułów fotowoltaicznych na tle innych typów modułów PV

Z ekonomicznego punku widzenia bifacjalne moduły PV są dobrym rozwiązaniem w przypadku, gdy inwestor rozważa zakup markowych modułów PV o wyższej sprawności a montaż generatora fotowoltaicznego będzie realizowany w sposób, w którym możliwy będzie dodatkowy uzysk energii (montaż na dachu płaskim lub na gruncie).

Zobacz także:

Moduły fotowoltaiczne dual glass - czy warto zainwestować?

Praktyczne znaczenie liczby bus bar-ów w modułach fotowoltaicznych

Rebranding oraz zawyżanie mocy modułów PV

Moduły fotowoltaiczne dual glass - czy warto zainwestować?

Moduły zbudowane w na bazie podwójnej szyby (ang. dual glass) długo były domeną jedynie modułów cienkowarstwowych jednak w ostatnich latach ta koncepcja budowy modułów fotowoltaicznych staje się coraz bardziej popularna także w przypadku modułów PV wykonanych z klasycznych ogniw z krzemu krystalicznego.

Porównanie budowy modułu fotowoltaicznego dual glass oraz klasycznego

W budowie modułów fotowoltaicznych dual glass jako materiału kapsułkującego zamiast EVA stosuje się najczęściej poliolefiny. Zmiana ta przyczynia się między innymi do obniżenia wskaźnika degradacji modułów PV a co za tym idzie do mniejszego spadku wydajności w kolejnych latach pracy. Moduły szyba - szyba bardzo często objęte są 30 letnią gwarancją na moc posiadają także mniejsze prądy upływu oraz wyższą odporność na PID. Dzięki zmienionej budowie moduły fotowoltaiczne dual glass mogą pracować w trudniejszych warunkach środowiska niż klasyczne moduły PV.

Moduły fotowoltaiczne dual glass posiadają także pewne ograniczenia. Mimo iż większość dostępnych modeli modułów szyba - szyba posiada certyfikację na 5400 Pa to należy pamiętać, że taka wytrzymałość wymaga zastosowania sześciu punktów podparcia.

Moduły PV dual glass z uwagi na swoje zalety są ciekawym rozwiązaniem do budowy farm fotowoltaicznych z kolei z uwagi na ograniczenia nie są to konstrukcje do stosowania w mikro instalacjach dachowych.

Ceny modułów fotowoltaicznych

Czytając doniesienia prasowe w ostatnich miesiącach można odnieść wrażenie że ceny modułów PV błyskawicznie spadają. Przyglądając się jednak szerzej sytuacji na rynku szczególnie europejskim widać że spadek ten wcale nie jest aż tak duży.

źródło: Opracowanie własne na podstawie danych pvXchange Trading GmbH

Analizując powyższe zestawienie widzimy że w sierpniu 2016 roku moduły produkowane w Niemczech osiągnęły poziom cenowy 0,53 euro/Wp przy spadku rok do roku 7%. Moduły z rynku chińskiego utrzymywały cenę na poziomie 0,51 euro/Wp przy ok. 10% spadku ceny rok do roku. Najtańsze były moduły z krajów Azji południowo wschodniej których cena kształtowała się na poziomie 0,49 euro/Wp przy spadku 4% rok do roku. Z drugiej strony półki cenowej znajdują się moduły japońskie i koreańskie utrzymujące średnią ceną 0,63 euro/Wp przy zaledwie 3% spadku rok do roku.

Powyższe zestawienie dotyczy cen średnich co oznacza że składają się na nie zarówno moduły PV wysokosprawne PERC, HIT, n-type jak i moduły z najniższej półki stąd takie zestawienie nie zawsze odzwierciedla realną sytuację na rynku.

Analizując ceny modułów PV pod kątem ich typów najtańsze niskobudżetowe moduły PV obecnie są dostępne w cenie sięgającej 0,34 euro/Wp dotyczy to jednak urządzeń najniższej jakości, często opartych o ogniwa klasy B, z ograniczoną gwarancją. Moduły takie rzadko trafiają na europejski rynek – może poza Europą środkowo wschodnią.

Typowe moduły 260 – 270 Wp z aluminiową ramą oraz białym podkładem wiodących marek kosztują średnio 0,48 euro/Wp są to moduły posiadające wszelkie certyfikaty, aprobaty i testy z pełną gwarancją producenta.

Najdroższe są moduły wysokosprawne PERC, HIT, n-type, które z założenia są produkowane przez renomowanych producentów. moce modułów wysokosprawnych zaczynają się od 290 Wp przy klasycznych wymiarach ok. 1,65x0,99 m. W tym segmencie średnia cena kształtuje się na poziomie 0,67 euro/Wp.

Patrząc w przyszłość największy potencjał do spadku ceny mają moduły klasyczne 60 ogniw aluminiowa rama. Ich ceny są w stanie spaść średnio do końca roku do poziomu 0,44 euro/Wp a przy utrzymującej się na rynku nadpodaży w pierwszej połowie 2017 możliwe są poziomy w okolicy 0,4 euro/Wp za dobrej jakości moduł 270 Wp. Podane ceny dotyczą zakupów hurtowych bez kosztów transportu.

Jak optymalizatory mocy zwiększają wydajność instlalacji PV

Działanie optymalizatorów mocy polega na szukaniu punktu mocy maksymalnej na poziomie pojedynczego modułu PV choć w szczegółach u różnych producentów różnie się to odbywa. Co do idei optymalizator mocy ma za zadanie obciążyć moduł w sposób optymalny, czyli taki, w który w danych warunkach oświetlenia zapewni na wyjściu największą możliwą moc niezależnie do tego, jaki prąd i napięcie generują pozostałe moduły w szeregu. Porównanie pracy klasycznego systemu oraz systemu z optymalizatorami mocy przedstawia poniższa grafika.

Porównanie działania instalacji z klasycznymi modułami PV i modułami smart z optymalizatorami mocy

Jeżeli na module PV pojawi się cień zmniejszy się prąd, jaki będzie mógł dany moduł generować. Jeżeli moduł ten jest połączony w szeregu z innymi modułami spadek prądu na zacienionym module może przełożyć się na spadek prądu na całym szeregu modułów lub zostanie on "odcięty" przez diody obejściowe. Aby zrozumieć zalety instalacji opartej o moduły smart przeanalizujmy wydajność systemu złożonego z 10 modułów PV 260 Wp, z których jeden z modułów jest zacieniony w ok 15%. Wszystkie moduły są połączone w jeden łańcuch PV. Każdy z niezacienionych modułów ma charakterystykę prądowo - napięciową taką jak przedstawiona na rysunku A. Z kolei zacieniony moduł ma charakterystykę prądowo - napięciową taką jak przedstawiona na rysunku B. W przypadku klasycznego systemu, jeżeli falownik przyjmie paramenty pracy na poziomie prądu 7.26A to osiągnie napięcie 306 V lecz mocniejsze moduły dostosują swój prąd do modułu słabszego. W takim układzie wszystkie moduły będą pracowały z mocą ok. 222W każdy a cały system będzie miał moc ok 2220W czyli ok 14,5% mniej niż moc nominalna. Jeżeli falownik MPPt falownika przesunie punkt mocy maksymalnej w kierunku niższego napięcia ok 274 V i wyższego prądu ok 8.53A który można uzyskać z niezacienionych modułów diody obejściowe "odetną" zacieniony moduł, z którego uzyskana moc będzie równa 0 z kolei niezacienione moduły będą mogły pracować z mocą nominalną 260W a cały system będzie miał moc ok 2340W czyli ok. 10 % mniej niż moc nominalna. W przypadku wykorzystania modułów smart z optymalizatorami mocy każdy z modułów będzie mógł pracować z mocą optymalną do danych warunków. Zacieniowany moduł będzie generował 222W nie obciążając modły niezacienione, które będą w stanie generować 260W. W konsekwencji cały system będzie w stanie wygenerować 2562W czyli ok. 1,5% mniej niż moc nominalna.

Więcej o optymalizatorach mocy i modułach smart w nowym wydaniu książki instalacje fotowoltaiczne która będzie dostępna z końcem roku w sklepie globenergia.pl.

Coraz bardziej ryzykowny import modułów PV ze wschodu.

W ostatnich tygodniach tajwańskie media doniosły, że siedmiu lokalnych wytwórców jest podejrzanych o brendowanie swoimi naklejkami modułów fizycznie wyprodukowanych w Chinach kontynentalnych. Choć nie jest to potwierdzone podejrzewa się o te praktyki Tainergy, Tynsolar oraz Ablytek.

Na przestrzeni ostatnich trzech miesięcy doszło także do spektakularnego zatrzymania w porcie w Rotterdamie 47 000 modułów, czyli blisko 12 MW. Zatrzymanie dotyczy między innymi modułów sprzedawanych pod takimi markami jak Amerisolar, Sunrise, Solartech. Pechowym importerom oprócz kar grożą karne cła w wysokości ponad 50% wartości urządzeń.

Utrzymanie w przyszłym roku ceł antydumpingowych z pewnością dalej nakręci zabawę w kotka i myszkę między chińskimi producentami a Komisją Europejską. Niemniej jednak ostatnie pokazują, że kotek zaczął pokazywać pazury.

Czy warto kupić moduły fotowoltaiczne z defektem?

Polski rynek fotowoltaiczny jest zdecydowanie rynkiem najniższej ceny a z uwagi, że moduły fotowoltaiczne to ok 50% kosztów instalacji wieli inwestorów szuka na tym polu tańszych rozwiązań. Z tego też powodu można znaleźć oferty podobne do tej.

Cytat"

"Oferowane moduły zawierą wady polegającą na drobnym pęknięciu jednej z płytek lub innej wadzie optycznej(np. ciało obce). Wada ta często jest mało widoczna i ma ułamkowy wpływ na redukcję mocy. Z czasem w miejscu pęknięcia płytki może się pojawić delikatne odbarwienie modułu. Z powodu tej drobnej wady moduły są oferowane z dużą bonifikatą jednakże moduły są pełnowartościowymi generatorami energii elektrycznej."

Plus za to, że sprzedawca poinformował o wadzie, ale czy warto kupić tego typu moduł w cenie 30 - 40 % niższej od rynkowej?

Z mojego doświadczenia zdecydowanie odradzam tego typu oferty. Należy mieć na uwadze, że moduły fotowoltaiczne są zasadniczo nie naprawialne. Oznacza to, że jeżeli wspomniana wada obniży wydajność bądź przyczyni się do jego uszkodzenia będzie konieczna wymiana całego modułu. A co może spowodować owa niewielka wada w postaci pęknięcia? Z dużą dozą prawdopodobieństwa tego tupu moduły zbudowane są z niskiej klasy ogniw. Pęknięcia w ogniwie są miejscem zwiększonego oporu dla przepływającego prądu, co będzie skutkować przegrzewaniem się ogniw, szybkim spadkiem wydajności, przepaleniem się modułu.

Początek przepalania się ścieżek na uszkodzonym module PV

Przepalenie się modułu z uszkodzonymi ogniwami

Warto pamiętać że elektrownia fotowoltaiczna powinna pracować bezawaryjnie minimum przez 15 lat. Stosując uszkodzone moduły żywotność modułów będzie radykalnie skrócona.

Początkowy wzrost mocy modułów CIGS

Moduły typu CIGS to jedne z najlepszych a ciągle niedocenianych typów modułów na rynku. Na tle innych technologii cienkowarstwowych charakteryzują się wysoką sprawnością. Na tle modułów z krzemu krystalicznego charakteryzują się atrakcyjnym wyglądem oraz niskim temperaturowym współczynnikiem mocy

Moduły CIGS

CIGS-y na tle technologii krzemowych mają jeszcze jedną zaletę którą jest zjawisko Light Soaking Effect które moglibyśmy przetłumaczyć, jako Efekt Wygrzewania (Nasycenia) Światłem. Obserwowane jest ono w przypadku modułów typu CIGS/CIS i objawia zwiększeniem początkowej mocy modułu o 1- 3 % w stosunku do mocy nominalnej pod wpływem oświetlenia światłem. Dla porównania klasyczne moduły krzemowe w pierwszych godzinach pracy tracą 1-3% mocy nominalnej. Zjawisko to można porównać do pracy silnika spalinowego, którego osiągi rosną wraz z nagrzaniem się. W przypadku modułów typu CIGS wzrost wydajności związany jest z nasyceniem fotonami zewnętrznej warstwy budującej złącze P-N, dzięki czemu staje się ona wysoce typu N. Stan taki powoduje ograniczenie bariery dla przemieszczania się elektronów z obszaru CIGS do elektrody górnej w efekcie wzrasta nieznacznie prąd i napięcie w punkcie mocy maksymalnej modułu. Light Soaking Effect powoduje, że wydajność modułów typu CIGS rozumiana, jako ilość kWh wyprodukowanych z kWp zainstalowanej mocy jest nieco wyższa niż dla typowych modułów z krzemu krystalicznego. Przy wyborze modułu typu CIGS warto pamiętać aby zawsze stawiać na moduły z ramką. Moduły bez ramkowe choć sporo tańsze sprawiają znacznie większe problemy montażowe oraz mają sporo niższą wytrzymałość mechaniczną.

Jaki typ modułu fotowoltaicznego wybrać ?

Wybór modułu fotowoltaicznego to jedna z najważniejszych decyzji każdego inwestora. Na rynku możemy spotkać 6 podstawowych typów modułów, jakie są główne wady i zalety poszczególnych technologii.

Moduły z krzemu krystalicznego

Moduły polikrystaliczne c-Si 

moduł fotowoltaiczny polikrystaliczny

Zalety

• Atrakcyjna cena
• Wysoka sprawność zazwyczaj ok 15% ogranicza powierzchnię potrzebną pod montaż
• Duży wybór dostawców
• Zazwyczaj można stosować z każdym typem falownika
• Relatywnie duża moc jednego modułu ułatwia montaż

Wady

• Pstrokaty niebieski kolor nie każdemu inwestorowi się spodoba
• Duża dostępność oraz prostota budowy sprawia, że łatwo trafić na produkty bardzo niskiej jakości
• Wysoki temperaturowy wskaźnik mocy powoduje spadek wydajności w upalne dni

Moduły monokrystaliczne c-Si 

moduł fotowoltaiczny monokrystaliczny

Zalety

• Wysoka sprawność zazwyczaj ok 16% ogranicza powierzchnię potrzebną pod montaż
• Atrakcyjny czarny kolor ogniw
• Duży wybór dostawców
• Zazwyczaj można stosować z każdym typem falownika
• Relatywnie duża moc jednego modułu ułatwia montaż
• Dobra wydajność w słabych warunkach oświetlenia

Wady

• Duża dostępność oraz prostota budowy sprawia, że łatwo trafić na produkty bardzo niskiej jakości
• Wysoka cena
• Wysoki temperaturowy wskaźnik mocy powoduje spadek wydajności w upalne dni

Moduły quasi-monokrystaliczne c-Si 

moduł fotowoltaiczny quasi-monokrystaliczny

Zalety

• Wysoka sprawność zazwyczaj ok 15% ogranicza powierzchnię potrzebną pod montaż
• Zazwyczaj można stosować z każdym typem falownika
• Relatywnie duża moc jednego modułu ułatwia montaż
• Dobra wydajność w słabych warunkach oświetlania
• Niski spadek wydajności w pierwszych godzinach pracy

Wady

• Mała dostępność
• Mało atrakcyjny wygląd
• Wysoki temperaturowy wskaźnik mocy powoduje spadek wydajności w upalne dni

Zasadniczo między modułami z krzemu krystalicznego niema dużych różnic zarówno w budowie jak i wydajności. Różnią się głównie wyglądem i ceną.


Moduły cienkowarstwowe

Moduły z krzemu amorficznego a-Si 

moduł fotowoltaiczny krzemowy amorficzny

Zalety

• Niska cena
• Niski temperaturowy wskaźnik mocy powoduje niewielki spadek wydajności w upalne dni

Wady

• Problem z korozją warstwy TCO
• Duży spadek wydajności w pierwszych miesiącach pracy
• Niska sprawność 6-8% - duże zapotrzebowanie na powierzchnię montażową
• Wysoki ciężar w przeliczeniu na m2
• Zazwyczaj może współpracować tylko z falownikami transformatorowymi
• Zazwyczaj posiada budowę bez ramkową co utrudnia montaż i zmniejsza wytrzymałość mechaniczną

Moduły z tellurku kadmu CdTe

moduł fotowoltaiczny CdTe

Zalety

• Niski temperaturowy wskaźnik mocy powoduje niewielki spadek wydajności w upalne dni
• Atrakcyjny czarny wygląd

Wady

• Problem z korozją warstwy TCO
• Niska sprawność 8-12% - duże zapotrzebowanie na powierzchnię montażową
• Wysoki ciężar w przeliczeniu na m2
• Zazwyczaj może współpracować tylko z falownikami transformatorowymi
• Zazwyczaj posiada budowę bez ramkową do utrudnia montaż i zmniejsza wytrzymałość mechaniczną
• Mała dostępność

Moduły z mieszaniny miedzi indu galu i selenu CIGS 

moduł fotowoltaiczny CIGS

Zalety

• Niski temperaturowy wskaźnik mocy powoduje niewielki spadek wydajności w upalne dni
• Atrakcyjny czarny wygląd
• Wysoka sprawność jak na moduły cienkowarstwowe
• Zazwyczaj brak problemu korozji TCO
• Zazwyczaj można stosować z każdym typem falownika
• Zysk mocy w pierwszych godzinach pracy z uwagi na efekt nasycenia światłem

Wady

• Wysoki ciężar w przeliczeniu na m2
• Ograniczona dostępność

Przy wyborze modułów cienkowarstwowych warto wybierać konstrukcje ramkowe. Należy także pamiętać o ograniczeniach modułów z krzemu amorficznego który często kusi niską ceną zakupu.Wśród cienkowarstwówek najlepszym wyborem są zazwyczaj moduły CIGS.

Zwarcie modułu fotowoltaicznego

Czy zwarcie na module fotowoltaicznym czy łańcuchu modułów fotowoltaicznych jest niebezpieczne? Takie pytanie stawia wielu początkujących instalatorów. Na tak zadane pytanie można odpowiedzieć krótko. Kontrolowane zwarcie nie jest groźne dla modułu fotowoltaicznego. Z kolei przypadkowe zwarcie może spowodować powstanie łuku elektrycznego, który grozi poparzeniem dla osoby dokonującej zwarcia i skutkować może uszkodzeniem konektorów na module.

Dlaczego prąd zwarcia nie jest groźny dla modułu?

Fragment karty katalogowej modułu fotowoltaicznego

Aby mieć odpowiedź na to pytanie wystarczy spojrzeć do karty katalogowej modułu. Analizując parametry elektryczne modułu zauważamy, że prąd pracy jest zaledwie kilka procent niższy niż prąd zwarcia z tego choćby powodu każdy moduł musi być odporny na prąd zwarciowy. Zagłębiając się głębiej w kartę katalogową odnajdziemy informację o maksymalnym dozwolonym prądzie wstecznym czy dopuszczalnym obciążeniu prądowym. Zazwyczaj każdy moduł jest w stanie wytrzymać prąd zbliżony do dwukrotności prądu zwarcia. Z tego względu sam przepływ prądu zwarcia nawet przy pełnym słońcu nie jest dla modułu fotowoltaicznego niebezpieczny.

Dlaczego samo zwarcie może być niebezpieczne ?

Zwarcie dokonane w sposób niekontrolowany może stwarzać zagrożenie poparzeniem łukiem elektrycznym i często skutkuje uszkodzeniem konektorów. Zjawisko łuku elektrycznego szczegółowo jest opisane w poście "Łuk elektryczny z modułów fotowoltaicznych". Zwarcie modułów a następnie ich rozwarcie bez odpowiedniego rozłącznika przy wysokim natężeniu promieniowania słonecznego w większym lub mniejszym stopniu doprowadzi do uszkodzenia konektorów, które będzie trzeba wymienić, jeżeli noszą na sobie najmniejsze ślady przypalenia czy osmolenia.

Skrajny przypadek uszkodzenia konektorów łukiem elektrycznym powstałym podczas rozwarcia obwodu zwartych modułów

Podsumowując zwarcie dla samych modułów fotowoltaicznych nie jest niebezpieczne. Niebezpieczny jest łuk elektryczny, który może powstawać przy niekontrolowanym zwarciu doprowadzając do uszkodzenia konektorów.

PVT - hybrydowy moduł czym jest i czy warto zastosować

PVT od angielskich słów Photovoltaic Thermal to moduły fotowoltaiczne chłodzone cieczą w wyniku, czego urządzenie to produkuje zarówno ciepło jak i prąd. Z tego względu za pomocą jednej instalacji możliwe jest dostarczenie do budynku zarówno ciepła, jak i elektryczności. Zamiast dwóch osobnych instalacji, fotowoltaicznej do produkcji energii elektrycznej i kolektorów słonecznych do ogrzewanie ciepłej wody, na dachu instalowana jest jedna, co jest dużą zaletę w przypadku ograniczonego miejsca na montaż instalacji słonecznej. Chłodzenie ogniw cieczą pozwala także zwiększyć wydajność ich pracy w upalne dni.

Porównanie spadku wydajności klasycznego modułu PV i PVT

W upalne dni, gdy moduły w instalacji będą nagrzewać się do temperatury ponad 50 stopni zastosowanie chłodzenia w modułach PVT pozwala utrzymywać temperaturę na niższym poziomie, dzięki czemu wydajność elektryczna instalacji spada wolniej niż przypadku klasycznych modułów PV. W teorii rozwiązanie to wydaje się bardzo ciekawe i zasadne do stosowania. Niestety w praktyce rozwiązanie to nie pozwala na znaczące zwiększenie wydajności. Aby kolektor PVT pracował wydajnie musi utrzymywać temperaturę ogniw na niskim poziomie czyli 35 - 45 C. Bez chłodzenia moduły PV rzadko nagrzewają się do temperatur wyższych niż 50 C. Z kolei w budynkach mieszkalnych w okresie letnim zapotrzebowanie na niskotemperaturowe ciepło w postaci wody podgrzanej do 45C nie jest duże. Instalacje fotowoltaiczne często zajmują powierzchnię kilkunastu kilkudziesięciu m2, co sprawia, że w okresie lata pojawiają się problemy z odbiorem tak dużych ilości ciepła. Moduły hybrydowe nie posiadają selektywnego absorbera i tak dobrej izolacji cieplnej jak klasyczne kolektory słoneczne. Z tego też względu posiadają wyższe straty ciepła, a uzyskiwana z nich temperatura czynnika grzewczego jest niższa niż z kolektorów słonecznych. Należy mieć również na uwadze to, że część promieniowania słonecznego, zwłaszcza w paśmie widzialnym, jest wykorzystywana do produkcji energii elektrycznej i nie uczestniczy w produkcji ciepła. Można powiedzieć że moduły PVT to nie do końca trafione połączenie nie pozwalają na efektywną produkcję ciepła a w rzeczywistych warunkach pracy z uwagi na ograniczony rozbiór ciepła w budynku wydajność elektryczna w lecie często nie jest wyższa niż klasycznego modułu. 

 

Budynek w Zaberfeld na dachu zainstalowane kolektory hybrydowe o łącznej powierzchni 246 m2 źródło: solarhybrid

Moduły fotowoltaiczne - degradacja EVA

EVA (Ethylene-vinyl acetate) - to cienka przeźroczysta warstwa okrywająca ogniwa w module fotowoltaicznym, której zadaniem jest szczelne odizolowanie połączonych ogniw. Zasadniczo powinna być przeźroczysta i niewidoczna dla oczu. Gdy ją zobaczymy oznacza to, że mamy poważne kłopoty gdyż moduły, które kupiliśmy są słabej, jakości i doszło do korozji warstwy EVA. W przypadku zastosowania słabej, jakości warstwy EVA lub nienależytego jej położenia i kapsułkowania oraz przy złej budowie modułu dochodzi do degradacji warstwy EVA. 

Najczęstszym objawem jest zżółknienie a następnie zbrązowienie przestrzeni wokół ogniw po pierwszych kilku latach pracy instalacji.

Zżółknienie warstwy EVA zmniejsza światło przepuszczalność i wydajność modułu.

Warstwa EVA może także ulegać miejscowej degradacji. Pojawienie się bąbli to najprawdopodobniej oznaka rozszczelnienia warstwy EVA i przedostania się wody. Pojawiające się na module jasne plamy przekładają się na mniejszą wydajność.

Jasne plany na module fotowoltaicznych to objaw miejscowego odklejenia się warstwy EVA od ogniwa

Dlatego nie zawsze warto oszczędzać kilka centów na wacie. Bardzo często wyższa cena w przypadku modułów PV jest wynikiem zastosowania lepszych komponentów i dokładniejszego procesu produkcji. Jak pokazują powyższe zdjęcia nie każdy moduł będzie wydajnie pracował 15 czy 25 lat.