Как да четем етикетите на фотоволтаичните панели

Както при всеки високотехнологичен продукт, така и етикетите на соларните панели може да изглеждат обвити в мистерията на техническите данни, пълни с неразбираеми символи, особено за човек, който не е имал досег със специфичната терминология използвана при тях. Как тогава да си изберем панел? Или как да се убедим, че панелите, които ни предлага даден доствчик, са похдодящи зе целите, за които искаме да ги използваме? Ето на тези въпроси ще се опитам да отговоря с настоящия текст. Условно ще разделя текста да две части - една сбита за по-мързеливите (добре де, нека ги наречем "тези, които нямат време"), и една по-подробна, за всички, които желаят да се запознаят по-подробно с материята. Започваме с

Цифрите от етикета - накратко

Всеки фотоволтаичен панел трябва да има етикет с посочен определен минимален набор от технически характеристики. Ето етикета на едни от панелите, които ние предлагаме - LongiSolar 450W. Ще използвам този модел за примерите в текста по-нататък.

Значението на всеки от показателите е:

Rated Maximum Power (Pmax) - това е максималната мощност, която панелът може да отдаде. Мислете за нея като за максималната скорост на един автомобил - нещо, което е възможно, но се постига не всеки ден, и само при определени условия, тоест не е ежедневие. Мощността се измерва във ватове (W), отбелязва се също и като Wp, може да се срещне и като ват-пик.

Power Tolerance - толеранс (допустимото отклонение) на максималната мощност - гордост за всеки производител е тук да напише положителна стойност, като с това иска да каже, че толерансът на мощност на панела допуска по-висока, но не и по-ниска мощност. Може да се измерва във ватове или проценти.

Voltage at Pmax (Vmp/V) - това е напрежението във волтове, при което мощността на панела е максимална. Измерва се във волтове и винаги е по-ниско от напрежението при отворена верига (Voc).

Current at Pmax (Imp/A) - това е тока, при който мощността на панела е максимална. Измерва се в ампери и винаги е по-маlък от тока на късо съединение. Произведението от тока при максимална мощност и напрежението при максимална мощност ни дава максималната мощност на панела във ватове (първата и най-важна характеристика на всеки фотоволтаичен панел).

Open-Circuit Voltage (Voc/V) - това е напрежението на панела при отворена верига, или без товар. Това е стойността, която бихме измерили с мултицет между изводите на панела, ако той не е включен към инвертор, контролер или друг товар. Измерва се във волтове.

Shart-Circuit Current (Isc/A) - ток на късо съединение - това е максималният ток, който може да протече през панела. Както е видно от името му, той се измерва при дадени накъсо изводи на панела. Измерва се в ампери.

Voc & Isc Tolerance - това е толерансът (допустимото отклонение) на напрежението на отворена верига и тока при късо съединение. Може да се изрази в проценти или волтове/ампери съответно за напрежението/тока. Интересното в нашия случай е, че имаме знак +/-, което означава че се допуска отклонение na стойностите както в положителна, така и в отрицателна посока.

Maximum System Voltage - максималното напрежение на системата. Измерва се във волтове и по никакъв начин не трябва да се превишава! Важно е да отбележим, че при свързването в стрингове панелите се свързват последователно и напреженията им се сумират.

Maximum Series Fuse Rating - Максимален ток на предпазител, свързан последователно. Измерва се в ампери и показва максималната стойност на предпазителя, свързан последователно в стринга.

Operating Temperature - работна температура, посочва се диапазон в градуси, който не бива да се превишава.

Protection Class - клас на защита, посочен е класа на защита на панела. Повече за класовете на защита можете да прочетете в Уикипедия тук (на английски език).

Това са основните показатели и те характеризират основните електрически величини на панела. В края ще добавя две много важни забележки:

1. Както е описано на етикета в този пример, тези стойности са получени при STC: AM=1.5, E=1000W/m2, Tc=25C. STC е абревиатура от Standart Test Conditions, стандартни тестови условия. Това са тестови условия, приети за стандарт от повечето производители. Ако се върна на аналогията с автомобилите по-горе, мислете за тези тестови условия като за условията, при които се измерва разхода на гориво - това са условия, близки до идеалните - доста трудно постижими на практика, но не и невъзможни.

2. Напреженията и токовете, които се генерират във фотоволтаичните системи въобще не са безобидни! Всякакви грешки при работа с фотоволтаични инсталации могат да доведат до тежки последици за здравето и живота! Ако не сте абсолютно наясно какво и защо правите - по добре не го правете! Освен това, в инверторите има кондензатори с голям капацитет, които могат да предизвикат токов удар дори и след като веригите са изключени. Задължително се консултирайте с електротехник преди да правите каквото и да е! Целта на тази статия е да даде само базови теоретични познания относно техническите параметри на панелите, и по никакъв начин не е ръководство за работа с тях!
Това е основното, което производителят на соларни панели е решил да напише на етикета. За любознателните (и за тези, които искат да са наясно за какво точно си дават парите) - продължаваме с детайлите

Цифрите от PDF-a - подробно

В тази част ще разгледам задълбочено още няколко характеристики, представени в документацията на панела, която можете да изтеглите от тук.

STC или NOCT - по-горе споменах, че всички стойности са получени при STC - Standart Test Conditions - стандартни тестови условия. Тези условия включват интензитет на слънчевото греене от 1000 вата на квадратен метър, температура от 25 градуса и коефициент на въздушната маса 1,5 (повече за този коефициент може да откриете в тази статия в Уикипедия). В реалността обаче тези условия се постигат сравнително рядко, което налага въвеждането на още един вид условия на изпитване, наречени NOCT - Nominal Operating Cell Temperature - номинална работна температура на клетката. NOCT включва слънчево греене от 800 W/m2, температура на околната среда 20 градуса и вятър от 1,5 м/с (в някои източници се дава и температура на клетката от 45 +/- 3 градуса). За наша радост производителя на панелите ни е предоставил и данните при NOCT тестови условия:

Защо има разлика между стойностите при STC и NOCT, мисля, е ясно за всеки - по-ниска стойност на слънчевото греене и по-висока температура на клетката предполагат по- ниски стойности на добива, но защо и как, ще разгледаме в следващата серия от показатели, наречени температурни коефициенти:

Temperature Coefficient of Isc - това е коефициент, който определя промяната на Isc при промяна на температурата. Измерва се в проценти на градус и е с положителна стойност, тоест при увеличаване на температурата на панела, се увеличава и големината на протичащия през клетките му ток. За да свържем това със стойностите от горната таблица, нека разгледаме стойността на коефициента за нашия панел: +0,048%/C, или при промяна на температурата с 40 градуса от 25 на 65 градуса, то тока ще се увеличи от 11,60А на 11,60+(30*0,005568)=11,767А. Влиянието на коефициента е наистина минимално.

Temperature Coefficient of Voc - аналогичо на горния, този коефициент определя промяната на напрежението Voc при промяна на температурата, като пак се измерва в проценти на градус, но е с отрицателна стойност, което значи, че при увеличаване на температурата на панела, напрежението на ихода му намалява. Стойността му в нашия пример е -0,270% на градус, и при промяна на температурата от 25 на 65 градуса, напрежението ще намалее с четири волта от 49,3V на 49,30-(30*0,13)=45,3V. Това са 8% промяна, и тя определено оказва влияние върху добива на панела в посока обратна на влиянието на температурния коефициент на тока.

Temperature Coefficient of Pmax - за да видим как двата коефициента (на тока и напрежението) влияят върху мощността на панела, а от там и върху добива от него, е въведен аналогичен коефициент, който определя промяната на мощността при промяна на температурата. Логично, той също се измерва в проценти, като за съжаление е с отрицателна стойност, от което следва, че при увеличаване на температурата на панела, мощността му пада. Нека използваме същото изчисление, но с температурен коефициент на мощността от -0,350%/С:  450-(30*1,575)= 402,75W. Тук имаме загуба на почти 50 вата мощност, причинено от нагряването на клетките от 20 до 60 градуса, което има значително влияние при работата на панела в топлите летни дни. Влиянието на промяната в температурата на клетката върху нейните електрически характеристики може да бъде изразено графични чрез нейната волт-амперан характеристика при различни температури. Ето как изглеждат графиките на 440 ватовия модел, дадени в документацията от производителя:

На графиката ясно е онагледена минималната промяна на тока и значително по-голямата промяна на напрежението при различните температури на клетката.

Механични натоварвания

Соларния панел е продукт, проектиран да стои навън, както е модерно да се казва напоследък - 24/7. Аз бих казал 365/365. Всеки ден. Слънце, вятър, дъжд, промяна в температурата, промяна във влажността - панелът трябва да устои на всичко, и то за цели 20, а дори и 25 години. Производителят е дал три параметъра, но смея да кажа че те са еднакви за 99% от панелите, които са на пазара в момента и не би следвало да са критерии за избор, освен ако няма други специфични изсквания, най-вече за натоварвания от сняг. Нека все пак ги представим:

Front Side Maximum Static Loading - Максимално статично натоварване от предната страна, в Pa (паскали)

Rear Side Maximum Static Loading - Максимално статично натоварване от задната страна, в Pa (паскали).

Hailstone test - Тест за издръжливост на градушка - описана е издръжливост на градушка с диаметър 25мм и скорост 23 м/с.

Съществуват и други показатели относно механичните характеристики на панела, специфични за всеки производител, като дебелина и профил на рамката, дебелина и материал на стъклото, дължина на кабелите за свързване и .т.н. Тези показатели са сравнително еднакви при различните проиводители и няма да навлизам в детайли относно тях.

Вместо заключение

Надявам се, че любопитството на тези, които стигнаха до тук в четенето е задоволено, поне в определена степен. Запомнете, че мощността е прозведение от напрежението по тока (волтове по ампери, и двете при максималната мощност, важи само при прав ток, DC, а всички фотоволтаични панели произвеждат прав ток). Напрежението на отворена верига е по-високо от това при максимална мощност, а тока при късо съединение е по-голям от тока при максимална мощност. След като разгледахме влиянието на температурата върху максималната мощност на панела, можем да направим още един основен извод: С повишаването на температурата на клетките, мощността на панела намалява. Колкото по-малък (всъщност по-голям, ако вземем предвид знака минус) е температурния коефициент на мощността, толкова по-малко се отразява увеличаването на температурата върху спадането на мощността на панела. За сега не знам да има панели с положителен температурен коефициент на мощността, затова реално при избора основния и водещ параметър е тяхната мощност. Останалите данни имат значение по-скоро при проектиране на системата, отколкото при избора на марка и модел на панелите. Все пак, винаги е важно човек да знае какво пише на етикета, затова и си позволих да го прочета вместо вас, и да го обясня максимално кратко. Ако забележите грешки или неточности, моля свържете се с нас, с удоволствие ще ги коригираме. Ето и соларните системи, които включват споменатия в текста монокристален фотоволтаичен панел LongiSolar с мощност Pmax = 450W:

Система ФОТОSOLAR Mini Plus 1500

Система ФОТОSOLAR Air 2500

Система ФОТОSOLAR Air Plus 3000

Система ФОТОSOLAR Boost 5000