Spadek wydajności fotowoltaiki o 90%? Wszystkiemu winien jest upał

• Fotowoltaika lubi słońce, ale nie przegrzanie. Podczas fal upałów moduły i falowniki mogą wyraźnie tracić wydajność.
• Największy spadek wydajności w badaniu wyniósł 90,4%, ale tylko godzinowo. Największa strata dobowa była dużo niższa i wyniosła 17,6%.
• Upały pokazują, że PV trzeba projektować odporniej na ekstremalne temperatury. Ważne są wentylacja modułów, dobre miejsce dla falownika i realistyczne prognozy produkcji.

Fotowoltaika lubi słońce, ale nie lubi przegrzania. Nowe badanie instalacji PV w Hiszpanii i Portugalii pokazuje, że podczas fal upałów produkcja energii może gwałtownie spadać w najgorętszych godzinach dnia. Najmocniejszy odnotowany spadek godzinowego wskaźnika wydajności PR wyniósł 90,4%. To jednak nie znaczy, że elektrownia straciła 90% dziennej produkcji. Największa strata dobowa wyniosła 17,6%.

To rozróżnienie jest kluczowe. Fale upałów nie wyłączają fotowoltaiki, ale pokazują jej słabszy punkt: moduły i falowniki w ekstremalnych temperaturach mogą tracić wydajność dokładnie wtedy, gdy nasłonecznienie jest wysokie, a system energetyczny często pracuje pod presją klimatyzacji.

90% spadku? Tak, ale godzinowo

Badacze z Uniwersytetu w Évorze przeanalizowali trzy instalacje PV: Zebro w Portugalii oraz Ariza i Amibil w Saragossie w Hiszpanii. Sprawdzili dane godzinowe z czterech fal upałów z lat 2024-2025 i porównali je z danymi meteorologicznymi ERA5-Land oraz lokalnymi pomiarami.

Największy godzinowy spadek PR – 90,4% – wystąpił w instalacji Amibil podczas hiszpańskiej fali upałów w 2024 r. Największą stratę dobową odnotowano natomiast w instalacji Zebro podczas portugalskiej fali upałów w 2025 r.; wyniosła 17,6%. Wyniki pokazują więc nie tyle trwałą utratę produkcji, ile krótkie, ostre załamania pracy w warunkach skrajnego stresu cieplnego.

Dlaczego moduły PV tracą moc w upały?

Moduły fotowoltaiczne są testowane w standardowych warunkach przy temperaturze ogniwa 25°C. Na dachu albo farmie pracują jednak w zupełnie innych realiach. Gdy powietrze ma ponad 35°C, temperatura modułu może przekraczać 60–70°C. W takich warunkach spada napięcie ogniw, a razem z nim moc instalacji.

Według przytoczonej analizy wysokie temperatury obniżają sprawność modułów krzemowych zwykle o około 0,3-0,5% na każdy stopień Celsjusza powyżej 25°C. Podczas fal upałów temperatura modułów może przekraczać 70°C, co dodatkowo przyspiesza starzenie elementów, takich jak enkapsulanty, kable i inne komponenty.

Falownik też może ograniczyć produkcję

Drugim problemem jest falownik. W skrajnie gorące dni urządzenie może automatycznie ograniczać moc, żeby chronić elektronikę przed przegrzaniem. To tzw. derating termiczny. Z punktu widzenia instalacji to zabezpieczenie, ale z punktu widzenia właściciela lub operatora – strata produkcji w godzinach, które teoretycznie powinny być bardzo dobre.

Badacze wskazali, że straty w analizowanych instalacjach wynikały głównie z wysokiej temperatury pracy modułów oraz deratingu falowników. Co ważne, produkcja zwykle wracała do normalnego poziomu tego samego dnia albo następnego dnia, gdy stres cieplny spadał.

• Zobacz również: Fotowoltaika nie musi zajmować pól. Panele na wodzie mogą produkować prąd i zielony wodór

Typowy rok pogodowy może nie wystarczyć

W badaniu pojawia się jeszcze jeden ważny wniosek dla projektantów i inwestorów. Naukowcy porównali symulacje PVsyst oparte na typowym roku meteorologicznym z wynikami opartymi na rzeczywistych danych pogodowych ERA5-Land. Okazało się, że korzystanie wyłącznie z typowego roku meteorologicznego może przeszacowywać produkcję podczas ekstremalnych upałów.

To ważne, bo klimat przestaje mieścić się w średnich. Dla farm PV coraz większe znaczenie ma nie tylko roczna suma nasłonecznienia, ale też odporność instalacji na krótkie epizody ekstremalnych temperatur.

Co to oznacza dla projektowania PV?

Instalacje PV trzeba projektować tak, aby lepiej znosiły ekstremalne temperatury. Znaczenie mają wentylacja modułów, lokalizacja falowników, unikanie montażu urządzeń w pełnym słońcu i bez przewiewu, dobór falowników z odpowiednim zapasem temperaturowym oraz monitoring temperatury pracy.

Dotyczy to nie tylko farm w Hiszpanii i Portugalii. Polska nie jest Półwyspem Iberyjskim, ale fale upałów również będą coraz częściej testować instalacje dachowe i większe projekty PV. Przy źle wentylowanym dachu albo falowniku zamontowanym w nagrzanym miejscu spadki mocy mogą być bardziej odczuwalne, niż wynikałoby z katalogowej sprawności urządzeń.

Fotowoltaika nie przestaje działać w upały, ale upały zmieniają sposób, w jaki trzeba ją projektować i prognozować. Najważniejsza lekcja z Iberii nie brzmi: PV traci 90% energii. Brzmi raczej: ekstremalne temperatury mogą krótkotrwale, ale bardzo mocno uderzać w wydajność modułów i falowników. W świecie częstszych fal upałów odporność instalacji staje się równie ważna jak jej roczna produkcja.

Źródła: pv magazine, „Analysis of photovoltaic power plant resilience under Iberian heatwaves”, International Journal of Climate Change Strategies and Management.