Что такое STC, PTC, NOCT, и как они помогают оценить реальную эффективность солнечной панели?

Прежде чем солнечные панели окажутся в продаже они проходят обязательное тестирование на производстве. Полученные по результатам данные отображаются в технических характеристиках изделия «solar module datasheet». Общепринятыми условиями проверки являются STC (Standard Test Conditions). Так же существует еще несколько более специфических условий, которые используются реже: PTC (PV-USA Test Conditions), LIC (Low Irradiance Conditions), HTC (High Temperature Conditions) и LTC (Low Temperature Conditions). Кроме того, важнейшим параметром для оценки производительности солнечной панели является параметр NOCT (Normal Operating Cell Temperature).

Условия испытаний STC (Standard Test Conditions)

STC (Standart Test Conditions) стандартные тестовые условия, соответствуют работе солнечной панели в идеальных условиях. Испытания проводят на заводе или в лаборатории при кратковременной вспышке тестера. Солнечная интенсивность — 1000 Вт/м2, спектр излучения массе воздуха 1,5. Скорость ветра равна нулю. Температура воздуха 25°C. Данные параметры имитируют ясный весенний или осенний полдень при условии, что лучи падают на поверхность солнечного модуля под прямым углом.

Все параметры солнечного модуля как раз указываются для условий STC. Если мы говорим о мощности солнечной панели, то также указываем мощность при STC. Данные условия крайне редко встречаются при реальной эксплуатации солнечной электростанции.

Пример шильдика солнечной панели с техническими данными

Параметр температуры NOCT (Normal Operating Cell Temperature)

Чтобы оценить работу солнечных панелей при условиях приближенным к реальности были приняты дополнительные параметры. Так появилась температура, соответствующая типичным условиям эксплуатации NOCT (Normal Operating Cell Temperature — Номинальная рабочая температура солнечного элемента).

Номинальная рабочая температура солнечного элемента (NOCT) измеряется при солнечной интенсивности 800 Вт/м2 и температуре воздуха 20°C. Электрическая цепь при этом разомкнута, угол наклона модуля 45° с ориентацией на юг. Чем ниже температура NOCT, тем лучше будет работать модуль в реальных условиях. NOCT не является условием для эксплуатации солнечной панели, однако это один из важных параметров позволяющий оценить качество модуля.

Материалы, которые применяются при производстве солнечной панели влияют на способность к нагреву. Перегрев солнечной панели на 15 градусов относительно температуры окружающего воздуха уже влияет на производительность солнечной станции то, что говорить о панелях, которые могут перегреваться более чем на 45 градусов.

Условия измерения NOCT происходят при открытой задней поверхности солнечной панели, для беспрепятственного охлаждения ее окружающим воздухом. Так как в большинстве случаев панели устанавливаются параллельно кровле, то их реальная рабочая температура в летнее время будет выше, чем NOCT. Поэтому крайне важно оставлять вентиляционный зазор между крышей и солнечными панелями для обеспечения охлаждения солнечных панелей. Однако, даже при этом температура панели может подниматься до 70 °С в обычный солнечный летний день.

Напряжение солнечного элемента изменяется примерно на 0,08В на каждый градус превышения его температуры относительно температуры при STC (25 °C). Поэтому, если напряжение при STC составляет 17В, то в реальных условиях работы оно может упасть до 15 или 16В.

Модуль с 43°С NOCT произведет на 3% больше энергии, чем модуль с 50°С NOCT при прочих равных условиях.

Чтобы рассчитать фактическую температуру солнечной панели необходимо подставить значения в следующую формулу:где:

• T_фэм – температура фотоэлектрического модуля, °C;
• Т_возд – температура окружающего воздуха, °C;
• I – солнечная интенсивность, мВт/см².

Данная формула, не учитывает, изменение ветра, поэтому рассчитанная температура будет соответствовать скорости ветра 1 м/с. Чем выше скорость ветра, тем меньше будет температура солнечной панели.

Условия испытаний PTC

Более реалистичными являются условия PTC.  Однако далеко не все производители указывают параметры при PTC. Обычно PTC указывается для модулей, произведенных для американского рынка.

Параметры испытаний PTC, или PVUSA (Photovoltaics for Utility Systems Applications) Test Conditions, показывают результаты тестов солнечных панелей в условиях, более приближенных к реальным, чем STC. PTC также подразумевают освещенность в 1000 Вт/м2, но нормативная температура принимается не для солнечного элемента, как в STC, а окружающего воздуха. Панели должны находиться на высоте 10 м над уровнем земли, температура воздуха должны быть 20°C и скорость ветра должна быть 1 м/с.

PTC условия были разработаны в рамках проекта PVUSA для сравнения различных солнечных панелей изначально на американском рынке. Было протестировано около 800 кВт модулей различных производителей. Все большее число покупателей ориентируется именно на результаты этих тестов. Производительность при PTC обычно меньше на 10-15%, чем при STC условиях, что отражает влияние реальных условий эксплуатации солнечных панелей.

Основные отличия условий испытания

Другие условия испытаний солнечных панелей

LIC (Low Irradiance Conditions) используются для определения производительности солнечного модуля при низкой освещенности, симулируя работу солнечных панелей на высоких широтах или зимой. Условия LIC подразумевают мощность солнечного излучения на уровне 200 Вт/м², температуру фотоэлемента 25°C, отсутствие ветра и спектр, соответствующий AM 1.5.

HTC (High Temperature Conditions) — условия высоких температур. Панели тестируются при высоких температурах фотоэлементов, а именно при 75°C, освещенности 1000 Вт/м² и спектре AM 1.5

LTC (Low Temperature Conditions) — условия низких температур. В противоположность HTC эти условия предполагают температуру фотоэлементов 15°C, освещенность 500 Вт/м², скорость ветра 0 и спектр при AM 1.5.

Представим, что имеется солнечная электростанция общей мощностью 10 кВт. Если бы солнечные панели могли работать всё время при условиях STC, то солнечная электростанция могла бы фактически работать при мощности 10 кВт в любой момент времени. Но в реальном мире панели будут нагреваться намного сильнее даже в холодный день, и мощность значительно упадёт. Анализ PTC показывает, что даже при умеренном нагреве производительность электростанции будет примерно на 8–10% ниже номинала STC. А при больших перегревах, характерных для высокого значений NOCT, производительность падает на 15-20%. И это, не учитывая другие потери солнечной электростанции. Поэтому очень важно обращать внимание на технические характеристики солнечных панелей перед покупкой отдавая предпочтения панелям с низкой температурой NOCT.