Що таке STC, PTC, NOCT і як вони допомагають оцінити реальну ефективність сонячної панелі?

Перш ніж сонячні панелі опиняться у продажу, вони проходять обов’язкове тестування на виробництві. Отримані за результатами дані відображаються у технічних характеристиках виробу “solar module datasheet”. Загальними умовами перевірки є STC (Standard Test Conditions). Також існує ще кілька специфічніших умов, які використовуються рідше: PTC (PV-USA Test Conditions), LIC (Low Irradiance Conditions), HTC (High Temperature Conditions) та LTC (Low Temperature Conditions). Крім того, найважливішим параметром оцінки продуктивності сонячної панелі є параметр NOCT (Normal Operating Cell Temperature).

Умови випробувань STC (Standard Test Conditions)

STC (Standart Test Conditions) стандартні тестові умови, що відповідають роботі сонячної панелі в ідеальних умовах. Випробування проводять на заводі або в лабораторії при короткочасному спалаху тестера. Сонячна інтенсивність – 1000 Вт/м2, спектр випромінювання масі повітря 1,5. Швидкість вітру дорівнює нулю. Температура повітря 25°C. Дані параметри імітують ясний весняний або осінній опівдні, за умови, що промені падають на поверхню сонячного модуля під прямим кутом.

Усі параметри сонячного модуля вказуються для умов STC. Якщо ми говоримо про потужність сонячної панелі, також вказуємо потужність при STC. Дані умови дуже рідко зустрічаються при реальній експлуатації сонячної електростанції.

Приклад шильдика сонячної панелі з технічними даними

Параметр температури NOCT (Normal Operating Cell Temperature)

Щоб оцінити роботу сонячних панелей за умов наближених до реальності, були прийняті додаткові параметри. Так з’явилася температура, що відповідає типовим умовам експлуатації NOCT (Normal Operating Cell Temperature – Номінальна робоча температура сонячного елемента).

Номінальна робоча температура сонячного елемента (NOCT) вимірюється при сонячній інтенсивності 800 Вт/м2 та температурі повітря 20°C. Електричний ланцюг при цьому розімкнений, кут нахилу модуля 45° з орієнтацією на південь. Чим нижча температура NOCT, тим краще працюватиме модуль у реальних умовах. NOCT не є умовою для експлуатації сонячної панелі, однак це один із важливих параметрів, що дозволяє оцінити якість модуля.

Матеріали, що застосовуються під час виробництва сонячної панелі впливають на здатність до нагрівання. Перегрів сонячної панелі на 15 градусів щодо температури навколишнього повітря вже впливає на продуктивність сонячної станції те, що говорити про панелі, які можуть перегріватись більш ніж на 45 градусів.

Умови вимірювання NOCT відбуваються при відкритій задній поверхні сонячної панелі для безперешкодного охолодження її навколишнім повітрям. Так як у більшості випадків панелі встановлюються паралельно покрівлі, то їх реальна робоча температура влітку буде вищою, ніж NOCT. Тому дуже важливо залишати вентиляційний зазор між дахом та сонячними панелями для забезпечення охолодження сонячних панелей. Однак навіть при цьому температура панелі може підніматися до 70 °С у звичайний сонячний літній день.

Напруга сонячного елемента змінюється приблизно на 0,08 на кожний градус перевищення його температури щодо температури при STC (25 °C). Тому якщо напруга при STC становить 17В, то в реальних умовах роботи воно може впасти до 15 або 16В.

Модуль з 43°З NOCT виробить на 3% більше енергії, ніж модуль з 50°З NOCT за інших рівних умов.

Щоб розрахувати фактичну температуру сонячної панелі необхідно підставити значення таку формулу:

де:

• T_фем – температура фотоелектричного модуля, °C;
• Т_{повітр.} – температура навколишнього повітря, °C;
• I – інтенсивність сонячного випромінення, мВт/см².

Ця формула не враховує зміна вітру, тому розрахована температура буде відповідати швидкості вітру 1 м/с. Чим вища швидкість вітру, тим меншою буде температура сонячної панелі.

Умови випробувань PTC

Більш реалістичними є умови PTC. Однак, далеко не всі виробники вказують параметри при PTC. Зазвичай PTC вказується для модулів, вироблених американського ринку.

Параметри випробувань PTC, або PVUSA (Photovoltaics for Utility Systems Applications) Test Conditions, показують результати тестів сонячних панелей за умов, більш наближених до реальних, ніж STC. PTC також мають на увазі освітленість у 1000 Вт/м2, але нормативна температура приймається не для сонячного елемента, як у STC, а навколишнього повітря. Панелі повинні бути на висоті 10 м над рівнем землі, температура повітря повинна бути 20°C і швидкість вітру повинна бути 1 м/с.

PTC умови були розроблені в рамках проекту PVUSA порівняння різних сонячних панелей спочатку на американському ринку. Було протестовано близько 800 квт модулів різних виробників. Дедалі більше покупців орієнтується саме результати цих тестів. Продуктивність при PTC зазвичай менше на 10-15%, ніж за умов STC, що відображає вплив реальних умов експлуатації сонячних панелей.

Основні відмінності умов випробування

Інші умови випробувань сонячних панелей

LIC (Low Irradiance Conditions) використовуються для визначення продуктивності сонячного модуля при низькому освітленні, симулюючи роботу сонячних панелей на високих широтах або взимку. Умови LIC мають на увазі потужність сонячного випромінювання на рівні 200 Вт/м², температуру фотоелемента 25°C, відсутність вітру і спектр, що відповідає AM 1.5.

HTC (High Temperature Conditions) – умови високих температур. Панелі тестуються при високих температурах фотоелементів, а саме при 75°C, освітленості 1000 Вт/м² та спектрі AM 1.5

LTC (Low Temperature Conditions) – умови низьких температур. На противагу HTC ці умови передбачають температуру фотоелементів 15°C, освітленість 500 Вт/м², швидкість вітру 0 і спектр при AM 1.5.

Припустимо, що є сонячна електростанція загальною потужністю 10 кВт. Якщо сонячні панелі могли працювати весь час за умов STC, то сонячна електростанція могла б фактично працювати при потужності 10 кВт в будь-який момент часу. Але в реальному світі панелі будуть нагріватися набагато сильніше навіть холодного дня, і потужність значно впаде. Аналіз PTC показує, що навіть при помірному нагріванні продуктивність електростанції буде приблизно на 8–10% нижче від номіналу STC. А при великих перегрівах, притаманних високого значень NOCT, продуктивність падає на 15-20%. І це, не враховуючи інших втрат сонячної електростанції. Тому дуже важливо звертати увагу на технічні характеристики сонячних панелей перед покупкою, віддаючи переваги панелям з низькою температурою NOCT.