Τα φωτοβολταϊκά πάνελ είναι η βασική μονάδα παραγωγής ενέργειας σε ένα αυτόνομο ή διασυνδεδεμένο φωτοβολταϊκό σύστημα. Παράγουν συνεχές ρεύμα οταν πέφτουν πάνω τους οι ακτίνες του Ήλιου, ακόμη και με συννεφιά - αν και ελαττώνεται δραματικά η παραγωγή τους.

Η μεγαλύτερη ισχύς ενός φωτοβολταϊκού προκύπτει όταν οι ακτίνες του ήλιου πέφτουν κάθετα στην επιφάνειά του. Αυτός είναι και ο λόγος που η ισχύς των φωτοβολταϊκών αναφέρεται σε Wp, όπου p σημαίνει peak(κορυφή ή "μέγιστο" στα αγγλικά). Η ισχύς εξόδου εξαρτάται από τη διαθέσιμη ηλιοφάνεια, τη γωνία πρόσπτωσης των ακτίνων στην επιφάνεια του πάνελ και άλλες παραμέτρους (θερμοκρασία, καθαρότητα επιφάνειας, ποιότητα κλπ) και κυμαίνεται από 0 έως και πάνω από τη μέγιστη, σε περίπτωση που έχουμε ηλιοφάνεια και πολυ χαμηλή θερμοκρασία. Σε περίπτωση εσφαλμένης εγκατάταστασης ή τεχνικού προβλήματος, υπάρχει ακόμη και η πιθανότητα ένα από τα πάνελ να λειτουργεί ώς καταναλωτής ρεύματος !

Μονοκρυσταλικά ή πολυκρυσταλλικά πάνελ;

Οι διαφορές ανάμεσα στις δυο τεχνολογίες είναι καθαρά τεχνικές και αφορούν στη διαδικασία κατασκευής. Σε παλαιότερες γενιές φωτοβολταΪκών, υπήρχαν εντονότερες διαφορές ανάμεσα στις δυο κατηγορίες, ωστόσο πλέον, ειδικά στα αυτόνομα συστήματα, η επιλογή ανάμεσα σε μονο- και πολυκρυσταλλικά πάνελ δέν έχει ιδιαίτερη σημασία. Η διαφορά στην επιφάνεια που απαιτείται και στην ετήσια παραγωγή είναι αμελητέα.

..ή μήπως Thin Film;

Τα πάνελ Thin Film, άμορφα κλπ συνήθως δεν έχουν πλαίσιο αλουμινίου, καθιστώντας τη στήριξή τους εξαιρετικά δυσκολότερη, με τη χρήση ειδικών σφιγκτήρων (clamps). Εάν συγκριθούν με (μονο ή πολυ) κρυσταλλικά πάνελ σε συνδυασμό και με την σημαντικά μεγαλύτερη επιφάνεια την οποία απαιτούν, η διαφορά στο κόστος στήριξης σε ένα μικρό σύστημα συνήθως αντισταθμίζει τυχόν διαφορά στο κόστος ανά Wp πάνελ. Η παραγωγή των Thin Film είναι (θεωρητικά) μεγαλύτερη λόγω της σχετικά καλύτερης συμπεριφοράς τους σε υψηλές θερμοκρασίες. Στην πράξη αυτό δεν ισχύει καθώς είναι περισσότερο ευαίσθητα σε φαινόμενα PID (Potential Induced Degredation). Σε ένα διασυνδεδεμένο Φ/Β μεγάλης κλίμακας αυτό αντιμετωπίζεται με τη χρήση μετατροπέων με μεταστηματιστή γαλβανικής απομόνωσης και ίσως και τη χρήση ειδικών συσκευών εφαρμογής τάσης με αντίστροφη πολικότητα το βράδυ. Σε ένα αυτόνομο σύστημα αυτό δεν είναι πρακτικά εφικτό. Ακόμη και εξαιρετικά αξιόπιστοι κατασκευαστές thin film (First Solar, UniSolar) έχουν αντιμετωπίσει προβλήματα με πολύ γρήγορη και απότομη πτώση παραγωγής σε ορισμένες παρτίδες (έως και 30-40% εντός 2-3 ετών). Η τάση εξόδου είναι συνήθως πολύ υψηλή (60/100+V), κάτι το οποίο μπορεί εκ πρώτης όψεως να φαίνεται ότι ελαχιστοποιεί τις απώλειες κατά τη μεταφορά, αλλά επιβάλλει τη λήψη επιπλέον μέτρων και την εγκατάσταση επιπλέον διακοπτικού υλικού. Παράλληλα αυξάνεται ο κίνδυνος πολύ σοβαρής ηλεκτροπληξίας και απαιτείται η χρήση ρυθμιστή φόρτισης τύπου MPPT ακόμη και σε πολύ μικρά συστήματα με πολλαπλάσιο κόστος και αναίτια αυξημένη πολυπλοκότητα και επικινδυνότητα. Για τους παραπάνω λόγους, συνήθως αποφεύγουμε τη χρήση πάνελ thin film σε αυτόνομα συστήματα.

Η απόδοση και η ..."απόδοση"

Ώς απόδοση ενός φωτοβολταϊκού ορίζεται ο λόγος της μέγιστης ισχύος εξόδου του προς την ισχύ της προσπίπτουσας ηλιακής ακτινοβολίας πάνω στην επιφάνειά του σε κανονικές συνθήκες, οι οποίες για τα πάνελ ονομάζονται STC ή Standard Test Conditions. Σε κανονικές συνθήκες, η ισχύς της προσπίπτουσας ηλιακής ακτινοβολίας λαμβάνεται ώς 1000W ανά τετραγωνικό μέτρο. Εάν η μέγιστη ισχύς εξόδου ενός πάνελ με επιφάνεια 1τ.μ. είναι 150Wp, η απόδοσή του είναι 150/1000=0,15 ή 15% Αν το συγκρίνουμε με ένα πάνελ με επιφάνεια 1,2 τ.μ. και την ίδια μέγιστη ισχύ εξόδου (150Wp) τότε στη δεύτερη περίπτωση η απόδοση θα είναι 150/1200=12,5%. Ποιό από τα δύο πάνελ θα μας δώσει περισσότερη ενέργεια; Κανένα. Θεωρητικά, θα έχουν ακριβώς την ίδια παραγωγή. Το πρώτο πάνελ απαιτεί 1 τετραγωνικό μέτρο για την εγκατάσταση, ενώ το δεύτερο 1,2. Δυστυχώς σε παραπλανητικό σχεδόν βαθμό, η απόδοση παρουσιάζεται με τρόπο ασαφή σε πολλές περιπτώσεις έτσι ώστε ο πελάτης να αγοράζει κάτι το οποίο θεωρεί ότι θα παράγει περισσότερη ενέργεια και το πληρώνει ακριβότερα, με μοναδικό πλεονέκτημα την απαίτηση μικρότερης επιφάνειας για την εγκατάσταση - κάτι το οποίο μας ενδιαφέρει σε περιορισμένες περιπτώσεις, και σχεδόν ποτέ, σε μικρές αυτόνομες εγκαταστάσεις.

Γιατί ένα πάνελ των 150Wp παράγει... 150Wp!