Температурный коэффициент: почему в жару панели дают меньше

Паспортная мощность панели измерена при температуре ячейки 25 °C. Каждый градус сверх этого отнимает у современной панели 0,29–0,35 % мощности, а летом ячейка на 25–30 °C горячее воздуха. Поэтому в июльский полдень при +35 °C панель отдаёт на 12–14 % меньше номинала, а в ясный морозный день — на несколько процентов больше. Ниже — формулы, по которым это считается, и выводы для выбора панелей и расчёта строк.

Что написано в паспорте

В таблице характеристик панели три температурных коэффициента. Типичные диапазоны такие; точные значения — в паспорте конкретной модели.

Коэффициент	Типичное значение	Что означает
Мощности (Pmax)	−0,29…−0,35 %/°C	на сколько падает мощность при нагреве ячейки на градус
Напряжения холостого хода (Voc)	−0,24…−0,28 %/°C	напряжение падает в жару и растёт в мороз
Тока короткого замыкания (Isc)	+0,04…+0,05 %/°C	ток с нагревом чуть растёт, но это почти ничего не компенсирует

Все коэффициенты отсчитываются от стандартных условий испытаний: освещённость 1000 Вт/м² и температура ячейки 25 °C. Обратите внимание: это температура кремния, а не воздуха. Чтобы ячейка на солнце оставалась при 25 °C, на улице должен быть мороз.

Рядом в паспорте стоит ещё одна цифра — номинальная рабочая температура ячейки, обычно 42–45 °C. Столько показывает ячейка при освещённости 800 Вт/м², температуре воздуха 20 °C и слабом ветре. Из неё выводится всё остальное.

Насколько ячейка горячее воздуха

Рабочая формула простая:

T ячейки = T воздуха + (рабочая температура − 20) × освещённость ÷ 800

При рабочей температуре 45 °C и полном солнце 1000 Вт/м² добавка равна (45 − 20) × 1000 ÷ 800 ≈ 31 °C. При 800 Вт/м² — 25 °C, при 500 Вт/м² — около 16 °C. Отсюда и правило «на 25–30 °C выше воздуха в ясный день».

Формула описывает панель, которая свободно обдувается с тыла. На скатной кровле с малым зазором панель горячее, приклеенная гибкая панель — ещё горячее. Ветер работает в обратную сторону: в ветреный день ячейка заметно холоднее расчётной.

Расчёт: жаркий полдень и морозный день

Посчитаем отклонение мощности от паспортной при полном солнце 1000 Вт/м² для двух панелей — с коэффициентом −0,29 %/°C (хорошая панель n-типа) и −0,35 %/°C (типичная PERC).

Воздух	Ячейка	Отклонение от 25 °C	Мощность при −0,29 %/°C	Мощность при −0,35 %/°C
−20 °C	11 °C	−14 °C	+4,1 %	+4,9 %
0 °C	31 °C	+6 °C	−1,7 %	−2,1 %
+15 °C	46 °C	+21 °C	−6,1 %	−7,4 %
+25 °C	56 °C	+31 °C	−9,0 %	−10,9 %
+35 °C	66 °C	+41 °C	−11,9 %	−14,4 %

Июль на юге. Воздух +35 °C, ячейка 66 °C, превышение над стандартом 41 °C. Потери: 41 × 0,35 = 14,4 % у одной панели и 41 × 0,29 = 11,9 % у другой. Массив 10 кВт в такой полдень отдаёт 8,56 кВт или 8,81 кВт ещё до потерь в кабеле и инверторе. Разница между двумя панелями — 250 Вт.

Ясный морозный день. Воздух −20 °C, ячейка около 11 °C — на 14 °C холоднее стандарта. Панель выдаёт на 4–5 % больше паспортной мощности при той же освещённости. Если вокруг лежит снег и добавляет отражённого света, массив 10 кВт способен на короткое время показать больше 10 кВт. Инвертор при этом просто ограничит мощность на своём пределе — это штатный режим, а не неисправность.

Что это значит за год

Цифры годовой выработки, которые показывает калькулятор по городам, уже учитывают нагрев: модель PVGIS считает температуру панели по часам. Поэтому вычитать «потери на жару» из них второй раз не нужно.

Зато по этим данным хорошо видно, как холод помогает. Самый урожайный месяц среди всех 27 городов в наших данных — не июль на юге, а март в Чите: 173,0 кВт·ч с киловатта панелей. Июль в Астрахани даёт 150,0 кВт·ч. В Иркутске март (160,3 кВт·ч) сильнее любого летнего месяца. Ясное небо, холодная панель и высокий угол наклона работают вместе. О том, как жара сказывается на выработке южных регионов, — в обзоре панелей на юге России.

Теперь о том, сколько стоит разница между коэффициентами −0,29 и −0,35. В пиковый час это 2,5 %, но за год меньше: утром, вечером, весной и осенью панель холоднее. Если принять среднюю температуру ячейки, взвешенную по выработке, 45 °C для Краснодара и 40 °C для Москвы, получим:

• Краснодар: 0,06 × 20 = 1,2 % от 1 240 кВт·ч — около 15 кВт·ч с киловатта в год. Для станции 10 кВт — 150 кВт·ч, примерно 1 300 рублей по ставке 8,90 руб./кВт·ч, взятой как пример.
• Москва: 0,06 × 15 = 0,9 % от 973 кВт·ч — около 9 кВт·ч с киловатта. Для станции 10 кВт — 88 кВт·ч, около 780 рублей в год.

Вывод честный: температурный коэффициент — полезная строка в паспорте, но не главная. На юге он добавляет аргумент в пользу n-типа, в средней полосе почти не влияет на выбор. Сравнение технологий целиком — в статье TOPCon, PERC или HJT.

Напряжение: мороз опаснее жары

Мощность в мороз растёт — это приятно. Но растёт и напряжение, и вот это уже вопрос сохранности инвертора. Расчёт ведут для самого холодного утра: солнце уже осветило панели, а нагреть их ещё не успело, поэтому температуру ячейки принимают равной температуре воздуха.

Пример. Строка из 11 панелей с напряжением холостого хода 52 В даёт 572 В при 25 °C. При −35 °C отклонение составляет 60 °C, прибавка напряжения 60 × 0,25 = 15 %, итог — 658 В. Если предел входа инвертора 600 В, такая строка его превысит, и повреждение не будет гарантийным случаем. Десять панелей дают 520 × 1,15 = 598 В — формально проходит, но без запаса. Девять панелей — 538 В, это безопасно. Считать нужно по минимальной температуре своей местности, а не по средней январской.

В жару обратная задача: рабочее напряжение падает. Строка из пяти панелей с рабочим напряжением 44 В даёт 220 В при 25 °C, а при температуре ячейки 66 °C — примерно на 12 % меньше, около 194 В. Если нижняя граница рабочего диапазона входа, скажем, 200 В, в самые жаркие часы инвертор не сможет держать панели в точке максимальной мощности. Короткие строки проверяют на жару, длинные — на мороз. Как найти нужные величины в документах, показано в статье про характеристики панели.

Что можно сделать с нагревом

• Оставить вентиляционный зазор. На скатной кровле между панелью и покрытием должно быть не меньше 10 см, а торцы массива не стоит закрывать глухими планками. Сетка от птиц воздуху не мешает.
• На юге смотреть на коэффициент при покупке. При равной цене за ватт панель с −0,29 %/°C выгоднее панели с −0,35 %/°C. Модели и паспорта — в разделе солнечных панелей.
• Учитывать место установки. Наземный стол обдувается со всех сторон и работает холоднее крыши. Тёмная кровля под панелями греет их сильнее светлой.
• Не забыть про инвертор. Он тоже снижает мощность при перегреве, и его потери в душном чердаке могут превысить всё, что вы выиграли на панелях. Об этом — в материале о том, где ставить инвертор.
• Правильно выбрать соотношение панелей и инвертора. Летом массив почти никогда не выдаёт паспортную мощность, поэтому панелей ставят несколько больше номинала инвертора — в пределах, разрешённых его паспортом.

Частые вопросы

Стоит ли поливать панели водой в жару?

Нет. Холодная вода на стекло, нагретое до 60 °C и выше, создаёт термический удар, жёсткая вода оставляет налёт, а выигрыш в несколько процентов длится минуты, пока панель снова не нагреется. Затраты воды и риск для стекла не оправданы.

Работают ли панели в мороз?

Да, и на единицу света — лучше, чем летом. Зимняя выработка мала не из-за холода, а из-за короткого дня и низкого солнца: в Москве декабрь даёт 19,1 кВт·ч с киловатта, июнь — 131,1 кВт·ч.

Какой температурный коэффициент считать хорошим?

Для мощности: −0,29…−0,30 %/°C — отличный, −0,32 — хороший, −0,35 — обычный для PERC. Сравнивайте именно коэффициент Pmax; коэффициенты тока и напряжения нужны для расчёта строк, а не для оценки качества.

Почему в жаркий день станция 10 кВт показывает 8 кВт — это неисправность?

Нет. При +30…+35 °C температурные потери 11–14 %, к ним добавляются потери в кабеле и инверторе и неидеальный угол падения света. 80–85 % от номинала в летний полдень — нормальная картина. Повод для проверки — если так же мало станция показывает в ясный прохладный день апреля или мая.