Studija otkriva da toplinski valovi uzrokuju gubitke do 90% po satu u PV postrojenjima na Iberijskom poluotoku

Znanstvenici sa Sveučilišta Évora u Portugalu analizirali su izvedbu tri fotonaponske elektrane u Španjolskoj i Portugalu tijekom četiri ekstremna vrućina zabilježena između 2024. i 2025. Otkrili su da toplinski valovi mogu uzrokovati značajne gubitke prinosa koncentrirane tijekom najtoplijih sati dana, dok su također izložili ograničenja u konvencionalnim metodama koje se koriste za predviđanje proizvodnje PV energije.

Visoke temperature smanjuju učinkovitost modula kristalnog silicija za oko 0,3% do 0,5% za svaki stupanj Celzijusa iznad 25 C. Tijekom toplinskih valova, temperature modula mogu premašiti 70 C, ubrzavajući degradaciju inkapsulanata, kabela i drugih komponenti, dok također izaziva toplinsko smanjenje u pretvaračima.

U studiji "Analiza otpornosti fotonaponskih elektrana na iberijske toplinske valove", objavljenoj uMeđunarodni časopis za strategije i upravljanje klimatskim promjenama, objasnili su istraživači da su analizirali podatke o proizvodnji po satu iz tri PV postrojenja: Zebro u Portugalu (37,06 kW), Ariza u Zaragozi, Španjolska (15 kW) i Amibil, također u Zaragozi (64,5 kW).

Istraživači su usporedili podatke o proizvodnji s meteorološkim informacijama iz skupa podataka reanalize ERA5-Land, koji je potvrđen pomoću meteorološke stanice postavljene uz tvornicu Amibil. Usporedba je pokazala snažno slaganje, s koeficijentima korelacije do 0,95 za temperaturu zraka i 0,98 za globalno horizontalno zračenje (GHI), potvrđujući prikladnost ERA5-Land za analizu.

Tim je ispitao četiri toplinska vala koje su službeno identificirali španjolski AEMET i portugalska meteorološka agencija IPMA: dva u Španjolskoj (srpanj-kolovoz 2024. i lipanj 2025.) i dva u Portugalu (kolovoz 2024. i svibanj-lipanj 2025.). Osim maksimalnih temperatura, istraživači su procijenili intenzitet toplinskog vala koristeći kumulativne sate iznad 35 C (DH35).

Utvrđeno je da su događaji 2024. bili najteži, s maksimalnim temperaturama koje su dosegnule 39,4 C u Portugalu i 38,9 C u Španjolskoj.

Rezultati su pokazali da su gubici prinosa bili koncentrirani tijekom ograničenog broja sati, poklapajući se s najvišim temperaturama modula i pretvarača. Najveći pad omjera učinka (PR) po satu dosegnuo je 90,4% u tvornici Amibil tijekom španjolskog toplinskog vala 2024., dok je najveći dnevni gubitak zabilježen u tvornici Zebro, gdje je proizvodnja pala za 17,6% tijekom portugalskog toplinskog vala 2025.

Međutim, istraživači su primijetili da se PV performanse općenito oporavljaju istog dana ili sljedećeg dana nakon što se toplinski stres smanjio.

Studija pripisuje gubitke uglavnom višim radnim temperaturama i toplinskom smanjenju invertera, a ne ukupnom trajanju toplinskih valova. Također je utvrđeno da kratka razdoblja ekstremnih temperatura izvan službeno klasificiranih razdoblja toplinskih valova uzrokuju usporedivo smanjenje proizvodnje.

Ključni dio istraživanja uključivao je usporedbu PVsyst simulacija temeljenih na podacima tipične meteorološke godine (TMY) sa simulacijama koje koriste stvarne vremenske podatke ERA5-Land. Autori su otkrili da oslanjanje isključivo na TMY skupove podataka može sustavno precijeniti fotonaponsko stvaranje tijekom ekstremnih vrućina.

Kako bi izmjerili razliku, istraživači su izračunali Energy Not Served (ENS), definiranu kao jaz između energije predviđene pomoću podataka TMY i stvarno proizvedene električne energije. Najveća odstupanja uočena su u tvornici Zebro tijekom drugog portugalskog toplinskog vala, dok se najveće relativno odstupanje dogodilo u Arizi tijekom španjolskog toplinskog vala 2025. godine.

Prema istraživačima, ovi nalazi pokazuju da tipične meteorološke godine ne hvataju dovoljno sve veći utjecaj ekstremnih vremenskih događaja na performanse PV-a.

Autori zaključuju da se izazov za europski solarni sektor sve više pomiče s maksimiziranja godišnje proizvodnje na poboljšanje otpornosti PV instalacija na ponavljajuće gubitke proizvodnje tijekom razdoblja ekstremne vrućine.