Badanie wykazało, że fale upałów powodują godzinowe straty nawet do 90% w elektrowniach fotowoltaicznych na Półwyspie Iberyjskim

Naukowcy z Uniwersytetu w Évora w Portugalii przeanalizowali wydajność trzech elektrowni fotowoltaicznych w Hiszpanii i Portugalii podczas czterech ekstremalnych upałów zarejestrowanych w latach 2024–2025. Odkryli, że fale upałów mogą powodować znaczne straty wydajności, skoncentrowane w najgorętszych godzinach dnia, ujawniając jednocześnie ograniczenia konwencjonalnych metod stosowanych do prognozowania produkcji energii fotowoltaicznej.

Wysokie temperatury zmniejszają wydajność modułów z krzemu krystalicznego o około 0,3% do 0,5% na każdy stopień Celsjusza powyżej 25 C. Podczas fal upałów temperatury modułów mogą przekroczyć 70 C, przyspieszając degradację kapsułek, kabli i innych komponentów, a także powodując obniżenie parametrów termicznych w falownikach.

W badaniu „Analiza odporności elektrowni fotowoltaicznych na iberyjskie fale upałów” opublikowanym w czasopiśmieInternational Journal of strategii i zarządzania zmianami klimatycznyminaukowcy wyjaśnili, że przeanalizowali godzinowe dane dotyczące produkcji z trzech elektrowni fotowoltaicznych: Zebro w Portugalii (37,06 kW), Ariza w Saragossie w Hiszpanii (15 kW) i Amibil, również w Saragossie (64,5 kW).

Naukowcy porównali dane produkcyjne z informacjami meteorologicznymi ze zbioru danych do ponownej analizy ERA5-Land, który został zweryfikowany przy użyciu stacji pogodowej zainstalowanej obok fabryki Amibil. Porównanie wykazało dużą zgodność, ze współczynnikami korelacji sięgającymi 0,95 dla temperatury powietrza i 0,98 dla globalnego poziomego napromieniowania (GHI), co potwierdza przydatność ERA5-Land do analizy.

Zespół zbadał cztery fale upałów oficjalnie zidentyfikowane przez hiszpańską agencję pogodową AEMET i portugalską agencję pogodową IPMA: dwie w Hiszpanii (lipiec–sierpień 2024 r. i czerwiec 2025 r.) oraz dwie w Portugalii (sierpień 2024 r. i maj–czerwiec 2025 r.). Oprócz temperatur maksymalnych badacze ocenili intensywność fal upałów, wykorzystując łączną liczbę godzin powyżej 35°C (DH35).

Stwierdzono, że najpoważniejsze są zdarzenia, które miały miejsce w 2024 r., a maksymalne temperatury osiągnęły 39,4°C w Portugalii i 38,9°C w Hiszpanii.

Wyniki pokazały, że straty wydajności koncentrowały się w ograniczonej liczbie godzin, zbiegając się z najwyższymi temperaturami modułu i falownika. Największy godzinny spadek wskaźnika wydajności (PR) osiągnął 90,4% w zakładzie Amibil podczas fali upałów w Hiszpanii w 2024 r., natomiast największą dzienną stratę odnotowano w zakładzie Zebro, gdzie produkcja spadła o 17,6% podczas fali upałów w Portugalii w 2025 r.

Naukowcy zauważyli jednak, że wydajność fotowoltaiki generalnie poprawiała się tego samego lub następnego dnia, gdy zmniejszyło się obciążenie termiczne.

W badaniu przypisano straty głównie wyższym temperaturom pracy i obniżeniu parametrów cieplnych falownika, a nie całkowitemu czasowi trwania fal upałów. Stwierdzono również, że krótkie okresy ekstremalnych temperatur poza oficjalnie sklasyfikowanymi okresami fal upałów powodują porównywalne zmniejszenie wydajności.

Kluczowa część badań polegała na porównaniu symulacji PVsyst opartych na danych dotyczących typowego roku meteorologicznego (TMY) z symulacjami wykorzystującymi rzeczywiste dane wejściowe dotyczące pogody ERA5-Land. Autorzy odkryli, że poleganie wyłącznie na zbiorach danych TMY może systematycznie przeszacowywać wytwarzanie fotowoltaiki podczas ekstremalnych upałów.

Aby zmierzyć różnicę, naukowcy obliczyli, że energia nie została dostarczona (ENS), zdefiniowana jako różnica między energią przewidywaną na podstawie danych TMY a faktycznie wyprodukowaną energią elektryczną. Największe rozbieżności zaobserwowano w zakładzie Zebro podczas drugiej fali upałów w Portugalii, natomiast największe względne odchylenie wystąpiło w zakładzie Ariza podczas fali upałów w Hiszpanii w 2025 r.

Według naukowców odkrycia te pokazują, że typowe lata meteorologiczne w niewystarczającym stopniu odzwierciedlają rosnący wpływ ekstremalnych zjawisk pogodowych na wydajność fotowoltaiki.

Autorzy doszli do wniosku, że wyzwanie stojące przed europejskim sektorem energii słonecznej w coraz większym stopniu przesuwa się z maksymalizacji rocznej produkcji na poprawę odporności instalacji fotowoltaicznych na powtarzające się straty produkcyjne w okresach ekstremalnych upałów.