Vlny veder a solární fotovoltaika: Když se Slunce samo stane nepřítelem

Pyrenejský poloostrov byl dlouho považován za jeden z nejslibnějších regionů Evropy pro rozvoj solární energie. Díky bohatému slunečnímu svitu, podpůrným politikám a rostoucí instalované kapacitě přesahující 25 GW jen ve Španělsku se region umístil jako velmoc v oblasti obnovitelné energie. Nedávná studie z University of Évora v Portugalsku však přinesla střízlivou kontrolu skutečnosti: během podmínek veder mohou fotovoltaické elektrárny v regionu zaznamenat hodinové ztráty až 90 %. Toto zjištění zpochybňuje dlouhotrvající{5}}předpoklady o spolehlivosti solární energie a vyvolává zásadní otázky, jak se průmysl musí přizpůsobit oteplujícímu se klimatu.

Studie publikovaná v International Journal of Climate Change Strategies and Management zahrnovala analýzu hodinových{0}}výrobních údajů shromážděných ze tří solárních FV elektráren na Pyrenejském poloostrově, mezi které patří elektrárna Zebro v Portugalsku (37,06 kW), elektrárna Ariza ze Zaragozy ve Španělsku (15 kW) a elektrárna Amibil rovněž z města Zaragoza (64,5 kW). Výzkumníci vyhodnotili dopad čtyř velkých vln veder uznaných AEMET a IPMA, z nichž dvě se vyskytly ve Španělsku v červenci – srpnu 2024 a červnu 2025 a dvě další pocházejí z Portugalska v srpnu 2024 a květnu – červnu 2025. Vlny veder, které se vyskytly v roce 2024, se ukázaly jako nejškodlivější s teplotami v Portugalsku dosahujícími 39,4 stupňů ve Španělsku.

Aby byla zajištěna analytická přesnost, výzkumníci porovnali výrobní data s meteorologickými informacemi z datové sady ERA5-Land, ověřené pomocí meteorologické stanice instalované vedle závodu Amibil. Validace ukázala silnou shodu s korelačními koeficienty až 0,95 pro teplotu vzduchu a 0,98 pro globální horizontální ozáření.

Zjištění jsou zarážející. Největší hodinový pokles poměru výkonu dosáhl 90,4 % v závodě Amibil během vlny veder ve Španělsku v roce 2024. Jinými slovy, po celou hodinu tato FV elektrárna vytvářela sotva jednu- desetinu svého očekávaného výkonu. Studie dokumentovala maximální hodinové minimum 90,44 %. Zatímco denní ztráty byly skromnější-nejvyšší zaznamenané 17,59 % v závodě Zebro během vlny veder v Portugalsku v roce 2025{11}}koncentrace ztrát během hodin špičky představuje vážný provozní problém.

Vědci povzbudivě poznamenali, že výkon PV se obecně obnovil ve stejný den nebo následující den, jakmile se tepelný stres snížil. Skutečnost, že k takovým dramatickým ztrátám může dojít i během krátkých období extrémních teplot-včetně období mimo oficiálně klasifikovaná období veder-, však naznačuje, že problém může být všudypřítomnější, než se dříve připouštělo.

Proč vlny veder vytvářejí tak extrémní ztráty? Důvod lze hledat v pozadí fotovoltaické technologie. Vysoké teploty snižují účinnost systémů krystalického křemíku, a proto se výkon modulů snižuje o 0,3-0,5 % na každý stupeň nad 25 stupňů. Když dorazí vlny veder, teplota může být přibližně 70 stupňů, čímž se urychlí zhoršování stavu zapouzdření a kabelů. Může také způsobit tepelné snížení výkonu.

Studie přisuzuje ztráty především vyšším provozním teplotám a tepelnému snížení invertoru spíše než celkové době trvání veder. To je důležitý rozdíl: nejdůležitější není délka vlny veder, ale intenzita teplotních vrcholů. Kumulativní počet hodin nad 35 stupňů -metrika, kterou výzkumníci použili k posouzení intenzity vlny veder-, se ukázal jako klíčový prediktor poklesu výkonu.

Snad nejvýznamnější důsledek tohoto výzkumu se týká toho, jak solární průmysl plánuje a předpovídá výrobu energie. Studie porovnávala simulace PVsyst založené na datech typického meteorologického roku se simulacemi využívajícími aktuální počasí ERA5-Land. Výsledky byly znepokojivé: spoléhání se výhradně na datové soubory TMY může systematicky nadhodnocovat výrobu FV během extrémních veder.

Výzkumníci vypočítali „Neobsloužená energie“-propast mezi energií předpovězenou pomocí dat TMY a skutečně vyrobenou elektřinou. Největší rozdíl byl 553,25 kWh (36,88 kWh/kWp), což představuje 17,3 % simulované energie v závodě Zebro, zatímco nejvyšší relativní rozdíl dosáhl 22,34 % v závodě Ariza. To nejsou triviální chyby. Pro vývojáře projektů, investory a provozovatele sítí by se takové nadhodnocení mohlo promítnout do značných finančních ztrát a provozní nestability.

Iberské nálezy jsou součástí většího vzoru. Teploty povrchového vzduchu v Evropě se od roku 1979 zvyšovaly asi třikrát rychleji, než je celosvětový průměr. Regionální projekce naznačují, že teploty na pevnině v Evropě do roku 2100 nadále porostou o 1,2–3,4 stupně a podle scénářů s vysokými emisemi až o 8,5 stupně, přičemž nejsilnější oteplení se očekává ve vnitrozemských oblastech středomořských zemí.

Pro solární průmysl to znamená, že klimatické předpoklady, na kterých je založeno mnoho stávajících projektů, mohou být již zastaralé. Konvenční názor, že solární fotovoltaika funguje nejlépe v horkém a slunečném podnebí, je vyvrácen skutečností, že extrémní teplo-nejen mraky nebo déšť- může být hlavní hrozbou pro výrobu.

Tým výzkumníků věří v použití inovativního přístupu, ve kterém jsou environmentální data ověřována a vyhodnocována s ohledem na výkonnost rostlin. To umožňuje nejen identifikovat možnosti poruch způsobených vlnami veder, ale také umožňuje provádět potřebná opatření pro jejich prevenci.
Kromě toho lze použít nové technologie, včetně účinnějších chladičů pro moduly a invertory, výběru komponent, které lépe snášejí vysoké teploty, vývoje nových předpovědních modelů, které budou zahrnovat teplotní špičky, a přijetí příslušných operací, jako je preventivní údržba elektrárny před výskytem vln veder.

Skutečnost, že fotovoltaické systémy na Iberii mohou ztratit až 90 % produktivity v hodinách s nejvyšší teplotou, je skutečným probuzením-pro světový solární průmysl. Je jasné, že změna klimatu může tyto události pouze učinit ještě běžnějšími a závažnějšími. Proto by se průmysl měl posunout kupředu od spoléhání se na historické průměry k vývoji proveditelných projektů pro existující ve světě extrémního tepla. Slunce není jen zdrojem energie pro solární panely, ale může se stát i jejich nejhorším nepřítelem.