Czy panele fotowoltaiczne są odporne na grad?

W skrócie: każdy moduł certyfikowany według IEC 61215 przetrwał ostrzał kulkami lodu o średnicy 25 mm lecącymi z prędkością 23 m/s, czyli około 2 dżuli na uderzenie. Grad o średnicy 45 mm niesie dziesięć razy więcej, więc certyfikat obejmuje zwykły grad, a nie burze, które niszczą dachy. Wśród modułów z katalogu ComparePV, które podają grubość szkła, 47% ma jedną taflę frontową 3,2 mm, a 45% dwie tafle po 2,0 mm. W regionie z gradem kupowałbym według przebadanej klasy odporności na grad, a nie według szkła.

Grad to jedyne ryzyko pogodowe, którego kupujący nie obejdzie doborem modułu. Wiatr i śnieg mają w karcie katalogowej obciążenie, więc można wybrać moduł przewidziany dla swojego dachu. Grad ma jeden wiersz, „IEC 61215”, który wygląda jak odpowiedź, a w rzeczywistości jest minimum. Poniżej: czym jest to minimum, jak daleko ponad nim leży prawdziwy grad i co musi pokazać moduł, który ma wytrzymać więcej.

Czym strzela test gradowy

Test gradowy z IEC 61215 łatwo opisać: zamraża się kulkę przezroczystego lodu w formie, wkłada do wyrzutni i strzela w szkło. Tabela w normie przypisuje każdej średnicy masę i prędkość testową. Prędkość odpowiada bryłce gradu tej wielkości spadającej z prędkością graniczną, więc test odwzorowuje uderzenie prostopadłe, bez wiatru.

Pierwsze trzy kolumny pochodzą z normy; ostatnią wyliczyłem sam. To tabela, którą IEC 61215 opublikowała w 2005 roku, czytana w jej indyjskiej wersji, IS 14286. Obecne wydanie prowadzi test jako MQT 17 w IEC 61215-2, a IEC TS 63397 opisuje go jako ostrzał „kulistymi kulkami lodu o średnicy co najmniej 25 mm albo, opcjonalnie, większej”. Sekwencja gradowa Kiwa PVEL strzela dziś kulkami 35, 45 i 55 mm z tymi samymi prędkościami.

Standardowy rozmiar to 25 mm. Większe kulki są w tabeli „dla szczególnych środowisk” i producent może zdecydować się na test którąś z nich, ale nic go do tego nie zmusza. W wydaniu z 2005 roku kulka trafia w jedenaście miejsc: w róg szkła, w krawędź, w brzegi ogniw przy połączeniu elektrycznym, w najwęższe przerwy między ogniwami, w miejsca mocowania modułu, w punkty daleko od tych wszystkich i w jeden punkt, który laboratorium uważa za słaby. Dopuszczalne odchylenie od celu to 10 mm.

Żeby przejść test według obecnego wydania, jak cytuje je IEC TS 63397, moduł nie może mieć przerwy w obwodzie podczas testu ani poważnej wady wizualnej po nim, prąd upływu na mokro musi mieścić się w granicach, a moc w dopuszczalnym przez normę spadku. Wydanie z 2005 roku ustalało ten limit dla testu gradowego na 5%. Pęknięte ogniwa, które nie kosztują jeszcze tyle mocy, nie oznaczają oblania testu.

Katalog ComparePV zapisuje, jakie normy wymienia karta, i 72% modułów, których karta podaje jakikolwiek certyfikat, wymienia IEC 61215. Katalog nie zapisuje, przy jakiej średnicy kulki moduł przeszedł test, więc takiej liczby nie ma. Jeśli karta nie podaje rozmiaru, przyjmij 25 mm.

Większy grad uderza dużo mocniej

Energia bryłki gradu rośnie dużo szybciej niż jej średnica. Kulka dwa razy szersza ma osiem razy więcej lodu i do tego spada szybciej, więc grad 45 mm, niecałe dwa razy szerszy od kulki testowej, niesie ponad dziesięć razy więcej energii. Zmieniaj średnicę i patrz na słupek.

Jak mocno uderza bryłka gradu

Zmieniaj średnicę bryłki gradu i patrz na jej masę, prędkość i energię uderzenia z tabeli testu gradowego IEC, narysowane w skali na tle kulki testowej 25 mm i zestawione z energią testu.

Jak to jest liczone

Energia = 0,5 × masa × prędkość², z masą w kilogramach i prędkością w metrach na sekundę. Masa i prędkość testowa pochodzą z tabeli testu gradowego IEC 61215 (tabela 2 wydania z 2005 roku, czytana w jej indyjskiej wersji IS 14286; w IEC 61215-2 test nosi oznaczenie MQT 17), która podaje 12,5, 15, 25, 35, 45, 55, 65 i 75 mm. „Względem testu 25 mm” to energia podzielona przez energię z wiersza 25 mm.

Między dwoma wierszami masa i prędkość są interpolowane linią prostą w skali log-log, czyli funkcją potęgową przez sąsiednie wiersze: masa rośnie z sześcianem średnicy, a prędkość graniczna mniej więcej z jej pierwiastkiem, więc wynik leży blisko fizyki, a zwykła linia prosta by od niej odbiegała. Każdy wiersz tabeli jest zwracany dokładnie.

Tabela odwzorowuje okrągłą kulkę lodu laboratoryjnego uderzającą prostopadle z prędkością graniczną, bez wiatru. Prawdziwy grad jest nieregularny, ma zmienną gęstość i spada pod kątem, a sama energia nie decyduje o tym, gdzie pęka szkło: najpierw zawodzą krawędzie i obszar nad puszką przyłączeniową.

Ten skok jest sednem tego artykułu. Moduł, który przeszedł test przy 25 mm, pokazał, że wytrzymuje około 2 J w jedenastu miejscach. To niewiele mówi o 20 J, a burza, która zrzuca grad wielkości piłeczki golfowej, zrzuca go na każdy moduł instalacji, a nie na jedenaście wybranych punktów.

Pojedyncze trafienia też nie mówią wszystkiego, w żadną stronę. Sandia National Laboratories strzelały w moduły standardowymi kulkami lodu i, przedstawiając tę pracę na webinarze dla DuraMAT, konsorcjum badawczego Departamentu Energii USA, podały, że „większość modułów przetrwa uderzenia standardowych kulek lodu 55 mm pod kątem prostym w jednorodny obszar szkła”. Awarie, które ograniczają kwalifikowany rozmiar modułu, pochodziły z konkretnych miejsc: z krawędzi szkła, gdzie zaczynają się pęknięcia, i z obszaru nad puszką przyłączeniową. Sandia stwierdziła też, że istniejące pęknięcie ogniwa powiększało się przy każdym kolejnym trafieniu, nawet oddalonym od niego. Laboratorium Kiwa PVEL, które bada moduły na zlecenie kupujących, opisuje to samo z doświadczeń w terenie: moduły bez rozbitego szkła mogą mieć bardzo silnie popękane ogniwa.

Szkło w katalogu

Katalog ComparePV zna grubość szkła frontowego dla 12 780 z 14 005 modułów. Dwie grubości odpowiadają dwóm typom budowy:

Dane: ComparePV, stan na 10.10.2026.

Reszta to inne grubości. Tak cienka tafla frontowa jak 2,0 mm idzie w parze ze szkłem także za ogniwami, bo karta podaje grubość jednej tafli. Przy takim odczycie 50% modułów z podaną grubością to moduły szkło-szkło. To 6395 modułów wobec 6332 z jedną taflą o grubości 3,0 mm lub więcej. Moduł dwustronny potrzebuje przezroczystego tyłu, który daje mu druga tafla szkła, a katalog ComparePV ma 7743 moduły dwustronne wobec 6262 jednostronnych.

Czy więc grubsze szkło pomaga? Nie w sposób, który widać w karcie. Pojedyncza tafla 3,2 mm jest grubsza od każdej z tafli modułu 2+2, ale moduł szkło-szkło ma dwie, z ogniwami pomiędzy. Norma nie stawia jednej budowy wyżej od drugiej. Obie muszą przejść ten sam test 25 mm, żeby trafić do sprzedaży. Testy Sandii wskazują w tę samą stronę: ogniwa rzadko pękały bez pęknięcia szkła, w obu typach budowy, a jakość ogniw i laminacji wydawała się ważniejsza niż samo opakowanie.

Dwie wartości, które karty podają, można zestawić grupa przeciw grupie:

Dane: ComparePV, stan na 10.10.2026.

Mediana obciążenia od frontu w całym katalogu ComparePV to 5400 Pa. Jeśli obie grupy pokazują to samo obciążenie, grubsza pojedyncza tafla nie daje na papierze wyższej odporności na obciążenie. Jeśli jedna grupa ma dłuższą gwarancję produktową, to warunek wybrany przez producenta i raczej nie ma znaczenia przy gradzie: gwarancja produktowa obejmuje to, jak moduł został wykonany, a nie to, co w niego uderzy. Artykuł o gwarancjach wyjaśnia, co jest wadą, a co nie.

Jest jedna różnica, której katalog nie widzi. Kiwa PVEL strzela mniejszymi kulkami (35, 40 i 45 mm) w moduły, których szkło nie jest w pełni hartowane, a większymi (45, 50 i 55 mm) w szkło w pełni hartowane. Jako przykład pierwszego rodzaju laboratorium podaje moduł szkło-szkło 2,0 mm, a drugiego szkło 3,2 mm z backsheetem i szkło-szkło 2,5 mm. Katalog ComparePV nie zapisuje, jakie szkło ma moduł, a karta, która mówi tylko „szkło”, zostawia to otwarte, więc trzeba zapytać.

Klasy odporności na grad ponad IEC

Dwa dokumenty idą dalej niż IEC 61215.

Szwajcarski rejestr gradowy. Szwajcarskie kantonalne zakłady ubezpieczeń budynków, przez swoje stowarzyszenie VKF, prowadzą rejestr wyrobów budowlanych badanych pod kątem gradu: dachówek, rolet i tynków elewacyjnych, a także modułów fotowoltaicznych. Wyrób dostaje klasę odporności na grad od HW 1 do HW 5 według największej bryłki, którą przyjął bez utraty swojej funkcji, a w przypadku modułu oznacza to bez rozbitego szkła:

Rejestr liczy od energii, z własną gęstością lodu i oporem powietrza, więc jego masy i prędkości trochę różnią się od tabeli IEC. Już HW 3 leży powyżej testu IEC: 3,5 J lub więcej wobec 2 J.

Reguła rejestru dla modułów jest najbliższa oficjalnej odpowiedzi na pytanie o szkło. Moduł z jedną taflą w pełni hartowanego szkła o grubości co najmniej 3 mm albo moduł szkło-szkło w ramie, z dwiema w pełni hartowanymi taflami po co najmniej 2 mm, który przeszedł IEC 61215, dostaje HW 3 na wniosek, bez dodatkowego testu. Obie budowy z tabeli katalogowej wyżej spełniają ten warunek grubości, ale reguła wymaga szkła w pełni hartowanego, a jako przykład szkła, które takie nie jest, Kiwa PVEL podaje właśnie moduł szkło-szkło 2,0 mm. Moduł 2+2 kwalifikuje się tylko wtedy, gdy producent wykaże, że obie tafle są w pełni hartowane, a moduł ma ramę. Wszystko inne trzeba przebadać, a HW 4 i HW 5 zawsze wymagają testu, niezależnie od szkła. Wpis jest ważny pięć lat, a cieńsze szkło oznacza nową ocenę.

IEC TS 63397. Ta specyfikacja techniczna z 2022 roku jest przeznaczona dla modułów, które trafią tam, gdzie grad to znane ryzyko. Zmienia kolejność. Moduł spędza 200 godzin w wilgotnym cieple, przyjmuje grad, potem przechodzi cykliczne obciążenie mechaniczne, cykle termiczne i cykle wilgoć-mróz, a jego spadek mocy porównuje się z modułami, które przeszły tę samą sekwencję bez gradu. Do raportu trafiają też obrazy elektroluminescencji. To test na ukryte uszkodzenia, które opisuje Sandia: pęknięcia, które otwierają się później, pod wiatrem, w upale i na mrozie. Specyfikacja nie jest częścią IEC 61215 i IEC nie planuje jej tam dodać, bo nie każdy moduł trafia tam, gdzie grad jest silny.

O co pytać w regionie z gradem

Jeśli w twojej okolicy zdarza się duży grad, patrz dalej niż na szkło: na test, który za nim stoi.

1. Zapytaj, przy jakiej średnicy kulki moduł przeszedł test. Podaje ją raport z badań albo certyfikat. 35 mm lub 45 mm z tabeli IEC to realny krok ponad minimum, 25 mm to minimum.
2. Szukaj przebadanej klasy. W Szwajcarii to HW 4 lub HW 5 w rejestrze gradowym, czyli klasy, których żaden moduł nie dostaje bez testu gradowego. Gdzie indziej najbliższym odpowiednikiem jest raport według IEC TS 63397 albo własny test producenta większymi kulkami.
3. Zapytaj, jakie to szkło. Grubość i to, czy jest w pełni hartowane, czy wzmacniane termicznie. Katalog ComparePV zna pierwsze dla większości modułów, a drugiego nie.
4. Najpierw sprawdź ubezpieczenie. Zapytaj, co obejmuje i czy wymaga klasy odporności na grad. Grad to pogoda, więc gwarancja produktowa raczej za niego nie zapłaci; artykuł o gwarancji produktowej i gwarancji mocy wyjaśnia, co ta gwarancja obejmuje.
5. Po dużej burzy zleć przegląd. Pęknięte ogniwo pod nierozbitym szkłem widać tylko na obrazie elektroluminescencji albo, później, jako utraconą moc. Poradnik o karcie katalogowej pokazuje, gdzie w karcie są wiersze o certyfikatach i szkle.

Poza regionami z gradem minimum 25 mm wystarcza, a żaden z typów budowy szkła nie jest powodem, żeby dopłacać. Dwa moduły, między którymi wybierasz, porównasz pod względem reszty karty w kalkulatorze porównania paneli.

Czego te liczby nie powiedzą

Katalog zapisuje grubość szkła i obciążenia podane w karcie, a nie to, jak moduł zachowuje się po uderzeniu. Nie ma w nim wyników testów gradowych ani średnicy kulki. Energie powyżej pochodzą z tabel w normach i zakładają okrągłą bryłkę uderzającą prostopadle. Prawdziwy grad jest nieregularny, bywa ostro zakończony, spada pod kątem z wiatrem i ma dużo bardziej zmienną gęstość niż lód laboratoryjny, więc tabela jest skalą do porównywania testów, a nie prognozą szkód.