Produktywność instalacji fotowoltaicznej
Ile energii wyprodukuje instalacja PV?
To pytanie zadaje sobie każdy zanim zainwestuje w domową elektrownię słoneczną. Mimo, że pogody nie jesteśmy w stanie przewidzieć, to znając dokładny azymut paneli, ogólne położenie instalacji potrafimy obliczyć, ile energii wygenerują moduły fotowoltaiczne.
Gdzie w Polsce słońca jest najwięcej?
W Polsce największe nasłonecznienie znajduje się w centrum i na południowym wschodzie kraju, a w szczególności Lubelszczyźnie, gdzie średnie wartości nasłonecznienia na przestrzeni kilkudziesięciu lat sięgają 1200 kWh/m2. Najmniej promieniowania słonecznego dociera do północnej Polski oraz obszarów górskich. Nie znaczy to jednak, że nie opłaca się instalować tam modułów fotowoltaicznych! Stosując odpowiedni kąt nachylenia modułów, jesteśmy w stanie znacznie zwiększyć wydajność instalacji fotowoltaicznej.
Mapa nasłonecznienia Polski
Ustawienie względem stron świata
Każde odchylenie od kierunku południowego zmniejsza produktywność instalacji fotowoltaicznej – po prostu Słońce świeci na moduły krócej niż świeciłoby, gdyby skierowane były one idealnie w stronę południową.
Prognozowana produktywność instalacji na dachu o kącie 30o w zależności od jej odchylenia od geograficznego południa
Kąt nachylenia
Duży wpływ na wydajność paneli fotowoltaicznych ma także kąt, pod jakim nachylone są panele. Odpowiedni kąt zapewnia zwiększenie wydajności paneli fotowoltaicznych. Te pod ostrym kątem lepiej wyłapują promienie z nisko zawieszonego na niebie Słońca, te ułożone bardziej płasko – ze Słońca operującego wysoko. Oczywiście efektywność paneli fotowoltaicznych byłaby najlepsza, gdyby promienie słońca padały na moduł prostopadle, jednak wówczas musielibyśmy montować panele na specjalnych ruchomych konstrukcjach.
Jako że w grę wchodzi również ekonomia i ograniczona dostępna powierzchnia, bardziej opłacalny jest montaż na dachu lub stałej konstrukcji. Optymalnym kompromisem dla warunków Polski jest kąt pochylenia w zakresie 20-35 stopni, ale spokojnie możemy montować moduły na dachach o nachyleniu z zakresu 10-60 stopni, a straty w systemie związane z nachyleniem innym niż najkorzystniejsze dla danej szerokości geograficznej sięgają maksymalnie kilkunastu procent.
Na pewno zdarzy Ci się widok ogniw fotowoltaicznych położonych niemal na płasko, a jadąc w góry zobaczysz je na niesamowicie stromych dachach. Nie przekreślaj więc swojego dachu jeśli nie ma on idealnego kąta nachylenia!
Dachy o różnych kątach nachylenia – każdy z nich może stać się elektrownią fotowoltaiczną
Jak pracuje instalacja zimą, a jak latem?
Tego, że latem dzień trwa znacznie dłużej niż zimą nikomu nie musimy tłumaczyć. Warto jednak spojrzeć na to, jak bardzo różni się wędrówka słońca po niebie dla najdłuższego i najkrótszego dnia roku.
 |
 |
| droga słońca po nieboskłonie latem (23 czerwca) |
droga słońca po nieboskłonie zimą (21 grudnia) |
źródło: suncalc.org
Słońce latem pojawia się o poranku w północno-wschodniej części nieba, a zachodzi na północnym zachodzie. Przy tym jest wysoko na nieboskłonie. To najlepsze warunki pracy dla instalacji typu wschód-zachód oraz tych o niewielkim kącie nachylenia.
Zimą Słońce jest na niebie nisko i raptem przez kilka godzin. Wówczas największą ilość wyprodukowanej energii elektrycznej uzyskują instalacje skierowane na południe i nachylone pod ostrym kątem.
Aby zrównoważyć produkcję energii w ujęciu rocznym, najlepiej jest skierować instalację fotowoltaiczną dokładnie na południe i umieścić ją pod kątem 25-35 stopni. Jednak to wcale nie znaczy, że musimy montować panele wyłącznie w ten sposób! W tabeli poniżej zebraliśmy obliczoną produktywność przykładowej instalacji w zależności od skierowania względem południa geograficznego oraz kąta nachylenia:
Jak widać, nawet spore odchylenia od kierunku południowego nadal pozwalają na uzyskanie z każdego zainstalowanego kW ponad 1 000 kWh energii elektrycznej z fotowoltaiki rocznie! Nie tylko instalacje skierowane na wschód czy zachód, ale nawet te ukierunkowane na północ, przy niewielkich kątach nachylenia, mają szansę wygenerować ponad 900 kWh energii z kW mocy zainstalowanej.
Nie ma więc sensu na siłę walczyć o skierowanie modułów w stronę południa. Zwykle okazuje się, że taniej jest dołożyć dodatkowe 2-3 panele do instalacji montowanej bezpośrednio na dachu niż ponosić koszty związane z montażem na gruncie lub na konstrukcji zmieniającej kierunek kąt nachylenia paneli fotowoltaicznych.
Zimą produkcja energii fotowoltaicznej w Polsce nie osiągnie spektakularnych wyników. Ponad 80% wygenerowanej w instalacji energii przypada na okres marzec-październik. W miesiącach zimowych efektywność energetyczna paneli fotowoltaicznych jest ponad 4-krotnie mniejsze niż latem. 
Przykładowa prognoza wyprodukowanej energii słonecznej z instalacji fotowoltaicznej
Czy rzeczywiście to się sprawdza?
Tak! Jako dowód przedstawiamy prognozowane w projekcie uzyski w zestawieniu z wynikami osiągniętymi przez kilka z naszych instalacji w rzeczywistości w roku 2022.
- Instalacja typu wschód-zachód o mocy zainstalowanej 5,30 kWp
Symulacja komputerowa – produkcja roczna 4 694 kWh:
Realna produkcja roczna – 4 790 kWh:
- Instalacja skierowana na południe o mocy zainstalowanej 9,775 kWp:
Symulacja komputerowa – produkcja roczna 10 898 kWh:
Realna produkcja roczna – 11 880 kWh:
Naszych Klientów często zaskakuje, że rzeczywiste uzyski są większe niż wynika to z projektu!
Inni z kolei czują niedosyt, bo produkcja energii była mniejsza niż zakładał projekt.
Dzieje się tak dlatego, że programy obliczeniowe bazują na realnych danych meteorologicznych z okresu kilkunastu lat. W takiej, wieloletniej perspektywie średnia ilość energii elektrycznej z fotowoltaiki będzie najbardziej zbliżona do prognoz. Jeśli trafi się bardzo słoneczna wiosna i lato, rzeczywiste uzyski mogą być wyższe niż prognozowane. Jeśli rok będzie deszczowy i pochmurny, wydajność instalacji fotowoltaicznej będzie mniejsza. Zauważyć to można na wykresach powyżej, gdzie marzec 2022 bardzo wyróżniał się pod kątem ilości słonecznych godzin w stosunku do wieloletniej średniej, z kolei kwiecień był bardziej pochmurny niż zazwyczaj.
Co jeszcze ma znaczenie?
Warto pamiętać że wpływ na uzysk energii z instalacji ma także:
- cień na panelach, więc każde drzewo czy komin nieuwzględnione w projekcie będzie rzutowało na realne uzyski energii,
- wpływ temperatury , więc w upalne lato moduły będą pracowały mniej wydajnie niż w chłodny lecz słoneczny wiosenny dzień
- wentylacja, więc sprawność paneli fotowoltaicznych na konstrukcji gruntowej będzie nieznacznie wyższa niż tych położonych na dachu,
- jakość elementów, więc warto wybrać sprawdzone produkty od rzetelnych producentów.