Fotowoltaika w zimie, czyli jak mieć tani prąd przez cały rok

Fotowoltaika zwykle kojarzy się z miesiącami letnimi, gdy słońce mocno operuje nagrzewając panele fotowoltaiczne. Dlatego wiele osób ma obawy czy ilość prądu produkowanego przez instalację PV w zimie pokryje zapotrzebowanie energetyczne budynku, a rachunki za prąd wciąż pozostaną niskie.

W artykule odpowiadamy na najczęstsze pytania odnośnie fotowoltaiki w zimie – jak niskie temperatury i śnieg wpływają na moc instalacji PV, a także czy i o ile spada jej wydajność, gdy słońce operuje krótko w ciągu dnia.

Wydajność instalacji fotowoltaicznej w ciągu roku

Panele fotowoltaiczne zbudowane są z półprzewodników, które pod wpływem promieni słonecznych wytwarzają ładunki elektryczne. Dlatego, w fotowoltaice kluczowym elementem jest jak największa dostępność słońca. Co ważne, nie chodzi tutaj o intensywność promieniowania, a o długość operowania słońca w ciągu dnia. Im dłużej słońce pada na powierzchnię paneli fotowoltaicznych, tym więcej prądu w danym dniu wytwarza nasza mikroelektrownia.

Poniższe wykresy obrazują jak zmienia się wielkość produkcji prądu w zależności od miesiąca. Instalacja fotowoltaiczna o mocy 5kW, zamontowana  przez PVTEC, wyprodukowała w 2020 roku 5,01 MWh, z czego niemal 800 kWh w lipcu. W bieżącym roku ta sama instalacja PV do końca października wytworzyła 4,53 MWh, w tym ponad 800 kWh w czerwcu, będącym najbardziej słonecznym miesiącem w 2021 roku.

Wykres 1 Produkcja energii przez instalację fotowoltaiczną o mocy 5 kWp w poszczególnych miesiącach 2020 roku [całkowita produkcja 5,01 MWh]

Wykres 2 Produkcja energii przez instalację fotowoltaiczną o mocy 5 kWp w poszczególnych miesiącach 2021 roku [produkcja do października, całkowita produkcja 4,53 MWh]

Wpływ temperatury na wydajność paneli PV

Wiele osób utożsamia fotowoltaikę z wysoką temperaturą. Jednak takie rozumowanie jest błędne. Instalacja fotowoltaiczna wytwarza prąd dzięki promieniom słonecznym padającym na panele PV, a nie dzięki wysokiej temperaturze. Dlatego, kluczowym czynnikiem jest liczba godzin operowania słońca w ciągu dnia, a nie temperatura powietrza.

Wbrew powszechnej opinii, im niższa temperatura powietrza, tym instalacja fotowoltaiczna pracuje wydajniej. Wynika to z faktu, że wraz ze spadkiem temperatury wzrasta napięcie w modułach fotowoltaicznych spowodowane bardziej uporządkowanym przepływem elektronów w półprzewodnikach budujących moduł. Z kolei, im wyższe napięcie, tym większa wydajność instalacji PV. W zimowe, słoneczne dni panele absorbują dużo światła, a niska temperatura powietrza zapobiega ich nagrzewaniu się.

Jednak porównując ilość energii elektrycznej produkowanej w miesiącach zimowych i letnich, wyraźnie widzimy, że długość dnia odgrywa decydującą rolę. Im dłuższy dzień, tym więcej pozyskamy energii z modułów PV.

Powyższą zależność obrazują dwa wykresy przedstawiające produkcję prądu w lutym i  czerwcu. Jak widać, w lutym instalacja PV wytwarzała prąd przez około 7 godzin dziennie, z kolei w czerwcu produkcja prądu w ciągu dnia trwała ponad 15 godzin.

Wykres 3 Produkcja energii przez instalację fotowoltaiczną o mocy 5 kWp w jednym z dni lutego

Wykres 4 Produkcja energii przez instalację fotowoltaiczną o mocy 5 kWp w jednym z dni czerwca

Wpływ kąta nachylenia paneli PV na produkcję prądu

Na wielkość produkcji prądu przez instalację PV w okresie zimowym wpływa nie tylko liczba godzin operowania słońca w ciągu dnia, ale także zacienienie paneli PV spowodowane przez zalegający śnieg. Nawet niewielkie zacienienie spowodowane liściem może znacząco obniżyć moc naszej mikroelektrowni. Dlatego tak ważne jest, aby panele fotowoltaiczne były stale całkowicie odsłonięte.

Aby śnieg nie zalegał na modułach PV, obniżając moc instalacji należy zmontować moduły pod kątem minimum 35 stopni w stosunku do powierzchni dachu lub gruntu. Wówczas, śnieg będzie zsuwał się pod wpływem grawitacji. Pamiętajmy, że panele fotowoltaiczne zaśnieżone w niewielkim stopniu będą wciąż pracować, nagrzewając się i topiąc tym samym zalegający śnieg. W sytuacji, gdy niskie temperatury utrzymują się długo, a opady śniegu są intensywne należy oczyścić moduły PV ze śniegu i lodu. Jednak,  producenci nie zalecają samodzielnego odśnieżania paneli, rekomendując skorzystanie z usług profesjonalnej firmy od fotowoltaiki.

Chcąc zapewnić wysoką wydajność naszej instalacji fotowoltaicznej przez cały rok, oprócz właściwego kąta nachylenia, ważny jest kierunek, w którym ułożymy panele PV. Optymalnie jest, gdy panele fotowoltaiczne skierowane są na południe pod kątem 30-40 stopni. Niekiedy, najlepszym rozwiązaniem może być montaż fotowoltaiki na gruncie, a nawet na trackerach. Trackery fotowoltaiczne to nowoczesne urządzenia wyposażone w system śledzenia słońca. Panele PV na trackerach absorbują nawet o 30% więcej energii słonecznej niż panele PV zamontowane na konstrukcjach nieruchomych. Jest to szczególnie przydatne w okresie jesienno-zimowym.

 

Opłacalność fotowoltaiki w zimie

Oceniając wydajność i opłacalność instalacji fotowoltaicznej należy wziąć pod uwagę bilans roczny. W lecie produkcja własnego prądu zwykle przekracza bieżące zapotrzebowanie energetyczne przeciętnego gospodarstwa domowego. Z kolei w zimie jest za mała, aby pokryć nasz popyt na prąd. Dlatego, aby fotowoltaika przynosiła korzyści finansowe przez cały rok, konieczne jest magazynowanie energii elektrycznej.

Nadwyżki energii elektrycznej możemy oddać do sieci energetycznej (instalacja on-grid) lub zmagazynować we własnym magazynie energii (instalacja off-grid). Zawierając umowę z lokalnym operatorem sieci energetycznej magazynujemy nasz prąd wyprodukowany w miesiącach letnich w sieci dystrybucyjnej, a w okresie jesienno-zimowym odbieramy prąd na poziomie ok. 70-80 procent ilości przesłanej do sieci (stan na rok 2021).

Posiadając własny magazyn energii jesteśmy całkowicie niezależni energetycznie, co przy coraz częstszych awariach sieci dystrybucyjnej jest dużym atutem. Jednak wymaga dodatkowej inwestycji w postaci zakupu akumulatora do magazynowania prądu.

Dzięki bilansowaniu energii elektrycznej możemy cieszyć się niskimi rachunkami za prąd przez cały rok, bez względu na porę roku.

Podsumowując, instalacja fotowoltaiczna produkuje prąd przez cały rok. Jednak, aby rachunki za energię elektryczną nie wzrosły w okresie jesienno-zimowym musimy magazynować nadwyżki prądu w sieci dystrybucyjnej lub magazynie energii. Montując panele fotowoltaiczne pamiętajmy o odpowiednim kącie nachylenia. Unikniemy wówczas problemów z zalegającym śniegiem i uzyskamy maksymalną ilość energii słonecznej. Montażem instalacji PV najlepiej zajmie się renomowana firma fotowoltaiczna.

Fachowe doradztwo i montaż fotowoltaiki oferuje PVTEC Fotowoltaika Tarnów. Masz pytania? Zadzwoń. Doradzimy i zaproponujemy najlepsze rozwiązania fotowoltaiczne dla Twojego domu.

Dowiedz się więcej o fotowoltaice

Panele solarne (kolektory słoneczne) a panele fotowoltaiczne – różnice i podobieństwa

Jak wybrać firmę fotowoltaiczną, aby nie stracić pieniędzy i nerwów? Część 2.

Pożar instalacji fotowoltaicznej – przyczyny i ochrona