Jak zmienia się wydajność paneli fotowoltaicznych w ciągu roku i z czego to wynika?

Wydajność paneli fotowoltaicznych: co to takiego?

Aby wyjaśnić, czym jest wydajność paneli fotowoltaicznych, na wstępie warto przypomnieć, jak działa instalacja. Podstawowym elementem systemu są ogniwa fotowoltaiczne połączone w moduły. W ogniwach dochodzi do efektu fotowoltaicznego, w wyniku którego energia promieniowania słonecznego zostaje przekształcona w prąd stały. Następnie jest on przekazywany do falownika i zamieniany w prąd zmienny – gotowy do wykorzystania w gospodarstwie domowym lub w firmie. Więcej na temat zasad działania systemu można przeczytać na stronie innogy Polska.

Wydajność instalacji fotowoltaicznej określa, ile energii elektrycznej produkuje system w danym czasie i w danych warunkach, czyli przede wszystkim przy uzyskanej ilości energii słonecznej. Często podaje się, że w ustandaryzowanych warunkach (temperatura 25°C i nasłonecznienie 1000 W/mkw) 1 kWp instalacji fotowoltaicznej przez rok wytworzy ok. 1000 kWh energii. To jednak spore uogólnienie – wydajność paneli fotowoltaicznych zmienia się bowiem w ciągu roku. Jest to spowodowane kilkoma czynnikami.

Od czego zależy wydajność paneli fotowoltaicznych?

To, ile prądu produkuje system, w ogromnej mierze zależy od tego, ile promieniowania słonecznego dociera do ogniw fotowoltaicznych. W związku z tym duży wpływ na efekty pracy systemu ma nasłonecznienie. Ono z kolei jest przede wszystkim uzależnione od pór roku, warunków atmosferycznych i naszego położenia geograficznego.

Produkcja energii ze słońca a pory roku

Ilość promieniowania słonecznego w naszej szerokości geograficznej ściśle wiąże się z porą roku i długością dnia. Dłuższy dzień oznacza dłuższy czas ekspozycji modułów na słońce. To z kolei przekłada się na wyższą wydajność paneli fotowoltaicznych.

Najwięcej energii fotowoltaika produkuje latem. Co ciekawe, nie jest to zasługą wysokiej temperatury, a właśnie wspomnianej ekspozycji na promieniowanie słoneczne, przy jednoczesnych dobrych warunkach pogodowych (większa liczba dni z bezchmurnym niebem itd.). System o mocy 3,19 kWp od czerwca do sierpnia wytwarza od 360 do 390 kWh energii na miesiąc. Jesienią te wartości zaczynają maleć – aż do grudnia, kiedy z instalacji uzyskujemy około 64 kWh. Dzień staje się coraz krótszy, do tego dochodzi zachmurzenie, mgła, opady śniegu. Na przełomie roku znów obserwujemy tendencję wzrostową. W lutym moduły wytwarzają już około 120 kWh. Wartości te rosną aż do lata.

Wydajność fotowoltaiki a pogoda

Na wydajność pracy systemu wpływa również pogoda. W dużej mierze wiąże się ona ze specyfiką poszczególnych pór roku. Wbrew pozorom wysoka temperatura wcale nie służy pracy instalacji.

W upalny dzień może dojść do nagrzewania się modułów, a to z kolei powoduje spadek napięcia i w konsekwencji zmniejszenie generowanej mocy. Oznacza to mniejszą efektywność naszej instalacji.

Należy zwrócić uwagę również na zjawiska pogodowe, które blokują docieranie promieni słonecznych do paneli. Są to przede wszystkim silne zachmurzenie oraz gęsta mgła. Także śnieg może spowodować obniżenie wydajności systemu.

Warstwa śniegu zalegająca na panelach wskutek intensywnych opadów odizolowuje je od środowiska zewnętrznego. W związku z tym nie pozyskują promieniowania słonecznego lub robią to w mniejszym stopniu. Dlatego warto upewnić się, że śnieg zsunął się z pochyłej powierzchni paneli, a w razie potrzeby je odśnieżyć.

Ilość wyprodukowanej energii a lokalizacja

Nasłonecznienie różni się w zależności od regionu Polski. Jego poziom wynosi średnio od 950 do 1160 W/mkw w ciągu roku. Największe jest w południowej oraz południowo-wschodniej Polsce, a bardzo dobre – w centralnej oraz wschodniej części kraju. Inwestycja w fotowoltaikę jest opłacalna oczywiście także w pozostałych regionach – uzysk nadal będzie utrzymywać się na satysfakcjonującym poziomie.

Co jeszcze wpływa na wydajność paneli fotowoltaicznych?

Nasłonecznienie wynikające m.in. z pory roku, warunków pogodowych czy lokalizacji ma ogromny wpływ na to, z jaką wydajnością będzie pracował system. Kolejne czynniki, które należy wziąć pod uwagę, to:

• Rodzaj materiału, z jakiego zbudowane są moduły fotowoltaiczne

Moduły monokrystaliczne charakteryzują się wyższą sprawnością niż polikrystaliczne. Wynosi ona nawet do 20%, podczas gdy dla polikrystalicznych plasuje się na poziomie 14-16%. Oznacza to, że potrzebują one większej powierzchni do zabudowy niż instalacje monokrystaliczne, aby wygenerować taką samą ilość energii.

• Orientacja paneli względem stron świata i kąt nachylenia

Najlepsze efekty uzyskamy przy modułach zamontowanych pod kątem 35-38 stopni oraz ustawionych na południe. Oczywiście nie zawsze będziemy mogli pozwolić sobie na taki montaż paneli, dlatego z powodzeniem możemy zainstalować je również w kierunkach południowo-zachodnim, południowo-wschodnim, wschodnim lub zachodnim i pod nieco mniejszym kątem. Takie ulokowanie pozwoli nam również na produkcję energii elektrycznej, jednak przy niższym uzysku.

• Zacienienie i zabrudzenie paneli fotowoltaicznych

Analogicznie, jak w przypadku zalegającego śniegu: jeżeli do powierzchni paneli dochodzi mniej promieni słonecznych, system nie będzie pracował ze swoją maksymalną wydajnością. Dlatego na etapie projektowania instalacji powinniśmy zadbać o to, aby obiekty zlokalizowane w bliższej i dalszej odległości nie rzucały cienia na powierzchnię paneli. Poza tym należy pamiętać o okresowym czyszczeniu elementów systemu.

To, że ilość produkowanej energii różni się w poszczególnych miesiącach, wcale nie oznacza, że fotowoltaika jest inwestycją nieopłacalną. Istnieje wszakże możliwość oddania wyprodukowanych w lecie nadwyżek do sieci, a następnie ich odbiór w miesiącach zimowych, kiedy to instalacja wytwarza zdecydowanie mniej energii. Aby zmaksymalizować nasze uzyski, należy pamiętać o kilku uniwersalnych zasadach m.in. montażu fotowoltaiki w nie zacienionym miejscu oraz w kierunku południowym, pod kątem 35 stopni. Podczas planowania instalacji trzeba również wziąć pod uwagę nasze średnie roczne zapotrzebowanie na energię, aby system został precyzyjnie dopasowany do naszych potrzeb. To wszystko pozwoli nam cieszyć się energią prosto ze słońca przez cały rok.