Kiedy fotowoltaika pracuje najwydajniej?
Jakie warunki są najlepsze dla paneli fotowoltaicznych? Czy deszcz zakłóca pracę modułów? Co z chmurami - czy promienie słoneczne docierają do fotowoltaiki na tyle, żeby wyprodukować prąd? Zobaczmy.
Fotowoltaika - od czego zależy produkcja prądu?
Panele fotowoltaiczne skupiają promienie słoneczne, rozbijają je na fotony i przetwarzają na energię elektryczną. Im więcej słońca, tym lepiej. A jak ilość wytwarzanego prądu zmienia się w zależności od stopnia nasłonecznienia, zachmurzenia i temperatury?
Nasłonecznienie a praca paneli fotowoltaicznych
Średnie usłonecznienie Polski w roku wynosi 1600 h. Moc modułów PV standaryzuje się na przyjęcie natężenia promieniowania słonecznego 1000 W/m2. Tak wygląda natężenie promieniowania słonecznego w zależności od pogody:
pełne słońce, bezchmurne niebo - 1000 W/m2
słońce przebijające przez chmury - 700 W/m2
słońce zamglone - 300 W/m2
pochmurny zimowy dzień - 50 W/m2
W Polsce nasłonecznienie wynosi średnio 300-800 W/m2. Przy panelach skierowanych na południe 1 kWp paneli fotowoltaicznych daje rocznie 900-1000 kWh energii elektrycznej.
Wydajność fotowoltaiki a temperatura
Krzemowe półprzewodniki w panelach słonecznych zaczynają się przegrzewać, kiedy temperatura modułów przekracza 25-30°C i dochodzi do spadku napięcia. I choć panele przystosowane są do pracy w zakresie temperatur od -40°C do +85°C, to należy pamiętać, że po przekroczeniu granicy 25°C ich wydajność spada.
Czyli - w upalne letnie i słoneczne dni panele skupiają dużą ilość promieniowania, jednak produkcję energii elektrycznej hamuje spadek napięcia.
Fotowoltaika a pełne zachmurzenie - jak chmury wpływają na działanie paneli?
Sytuacje, kiedy niebo zaciągnięte jest stalowymi chmurami, które nie przepuszczają promieni, zdarzają się bardzo rzadko w skali roku czy miesiąca. Nie należy się tym zanadto przejmować.
Podczas typowego zachmurzenia rozproszone promienie słoneczne docierają do paneli i pozwalają produkować prąd. Kiedy słońce znajduje się w specyficznym położeniu, a promienie przechodzą przez krawędź chmury, liczba fotonów padających na moduły fotowoltaiczne wyraźnie się zwiększa - to tzw. efekt krawędzi chmury.
Deszcz - czy ma znaczenie dla fotowoltaiki?
Deszcz wpływa przede wszystkim pozytywnie na pracę paneli. Nie osłabia jej, za to zmywa kurz, brud, ptasie odchody i inne zanieczyszczenia z ich powierzchni.
Jedyny moment, w którym deszcz może zakłócić produkcję prądu to wówczas, kiedy opady są mocne i długie. Jeśli do tego niebo zasnuje się ciężkimi ciemnymi chmurami, promienie słoneczne nie dotrą do instalacji. To jednak bardzo rzadkie przypadki.
Fotowoltaika w zimie - jak pracują panele podczas mrozów?
Od połowy listopada, w grudniu i przez większość stycznia dni są najkrótsze w roku. Promienie słoneczne docierają do paneli przez mniej niż 9 godzin dziennie. Jednak jeśli panuje mroźna i słoneczna pogoda, wydajność paneli wyraźnie wzrasta.
Śnieg - pomaga czy przeszkadza instalacji fotowoltaicznej?
Obecność śniegu zwiększa produktywność paneli. Wszystko za sprawą efektu albedo, czyli zdolności śniegu do odbijania promieni słonecznych. W ten sposób zwiększa się natężenie promieniowania docierającego do paneli.
Panele na dachu czy gruncie montuje się pod kątem, więc śnieg w większości zsuwa się z nich pod wpływem grawitacji. Jeśli jednak jest go dużo i zalega, wówczas osłabia pracę instalacji. Przysypane moduły odśnieża się wodą, kiedy panuje dodatnia temperatura.
Jak ustawić panele fotowoltaiczne, żeby pracowały wydajnie?
Najlepsze wartości nachylenia paneli zmieniają się w zależności od pory roku:
lato - 20°,
jesień/wiosna - 40°,
zima - 60°.
Panele ustawione pod kątem skupiają więcej promieni słonecznych niż poziome. Wystarczy porównać roczne uzyski energetyczne:
płaszczyzny poziome - 930-1160 kWh/m2,
płaszczyzny ustawione pod optymalnym kątem - 1100-1200 kWh/m2.
W Polsce przyjmuje się, że optymalne nachylenie to 30-40° i tak też montuje instalacje.
Gdzie postawić panele fotowoltaiczne?
Na pogodę nie masz wpływu. Ale! To Ty decydujesz, w którym miejscu zainstalujesz moduły. Weź pod uwagę:
ekspozycję na słońce,
możliwość nachylenia pod kątem, który umożliwi skupienie promieni słonecznych na ogniwach,
odpowiednią moc paneli.
Sprawdź, czy korony drzew nie będą rzucały cienia na instalację, a jeśli stawiasz panele na gruncie, zachowaj odstępy między kolejnymi rzędami, tak aby nie zasłaniały się.
Czy podczas niepogody zostanę bez prądu?
W żadnym wypadku. To właśnie wtedy skorzystasz z nadwyżek energii, które wyprodukowałeś podczas słonecznych dni. Nawet w pochmurne dni Twoja instalacja wyprodukuje wystarczającą ilość energii elektrycznej. Będzie ona mniejsza o ok. 10-30% niż normalnie, ale wystarczy do zasilenia sprzętów w domu.