Fotowoltaika a produkcja energii w zimie

Wprowadzenie

Instalacje fotowoltaiczne zyskują coraz większą popularność w Polsce jako ekologiczne i ekonomiczne źródło energii. Jednak jedno z najczęstszych pytań zadawanych przez osoby rozważające inwestycję w fotowoltaikę dotyczy efektywności paneli słonecznych w okresie zimowym. Czy fotowoltaika w ogóle działa zimą? Jak duży jest spadek produkcji energii? Czy śnieg całkowicie uniemożliwia działanie paneli? W tym artykule postaramy się odpowiedzieć na te pytania i obalić najczęstsze mity związane z funkcjonowaniem instalacji fotowoltaicznych w sezonie zimowym.

Jak działają panele fotowoltaiczne?

Aby zrozumieć, jak panele słoneczne radzą sobie zimą, warto krótko przypomnieć zasadę ich działania. Panele fotowoltaiczne przekształcają energię promieniowania słonecznego w energię elektryczną dzięki zjawisku fotowoltaicznemu. Kluczowym czynnikiem jest tu natężenie promieniowania słonecznego, a nie temperatura powietrza, choć ta również ma pewien wpływ na wydajność.

Najważniejsze czynniki wpływające na produkcję energii:

• Nasłonecznienie - liczba godzin i intensywność promieniowania słonecznego
• Kąt padania promieni słonecznych - zależny od pory roku i położenia słońca na niebie
• Temperatura ogniw fotowoltaicznych - paradoksalnie, zbyt wysoka temperatura obniża wydajność paneli
• Obecność przeszkód i zacienień - np. śnieg na powierzchni paneli

Sezonowość produkcji energii w Polsce

W klimacie Polski produkcja energii z instalacji fotowoltaicznych wykazuje wyraźną sezonowość. Latem (maj-sierpień) instalacja produkuje znacznie więcej energii niż zimą (listopad-luty).

Orientacyjny rozkład produkcji energii w ciągu roku:

• Grudzień-Styczeń: 2-5% rocznej produkcji
• Luty-Marzec: 6-8% rocznej produkcji
• Kwiecień-Maj: 10-12% rocznej produkcji
• Czerwiec-Sierpień: 14-16% rocznej produkcji (każdy miesiąc)
• Wrzesień-Październik: 9-11% rocznej produkcji
• Listopad: 3-5% rocznej produkcji

Jak widać, w miesiącach zimowych produkcja energii jest znacząco niższa niż w lecie, jednak instalacja fotowoltaiczna nie przestaje całkowicie działać.

Fakty i mity dotyczące fotowoltaiki zimą

MIT 1: Panele fotowoltaiczne nie działają zimą

FAKT: Panele słoneczne działają przez cały rok, niezależnie od pory roku. Nawet w pochmurne dni wytwarzają energię elektryczną, choć w mniejszej ilości niż w słoneczne dni. Kluczowym czynnikiem jest obecność światła, a nie temperatura.

MIT 2: Śnieg całkowicie blokuje działanie paneli

FAKT: Śnieg rzeczywiście może ograniczyć lub tymczasowo wstrzymać produkcję energii, jeśli pokryje całą powierzchnię paneli. Jednak:

• Panele słoneczne nagrzewają się podczas pracy, co przyspiesza topnienie śniegu
• Większość instalacji montowana jest pod kątem (zwykle 30-40 stopni), co sprzyja zsuwaniu się śniegu
• Gładka powierzchnia paneli również ułatwia osuwanie się śniegu
• Już częściowe odsłonięcie paneli umożliwia produkcję energii

MIT 3: Niska temperatura powoduje, że panele pracują gorzej

FAKT: Wbrew intuicji, panele fotowoltaiczne działają wydajniej w niższych temperaturach. Każdy panel ma określony współczynnik temperaturowy mocy, który zwykle wynosi około -0,4% do -0,5% na stopień Celsjusza powyżej 25°C. Oznacza to, że w upalne dni (gdy temperatura paneli może osiągać 60-70°C) ich wydajność spada, natomiast w chłodne, słoneczne dni zimowe mogą osiągać lepszą sprawność niż latem przy tej samej intensywności nasłonecznienia.

MIT 4: Zimą dni są tak krótkie, że nie warto inwestować w fotowoltaikę

FAKT: Choć zimą dni są krótsze, a słońce świeci pod mniejszym kątem, co przekłada się na niższą produkcję energii, należy pamiętać, że instalacja fotowoltaiczna projektowana jest z myślą o całorocznej pracy. System net-metering (rozliczenie roczne) pozwala na wykorzystanie nadwyżek energii wyprodukowanej latem w miesiącach zimowych. Ponadto, w słoneczne zimowe dni, zwłaszcza gdy panele są pokryte śniegiem a otoczenie jest białe, może wystąpić efekt "wzmocnienia" światła dzięki odbiciu od śniegu, co częściowo kompensuje krótszy dzień.

Wpływ śniegu na produkcję energii

Pokrywa śnieżna na panelach słonecznych może tymczasowo ograniczyć produkcję energii, ale wbrew powszechnym obawom, nie jest to zazwyczaj znaczący problem w perspektywie całorocznej.

Dlaczego śnieg zwykle nie stanowi dużego problemu?

• Samooczyszczanie - panele nagrzewają się podczas pracy, co przyspiesza topnienie śniegu
• Kąt nachylenia - przy nachyleniu powyżej 30 stopni śnieg często zsuwa się samoistnie
• Gładka powierzchnia - nowoczesne panele mają powłokę antyrefleksyjną, która jest jednocześnie śliska
• Okresowość opadów - dni z obfitymi opadami śniegu stanowią relatywnie niewielką część roku
• Niskie nasłonecznienie - w dni z intensywnymi opadami śniegu nasłonecznienie jest zwykle tak niskie, że produkcja energii byłaby i tak minimalna

Kiedy warto usuwać śnieg z paneli?

W większości przypadków nie ma potrzeby ręcznego usuwania śniegu z paneli, gdyż zwykle zsuwa się on samoistnie lub topi w ciągu kilku dni. Warto jednak rozważyć usunięcie śniegu, jeśli:

• Panele są zamontowane pod małym kątem (poniżej 20 stopni)
• Warstwa śniegu jest bardzo gruba i zamarznięta (np. po opadach mokrego śniegu i następującej po nich niskiej temperaturze)
• Prognozowany jest długi okres mroźnej pogody bez odwilży
• Szczególnie zależy nam na maksymalizacji produkcji energii w danym okresie

UWAGA: Usuwając śnieg z paneli, należy zachować ostrożność, aby nie uszkodzić ich powierzchni. Najlepiej używać miękkich narzędzi, nigdy metalowych czy ostrych przedmiotów. Większość profesjonalnych firm instalacyjnych oferuje usługi okresowego czyszczenia i konserwacji paneli.

Jak zwiększyć efektywność instalacji fotowoltaicznej zimą?

Istnieje kilka sposobów na optymalizację działania instalacji fotowoltaicznej w okresie zimowym:

1. Odpowiedni kąt nachylenia paneli

W Polsce optymalny kąt nachylenia dla maksymalnej rocznej produkcji energii to około 35-40 stopni. Jeśli jednak zależy nam na lepszej produkcji zimą, warto rozważyć nieco bardziej stromy kąt (40-45 stopni), który lepiej wykorzysta niskie położenie słońca w miesiącach zimowych.

2. Optymalizatory mocy lub mikroinwertery

Te urządzenia pozwalają na niezależną pracę poszczególnych paneli. Dzięki temu częściowe zacienienie (np. przez śnieg pokrywający dolną część paneli) nie wpływa na pracę całego łańcucha, a jedynie na pojedynczy moduł.

3. Dwustronne panele fotowoltaiczne

Panele bifacjalne (dwustronne) mogą produkować energię również z tyłu dzięki wykorzystaniu światła odbitego. Zimą, gdy powierzchnia wokół instalacji często pokryta jest śniegiem, efekt ten może być szczególnie korzystny, ponieważ śnieg dobrze odbija światło.

4. Regularne przeglądy przed sezonem zimowym

Upewnij się, że instalacja jest w dobrym stanie technicznym przed nadejściem zimy. Sprawdź szczelność połączeń, stan okablowania i działanie falownika.

5. Magazyny energii

Systemy magazynowania energii, takie jak akumulatory, pozwalają na przechowywanie nadwyżek energii wyprodukowanej w słoneczne dni i wykorzystanie jej w okresach niższej produkcji.

Podsumowanie

Fotowoltaika w Polsce działa przez cały rok, choć z różną wydajnością w poszczególnych miesiącach. Zimą produkcja energii jest niższa głównie ze względu na krótsze dni i mniejsze nasłonecznienie, a nie ze względu na niską temperaturę, która paradoksalnie może poprawiać sprawność paneli.

Śnieg zalegający na panelach może tymczasowo ograniczyć produkcję energii, ale w większości przypadków nie jest to znaczący problem w skali całorocznej. Odpowiednio zaprojektowana instalacja z panelami zamontowanymi pod optymalnym kątem często sama radzi sobie z osuwaniem śniegu.

Planując instalację fotowoltaiczną, warto myśleć o niej jako o rozwiązaniu całorocznym, a system net-metering pozwala na efektywne wykorzystanie nadwyżek energii z miesięcy letnich w okresie zimowym.