Produkcja elektrowni słonecznej – ekspozycja na wschód, zachód, północ.

Statystyka ponownie przydaje się do kalkulowania spodziewanych uzysków z ogniw fotowoltaicznych. Korzystamy z portalu PVGIS wg parametrów w poniższej tabeli:

Porównujemy roczną produkcję elektrowni słonecznej w przypadku dachów skierowanych na wschód, zachód i północ. W jednym z poprzednich artykułów (Wielkość produkcji elektrowni słonecznej w różnych miesiącach roku) obliczony został uzysk roczny dla dachu ustawionego na południe. Dla przypomnienia dla mocy 1 kW jest to wielkość 995,6 kWh.
Wyniki obliczeń pokazane są w tabeli poniżej:

Na uwagę zasługuje wynik uzyskany dla ustawienia na północ. Wbrew obiegowym opiniom, że z takiego ustawienia ogniw słonecznych uzyskamy w ciągu roku jakąś bardzo znikomą energię, to jednak jest to ponad 50% energii, której wyprodukujemy z ustawienia na południe.
Niewielka różnica w produkcji między ustawieniami na wschód i zachód może wynikać z położenia geograficznego Polski. (półkula wschodnia). Oprócz tego jest dodatkowa korzyść położenia modułów na wschód, która wynika z tzw. współczynnika temperaturowego modułu PV. Ogniwa fotowoltaiczne wytwarzają większe napięcia przy niższych temperaturach, a jak wiadomo pora dnia przedpołudniowa (słońce świeci od wschodu), wiążą się właśnie jeszcze z nienagrzanym, chłodniejszym powietrzem.
Wielu przyszłych prosumentów rozważa umieszczenie paneli fotowoltaicznych na dachu jednocześnie na połaci od strony zachodniej i wschodniej. Co możemy powiedzieć o takiej konfiguracji? Produkcja w ciągu roku będzie niemal identyczna, jak przy ustawieniu wszystkich modułów na jedną ze stron świata (wschód lub zachód) pod warunkiem skorzystania z dwóch niezależnych wejść falownika tzw. MPPT . Zmieni się natomiast rozkład produkcji energii w ciągu dnia. Ilość wyprodukowanych kWh w godzinach porannych, ale i popołudniowych da nam możliwość elastyczniejszego „regulowania” zużycia energii, aby jej autokonsumpcja była największa. Dla przypomnienia, wg aktualnych przepisów, energia wysłana do sieci odlicza się w następnym okresie rozliczeniowym w 80%. Wobec tego, bardziej opłacalne jest zużywać jak najwięcej energii na bieżąco niż oddawać ją do sieci energetycznej. I jest jeszcze jeden przypadek warty przeanalizowania. Chodzi o usytuowanie modułów jednocześnie w trzech różnych orientacjach tj. na południe, wschód i zachód. Takie konfiguracje możemy dość często spotkać w przypadku dachów o skomplikowanych kształtach. Przy dwóch wejściach MPPT ,w które najczęściej wyposażone są falowniki, błędem jest przyłączanie do jednego wejścia MPPT dwóch stringów spiętych ze sobą szeregowo. Łączymy wybrane dwa stringi ze sobą równolegle, co da nam optymalnie energetycznie wykorzystanie instalacji. W powyższym przypadku konieczne jest zastosowanie odpowiednich obliczeń, które dopasują parametry napięciowo-prądowe modułów do wejść falownika.
W powyższych rozważaniach pominięto konieczność, ale i jednocześnie zaletę stosowania specjalizowanych urządzeń optymalizujących pracę pojedynczych modułów, ze względu na występowanie dużej ilości zacienień zależnych od fragmentów konstrukcji dachu, kominów, lukarn itp. lub od innych obiektów (budynki, drzewa).

Panele fotowoltaiczne na ścianie (elewacji) budynku

W przypadku braku możliwości umieszczenia modułów fotowoltaicznych na dachu budynku, można rozważyć montaż modułów ustawionych pionowo (90 st. w stosunku do powierzchni ziemi) np. na elewacji budynku, ścianie, balkonach.

panele fotowoltaiczne na ścianie - panele słoneczne
Panele fotowoltaiczne na ścianie elewacyjnej biurowca

Czy taka elektrownia wyprodukuje satysfakcjonującą nas wielkość energii? Najlepsze efekty w skali roku uzyskujemy przy usytuowaniu modułów dokładnie na południe oraz pochylone 35 stopni w stosunku do powierzchni ziemi. Przy pomocy kalkulatora PVGIS obliczony został uzysk roczny przykładowej instalacji o mocy 1 kW mocowanej pionowo na elewacji budynku.

panele fotowoltaiczne na ścianie - panele słoneczne
Panele fotowoltaiczne na elewacji domu

Otrzymane wyniki poniżej:

Energia w kWh dla różnych miesięcy w roku

Dla przypomnienia należy podać, że moc 1 kW elektrowni, ale ustawionej optymalnie (azymut na południe i kąt pochylenia 35 stopni) wyliczono na 995,6 kWh w skali roku. Mimo, że panele ustawione pionowo wyraźnie „podbijają” produkcję w miesiącach zimowych, to nie na tyle, żeby skompensować jej stratę w miesiącach z długimi dniami.

W rezultacie moduły fotowoltaiczne mocowane na elewacji wypracują w ciągu roku 71,3% energii, którą wyprodukowałyby moduły ustawione pod kątem 35%.

Czy dużo tracimy przy modułach ułożonych poziomo?

W poprzednim artykule obliczony został uzysk elektrowni o mocy 1 kW, ulokowanej w centrum Polski skierowanej na południe i pod kątem 35 stopni w stosunku do powierzchni ziemi. Ogólnie dostępny w internecie kalkulator PVGIS wyliczył dla tej konfiguracji roczną produkcję energii wielkości 995,6 kWh. Na dachach stromych, kąt połaci najczęściej mieści się w granicach 30-40 stopni. Inna sytuacja dotyczy dachów nachylonych pod niewielkim kątem lub płaskich. Do wyboru są dwie możliwości montowania modułów, można je ustawić pod pewnym kątem, albo położyć płasko na połaci dachowej. Ta pierwsza metoda jest częściej stosowana, ale i droższa, ponieważ wymaga montażu dodatkowej konstrukcji (tzw. trójkąty). Jeżeli jednak zdecydujemy się zamontować moduły poziomo na płaskim dachu, to czy dużo stracimy rocznie na produkcji energii?

Odpowiedź mamy na poniższych ilustracjach:

panele fotowoltaiczne w poziomie
produkcja energi z paneli poziomych - fotowoltaika

Wynik porównania jest następujący: moduły fotowoltaiczne ułożone poziomo (0 stopni) w stosunku do powierzchni ziemi wyprodukują rocznie 84,6% energii, którą wyprodukują moduły usytuowane optymalnie, czyli pod kątem 35 stopni ( 842,7/995,6 kwh *100% = 84,6% ). Tracimy wobec tego w skali roku ponad 15% energii.