Fotowoltaika: wschód zachód czy południe? Co wybrać?

Optymalny kierunek paneli fotowoltaicznych - fotowoltaika południe, wschód, zachód czy północ?

Jeśli chodzi o obszar północnej półkuli, w istocie, przyjmuje się, że aby osiągać jak największe uzyski energii z instalacji fotowoltaicznej, panele fotowoltaiczne powinny być ustawione jak najbardziej na południe i zamontowane pod odpowiednim kątem. Dlaczego?

Wszystko związane jest z ilością promieniowania słonecznego docierającego do powierzchni modułów, w zależności od azymutu i kąta nachylenia powierzchni. Zależności pomiędzy tymi parametrami pokazuje poniższa tabela. Jak wynika z niej, skierowanie generatorów energii (modułów) idealnie na wprost słońca (czyli z zerowym odchyleniem w stosunku do południa), pod kątem 30 do 40 stopni, pozwala całemu systemowi osiągnąć 100% dostępnej wydajności. Możliwe jest to również przy kącie nachylenia modułów 30 stopni oraz delikatnym odchyleniem w kierunku wschodnim.

Jak z pewnością zauważyliście, inna kombinacja kąta nachylenia i azymutu wcale nie oznacza, że instalacja fotowoltaiczna nie będzie pracować. Moduły fotowoltaiczne skierowane w innym kierunku niż południowy będą pracować, jednak z nieco mniejszą mocą. W zależności od stopnia odchylenia od południa i kąta nachylenia moduły, może to być różnica rzędu kilku-kilkudziesięciu procent.

Nie ma sensu montowanie instalacji fotowoltaicznej skierowanej na północ, gdyż będzie ona wykorzystywać jedynie nieco ponad połowę padających na nią promieni słonecznych, a co za tym idzie, będzie zwracać się zdecydowanie dłużej niż ta skierowana w innym kierunku.

Fotowoltaika - lepszy wschód czy zachód?

Fotowoltaika skierowana idealnie na zachód, zamontowana pod kątem 30 stopni straci ok. 15% swojej wydajności. Z kolei przy kącie nachylenia 40 stopni, spadek wyniesie ok. 18%. Zbliżone wyniki uzyskamy również w przypadku instalacji skierowanej na wschód. Gdy jednak przyjrzycie się innym kątom nachylenia zauważycie, że ich delikatne zmniejszenie, zarówno w przypadku fotowoltaiki wschód, jak i fotowoltaiki zachód, pozytywnie wpłynie na ilość docierających promieni słonecznych. Zawsze będzie ich jednak mniej niż w przypadku instalacji południowej, zamontowanej pod optymalnym kątem.

Wychodzi więc na to, że fotowoltaika wschód zachód zawsze będzie nieco gorsza od tej południowej? Nie do końca tak musi być.

Warto pamiętać, że w przypadku prosumentów, wydajność fotowoltaiki w ciągu dnia, to nie jedyne co należy wziąć pod uwagę. Ostatecznie, dla opłacalności inwestycji ma również znaczenie m.in. autokonsumpcja (profil zużycia energii elektrycznej), a także czynniki zewnętrzne, czyli np. warunki montażowe. I biorąc pod uwagę te aspekty, odpowiedź na pytanie czy fotowoltaika na południe jest lepsza od fotowoltaiki wschód-zachód, nie jest wcale taka oczywista.

Panele fotowoltaiczne na północ - dlaczego się ich tak nie montuje?

Możecie się zastanawiać dlaczego panele fotowoltaiczne na północ są od razu skreślone przez wykonawców instalacji PV? Pewną podpowiedź w tym zakresie może stanowić już powyższy wykres, który jasno pokazuje, że wraz z odchyleniem modułów względem południa, istotnie spada ich wydajność. Ile energii wyprodukują panele fotowoltaiczne od północy?

Jako przykład niech posłuży nam przykładowa instalacja zlokalizowana w środkowej Polsce, o mocy 1 kW. Skierowana na południe, z panelami pod kątem 40 stopni wyprodukuje ok. 1.012 kWh energii. Jednak ta sama instalacja, skierowana na północ wyprodukuje już tylko 481 kWh.

Źródło: e.jrc.ec.europa.eu

Produkcja jest zatem mniejsza aż o 52%. Nie jest to jednak wina samych paneli, ale zwyczajnie kwestia ilości docierającego do nich słońca. Jak możecie wyczytać z powyższych danych, roczne nasłonecznienie w przypadku kierunku północnego, wyniesie zaledwie 665 kWh/metr kwadratowy. W przypadku kierunku południowego jest to 1304 kWh/metr kwadratowy.

Jednym słowem, panele fotowoltaiczne na północ będą się zwracać dwa razy dłużej, niż instalacja skierowana na południe. A ponieważ fotowoltaika wciąż nie jest tania, nie ma sensu montować jej na stronie północnej.

Panele fotowoltaiczne na północny wschód lub zachód - będzie lepiej?

A co jeśli nieco odchylimy panele fotowoltaiczne od kierunku północnego, na wschód lub zachód? Czy i jak poprawi się produkcja?

W istocie, zamiana odchylenia o około 20 stopni w kierunku wschodnim lub zachodnim poprawi wynik.. ale jedynie o ok. 20 kWh. Skierowanie fotowoltaiki na północ nadal nie jest zatem najlepszym i najbardziej opłacalnym pomysłem.

Instalacja fotowoltaiczna wschód-zachód a fotowoltaika południe - różnice w pracy

Jak różnice w ilości promieni słonecznych przekładają się na pracę instalacji?

W przypadku standardowej, południowo skierowanej instalacji, moduły są oświetlone dość długo, ale przyrost mocy jest stopniowy i przebiega łagodnie. Dopiero w godzinach okołopołudniowych, ze względu na idealnie położenie słońca, następuje pik mocy i instalacja jest w stanie wyprodukować bardzo dużo energii. Instalacja tego typu jest zoptymalizowana pod kątem jak największej produkcji.

Instalacja fotowoltaiczna wschód-zachód, działa inaczej. Wschodnia strona, uruchamia się już we wczesnych godzinach rannych, bardzo szybko zwiększając dostępną moc instalacji. Analogicznie sytuacja wygląda w przypadku strony zachodniej, która zaczyna intensywnie działać po południu i pracuje aż do późnych godzin wieczornych. Energia, w tym przypadku jest dostarczana dłużej, a krzywa produkcji jest bardziej równomierna i wypłaszczona w okolicach południa (w porównaniu z instalacją południową). Jest to instalacja typowo nastawiona na dłuższe działanie.

Autokonsumpcja a ułożenie paneli fotowoltaicznych - wschód zachód i południe

W standardowym gospodarstwie domowym, w którym rodzice pracują w trybie 8 godzinnych, od poniedziałku do piątku, a dzieci chodzą chodzą do szkoły zużycie energii jest bardzo charakterystyczne. W godzinach porannych (6:00-9:00) można zaobserwować większe zużycie energii, które w dalszych godzinach znacznie spada (gdy domowników nie ma na miejscu), by potem wzrosnąć w okolicach godziny 17:00 (gdy zaczynają się powroty z pracy i szkoły). Znaczny wzrost jest również w godzinach wieczornych.

W przypadku fotowoltaiki skierowanej na południe, gdy produkcja energii osiąga szczyt w godzinach tuż przed i tuż popołudniowych, taki profil zużycia będzie skutkował niską autokonsumpcją. Większość energii będzie oddawana do sieci, a zatem przy jej odbiorze stracimy 20% lub 30%, w zależności od mocy instalacji. Rozwiązanie to ma zatem większy sens ekonomiczny, gdy domownicy przebywają w domu częściej (np. pracują zdalnie).

Źródło: Evaluating the Impact of PV Module Orientation on Grid Operation

Profil produkcji przy instalacji fotowoltaicznej wschód-zachód lepiej odpowiada profilowi zużycia w standardowym domostwie. W godzinach porannych (05:00-07:00) dostępna jest większa ilość energii niż w przypadku fotowoltaiki skierowanej na południe. Więcej jest jej również w godzinach popołudniowych, mniej natomiast w samo południe.

Fotowoltaika wschód-zachód - zalety i wady

Specyfika działania instalacji wschód-zachód przynosi inwestorowi pewne zalety i wady. Jakie?

Zalety fotowoltaiki wschód-zachód

Po pierwsze, bardziej zrównoważona produkcja, bez nagłego piku w okresie południowych jest bardziej przyjazna dla sieci energetycznej, mniej ją obciążając.

Brak nagłego wzrostu produkcji sprawia, że możliwy jest dobór optymalnego falownika. Ponieważ produkcja przez cały dzień osiąga zbliżone wartości, nie ma potrzeby sięgania po droższe urządzenie o większej mocy. Wystarczy mniejszy i tańszy falownik, który będzie równomiernie obciążony, a przez to całość będzie pracować stabilniej.

Rano i wieczorem zwykle można spodziewać się niższych temperatur, które pozytywnie wpływają na uzyski instalacji.

Lepsze wykorzystanie dostępnej przestrzeni - decyzja o zamontowaniu paneli na wschód i zachód pozwala efektywniej wykorzystać dostępną przestrzeń, co najlepiej widać w przypadku gruntu lub dachów płaskich, gdzie bez obaw o samo zacienienie można wykorzystać 70% dostępnego terenu (w orientacji południowej byłoby to zaledwie 35%).

Wady fotowoltaiki wschód-zachód

Usytuowanie paneli fotowoltaicznych wschód-zachód, może się wiązać ze spadkiem uzysków o kilka, kilkadziesiąt procent. Przy odpowiedniej konfiguracji systemu (czyli przy zmniejszeniu kąta nachylenia modułu), straty nie powinny być jednak mocno odczuwalne. Jednak nie zawsze możliwe jest ich osiągnięcie - przy dachu spadzistym o kącie nachylenia ok. 45 stopni, wydajność instalacji fotowoltaicznej wschód zachód spadnie o kilkadziesiąt procent. Minimalizacja strat byłaby możliwa głównie w przypadku dachu płaskiego.

Konieczność zakupu większej instalacji - z racji tego, że uzyski mogą być nieco niższe niż w przypadku standardowej, fotowoltaiki skierowanej na południe, pojawia się konieczność dokupienia kilku modułów, które zwiększą moc instalacji. Uwaga! Koszt ten w pewnym stopniu może kompensować zakup mniejszego
inwertera.

Fotowoltaika wschód zachód - kiedy warto rozważyć?

Jak powyższe plusy i minusy mają się do sytuacji inwestorów? W jakich przypadkach fotowoltaika wschód-zachód może być dobrym pomysłem, a kiedy lepiej wybrać alternatywę?

Fotowoltaikę wschód zachód na pewno warto rozważyć jeśli:

• Wasz dzienny profil zużycia nie jest równomierny i największe zużycie energii odnotowujecie rano i popołudniu. Wówczas zwiększy się Wasza autokonsumpcja, a co za tym idzie mniej energii będzie musieli oddawać do sieci i mniej na niej stracicie. Trzeba bowiem pamiętać, że operator sieci energetycznej pobiera 20% (dla instalacji o mocy do 10 kW) lub 30% (dla instalacji o mocy 10-50 kW) nadwyżek wprowadzonych do sieci. Zużywając więcej energii na bieżąco zapłacicie też mniej opłaty mocowej. Wszystko to sprawia, że instalacja efektywniej wykorzystywana i może zwracać się szybciej.
• Macie płaski dach - jak już wspominaliśmy, ułożenie paneli fotowoltaicznych wschód zachód pozwala na optymalne wykorzystanie przestrzeni, szczególnie w przypadku płaskich dachów i fotowoltaiki na gruncie.

Podsumowując, nie bez przyczyny stawia się fotowoltaikę na południe - jest to bowiem, najkorzystniejsza opcja. Jednak również fotowoltaika wschód-zachód może być opłacalna. Pewne jest również, że panele fotowoltaiczne na północ nie mają racji bytu. Ostatecznie, dopasowanie kierunku i mocy instalacji fotowoltaicznej warto jednak pozostawić specjalistom, takim jak np. z naszego rankingu firm fotowoltaicznych. Dzięki temu będziemy mieć pewność, że jest ona optymalnie dobrana pod kątem opłacalności i naszego zapotrzebowania energetycznego.