Wydajność fotowoltaiki w ciągu roku – jak wygląda?

Ocena: 5 (ilość ocen: 1)

Ocena: 5
(ilość ocen: 1)

Wciąż pokutuje przekonanie, że ze względów pogodowych, Polska nie jestem najlepszym krajem do stosowania fotowoltaiki, a panele najlepiej działają w gorącym, słonecznym klimacie. To nieprawda! Wbrew pozorom, w Polsce wydajność fotowoltaiki w ciągu roku stoi na bardzo wysokim poziomie, dzięki czemu inwestycja w energię słoneczną Polakom po prostu się opłaca. Jak zatem w naszym kraju wygląda produkcja energii z fotowoltaiki w poszczególnych miesiącach?

Sprawdź bezpłatnie oferty fotowoltaiki

Wydajność fotowoltaiki w Polsce. Co na nią wpływa?

Zanim przejdziemy do sprawdzenia, jak wygląda wydajność fotowoltaiki w ciągu roku, warto określić na początku, co należy rozumieć przez wydajność fotowoltaiki?

Wydajność instalacji fotowoltaicznej (fotowoltaiki) to pojęcie, które określa współczynnik energii wyprodukowanej przez fotowoltaikę z określonej ilości promieni słonecznych, w określonym czasie i przy zachowaniu pewnych warunków pracy.

Innymi słowy, wydajność fotowoltaiki określa, ile energii wyprodukują dla Ciebie Twoje panele fotowoltaiczne, w zależności od sytuacji.

Często szacuje się, że 1 kWp instalacji fotowoltaicznej, w ciągu roku wyprodukuje ok. 1000 kWh energii.

Jest to jednak spore uproszczenie, bo na wydajność fotowoltaiki ma wpływ wiele czynników. Jakich?

Nasłonecznienie a wydajność fotowoltaiki w ciągu roku

Pierwszym niezwykle ważnym kryterium decydującym o wydajności fotowoltaiki w ciągu roku i ogólnie, jest tzw. nasłonecznienie. Pojęcie to określa natężenie (ilość) promieniowania słonecznego, która dociera na określoną powierzchnią w zadanym czasie. Jednostką miary w tym przypadku jest zatem kWh/m². Ilość energii określana jest zwykle w ujęciu rocznym.

W całej Polsce nasłonecznienie jest idealnie równomierne, choć wartości są porównywalne i oscylują w granicach 950 – 1160 kWh/m² na rok. Najlepiej pod tym względem wypada Polska południowa i południowo-wschodnia. Na uzysk nie powinni jednak narzekać również mieszkańcy Polski centralnej oraz wschodniej.

Wydajność fotowoltaiki a nasłonecznienie w Polsce.

Źródło: SolarGIS

Co ciekawe, mitem jest przekonanie, że panele fotowoltaiczne lubią wysoką temperaturę i bardzo dużą ilość słońca. Wysoka temperatura zdecydowanie negatywnie wpływa na wydajność tych urządzeń, prowadząc do ich przegrzewania. Z kolei nadmierne natężenie promieniowania słonecznego, wywołują tzw. zjawisko LID (Light Induced Degradation), którego efektem jest szybsza degradacja paneli fotowoltaicznych w czasie.

Poziom nasłonecznienia może być różny, nie tylko ze względu na lokalizację geograficzną, ale również ze względu na porę roku. Wszystko zależy bowiem od długości dnia, z którą wiąże się czas ekspozycji modułów na promieniowanie słoneczne.

Zimą dzień trwa zaledwie ok. 7-8 godzin, wiosną 12-15 godzin, latem ponad 16 godzin, a jesienią znów ok. 10-12 godzin. Im dzień krótszy, tym mniej słońca trafi do instalacji i tym mniej wydajniej będzie ona pracować.

Sprawność i moc modułów

Nie da się ukryć, że urządzenia wchodzące w skład instalacji fotowoltaicznej mają ogromny wpływ na jej możliwości produkcyjnej. Zasada ta w szczególności zaś dotyczy paneli fotowoltaicznych i ich parametrów decydujących o wydajności. Pierwszym z nich jest sprawność – rozumiana jako procentowy stosunek wyprodukowanej energii elektrycznej do otrzymanej energii słonecznej. Obecnie, najlepsze seryjnie produkowane moduły osiągają sprawność na poziomie 22%. Oznacza to, że standaryzowanych warunkach (STC – przy 25°C i przy braku wiatru), będą w stanie przetworzyć ok. 22% otrzymanej energii z uwzględnieniem wielkości panela.

Dla przykładu, moduł o powierzchni 1,8 m2 o sprawności 21,7% w nasłonecznieniu ok. 800 W/m2/h wyprodukuje ok. 0,312 kWh energii.

Alternatywnie można skorzystać z parametru jakim jest moc panela fotowoltaicznego. Określa on, ile energii wyprodukuje moduł w warunkach STC. Jeśli producent określa, że moc nominalna panela wynosi 375 W, to znaczy, że wygeneruje on tyle energii przy stałym nasłonecznieniu, w danych czasie.

Kąt nachylenia i orientacja paneli względem południa

Ogromne znaczenie dla wydajności instalacji ma też sposób ich umieszczenia, a konkretnie kąt nachylenia względem podłoża oraz skierowanie względem południa.

Zasadniczo, idealnie ustawione panele fotowoltaiczne to takie, które są nachylone pod kątem ok. 35-38° oraz skierowane wprost na południe.

Dzięki temu, są one w stanie produkować więcej energii, niż instalacje niezoptymalizowane pod tym względem. Dla przykładu, moduły ustawione idealnie w kierunku południa, nachylone pod kątem 60° osiągnęłyby ok. 93% swojej maksymalnej sprawności. Ustawione pod tym samym kątem, ale skierowane na wschód osiągnęłyby już jedynie 76% swojej maksymalnej wydajności.

Zacienienie i zabrudzenie

Wszystko to, co w jakikolwiek zasłania powierzchnię panelu – a zatem np. liście, gruba warstwa śniegu, ptasie odchody, osadzony pył czy padający cień, obniżają możliwości produkcyjne fotowoltaiki, a tym samym jej wydajność w ciągu roku.

Dla instalacji wyjątkowo niebezpieczny jest cień, nawet ten padający na moduły tylko przez jakiś czas, w określonej porze dnia lub pory roku. Taka sytuacja jest w stanie doprowadzić do zaniku mocy w module. Zasłonięte ogniwa zaczynają wówczas działać jak odbiornik mocy – pobierając moc z okolicznych ogniw. Co gorsza, element nagrzewa się do wysokich temperatur, co z kolei może prowadzić do pojawienia się tzw. hot-spotów i uszkodzenia modułu. By tego unikać, producenci stosują tzw. diody bocznikujące, które odłączają zacienione ogniwo.

Również kurz czy śnieg negatywnie wpływają na wydajność fotowoltaiki w ciągu roku. W jaki sposób? Warstwa osadu uniemożliwia po prostu docieranie promieni słonecznych do wnętrza urządzenia, gdzie zachodzi proces produkcji energii. Dlatego niekiedy konieczne może okazać mycie paneli fotowoltaicznych.

Straty w systemie fotowoltaicznym a wydajność fotowoltaiki

Przetwarzanie i przesyłanie energii elektrycznej zawsze wiąże się z pewnymi stratami. Pojawiają się one w różnych obszarach instalacji, np.:

  • w przewodach – straty na przewodach stanowią ok. 1% wszystkich strat;
  • w falowniku – to urządzenie generuje ok. 3-7% całkowitych strat;
  • w modułach – starty związane z temperaturą: ok. 4-8%, ze względu na niskie promieniowanie – ok. 1-3%, zabrudzenie ok. 1%,
  • w diodach bocznikujących – ok. 0,5% strat.

Wpływ na wielkość strat mają też m.in. błędy montażowe czy niedopasowanie prądowe modułów. Dlatego też tak ważny jest właściwy dobór firmy instalacyjnej. Jeśli szukasz najlepszej – sprawdź nasz ranking firm fotowoltaicznych.

Ogólnie rzecz ujmując, współczynnik wydajności (określający ogólny poziom tych strat) na poziomie ok. 88% oznacza, że instalacja jest zoptymalizowana pod każdym możliwym względem. Przy słabych podzespołach i wykonaniu, współczynnik też może sięgnąć ok. 70-75%.

Sprawdź bezpłatnie oferty fotowoltaiki

Wydajność fotowoltaiki w ciągu roku w Polsce – przykład

Przejdźmy teraz do ustalenia, jak wygląda wydajność fotowoltaiki w ciągu roku. W tym celu, posłużymy się przykładem przeciętnej instalacji fotowoltaicznej on-grid:

  • o mocy ok. 6 kWp,
  • wykonanej z użyciem modułów z krzemu krystalicznego,
  • ze współczynnikiem wydajności ok. 85%,
  • zamontowanej na dachu o nachyleniu 39°, z delikatnym odchyleniem od południa (ok. 2° na wschód).

Przykładowa wydajność fotowoltaiki w ciągu roku w Polsce.

Źródło: re.jrc.ec.europa.eu

Łączny, roczny uzysk dla tak zoptymalizowanej instalacji fotowoltaicznej wynosi aż 5935 kWh energii rocznie. Taka ilość energii zaspokoiłaby zapotrzebowanie na energię dla 5-6 osobowej rodziny i ograniczyłaby emisję dwutlenku węgla o blisko 5 ton rocznie. Taka ilość energii wyprodukowanej ze Słońca to również oszczędności na rachunku sięgające ok. 4.200 zł!

Jak z pewnością zauważyliście, produkcja energii różni się, w zależności od miesięcy i pory roku. Najlepiej jest oczywiście wiosną i latem,- na ten okres przypada aż 80% całkowitego uzysku z instalacji fotowoltaicznej. Jak widać na wykresie, a wbrew obiegowej opinii, fotowoltaika zimą również pracuje, choć jej wydajność w tym okresie jest znacznie mniejsza.

Produkcja energii z fotowoltaiki w poszczególnych miesiącach

Jak zatem wygląda produkcja energii z fotowoltaiki w poszczególnych miesiącach? Przyjrzyjmy się uzyskom za dany miesiąc w odniesieniu do przeciętnego nasłonecznienia w danym miesiącu, posiłkując się danymi za 2016 rok.

Styczeń – Czerwiec

Dla instalacji z naszego przykładu, całkowity miesięczny uzysk w styczniu wynosi ok. 161,5 kWh. Ze względu na ograniczoną dostępność słońca, cała ta energia powstaje w godzinach od ok. 08:00 do 15:00. W lutym, ilość wyprodukowanej energii zwiększa się o ok. 60% do ok. 239 kWh/m2. W marcu produkcja energii z fotowoltaiki osiąga wartość blisko trzykrotnie większą niż w styczniu (ok. 473 kWh/m2), w kwietniu natomiast, wydajność fotowoltaiki jest już ponad czterokrotnie większa (ok. 700 kWh/m2). W maju i czerwcu ilości uzyskiwanej energii normują się, a różnice w produkcji są nieznaczne (odpowiednio 753 kWh/m2 i 755 kWh/m2). Czerwiec to miesiąc w największą w ciągu roku produkcją energii.

Przykładowa produkcja energii z fotowoltaiki w poszczególnych miesiącach - styczeń - czerwiec.

Źródło: re.jrc.ec.europa.eu

Zmiany te są efektem zmian w nasłonecznieniu, które zachodzą w ciągu poszczególnych miesięcy.

Nasłonecznienie w ciągu roku - I połowa roku..

Źródło: re.jrc.ec.europa.eu

Lipiec – Grudzień

Już od lipca, ilość słońca docierającego do paneli zaczyna się zmniejszać, co przekłada się na ilość uzyskiwanej energii. Mimo tego, w lipcu instalacja fotowoltaiczna o mocy ok. 6 kWp wciąż jest w stanie wyprodukować ok. 740 kWh energii. Sierpień, pod tym względem przypomina maj z wynikiem ok. 705 kWh. Od września produkcja energii zaczyna skokowo maleć – dokładnie odwrotnie jak miało to miejsce w miesiącach wiosennych.

Produkcja energii z fotowoltaiki w poszczególnych miesiącach - lipiec - grudzień.

Źródło: re.jrc.ec.europa.eu

Zjawisko to ponownie to łatwo powiązać z malejącą dostępnością promieni słonecznych jesienią i zimą.

Nasłonecznienie w ciągu roku - II połowa roku.

Źródło: re.jrc.ec.europa.eu

Wydajność fotowoltaiki w ciągu roku – Polska a kraje UE

A jak wydajność naszej przykładowej instalacji fotowoltaicznej wyglądałaby w innych krajach europejskich? Wstępną odpowiedź na te pytania może przynieść mapa nasłonecznienia Europy.

Nasłonecznienie w Europie.

Źródło: SolarGIS

Wydajność fotowoltaiki w ciągu roku – Niemcy

W przypadku naszego zachodniego sąsiada, średnioroczny uzysk instalacji fotowoltaicznej o mocy 6 kWp wyniósłby ok. 5670 kWh, czyli prawie. 300 kWh mniej niż w Polsce! Nie przeszkadza to jednak Niemcom w zdobywaniu (niemal co roku) tytułu lidera przyrostu mocy PV w Europie.

Wydajność fotowoltaiki w ciągu roku w Niemczech.

Źródło: re.jrc.ec.europa.eu

Wydajność fotowoltaiki w ciągu roku – Hiszpania

Zarówno polskie jak i niemieckie wyniki osiągane przez instalacje fotowoltaiczne nie mogą jednak rywalizować z wydajnością fotowoltaiki w Hiszpanii. Roczny uzysk z instalacji o mocy ok. 6 kWh sięga tam ponad 9000 kWh energii rocznie. Inwestycja w fotowoltaikę dla domu czy firmy jest zatem w tym kraju wyjątkowo opłacalna. Głównie ze względu na zbliżoną produkcję energii w poszczególnych miesiącach.

Wydajność fotowoltaiki w ciągu roku w Hiszpanii.

Źródło: re.jrc.ec.europa.eu

Jak obliczyć wydajność paneli fotowoltaicznych?

Wielu obecnych i przyszłych właścicieli instalacji fotowoltaicznej chcących kontrolować pracę swojej instalacji, może zastanawiać się, jak można obliczyć wydajność paneli fotowoltaicznych?

Istnieje na to specjalny wzór,

Wzór na to jak obliczyć wydajność paneli fotowoltaicznych.

gdzie:

Nasłonecznienie to nasłonecznienie horyzontalne odczytane z map,
WK – współczynnik korekcyjny odczytywany ze specjalnej tabeli,
Moc – to nominalna moc modułów zgodna z STC
WW – współczynnik wydajności instalacji,
Natężenie promieniowania STC – wynoszące 1000 W/m2, czyli 1 kW/m2

Szukanie i ręczne przeliczanie tych danych to nie lada zadanie, które może odpowiadać jedynie największym entuzjastom fotowoltaiki. Dobra wiadomość jest taka, że w praktyce rzadko kiedy trzeba sięgać po ten wzór. Większość wiodących instalatorów w Polsce, wraz z samą fotowoltaiką, dostarcza swoim klientom specjalne oprogramowanie do śledzenia wydajności fotowoltaiki w ciągu roku. Dzięki temu mają oni pełne dane na temat produkcji energii, bezpośrednio na swoim telefonie lub komputerze.

Sprawdź bezpłatnie oferty fotowoltaiki

Jak wydajność fotowoltaiki w ciągu roku wpływa na wysokość Twoich rachunków?

Choć stwierdzenie to może wydać się Wam kontrowersyjne, dla inwestorów w Polsce, różnice w wydajności fotowoltaiki w ciągu roku, tak naprawdę nie powinny większego znaczenia. Dlaczego? Ze względu na net-metering.

Instalacja fotowoltaiczna latem zwykle produkuje tyle energii, że nie może ona być w całości skonsumowana na bieżące zapotrzebowanie domu czy firmy. Powstałe nadwyżki prądu, dzięki wspomnianemu już net-meteringowi, mogą być odprowadzane do sieci, a następnie pobierane w okresach mniejszej wydajności instalacji. Zgodnie z prawem odebrać można:

  • 80% nadprodukcji – jeśli została ona wyprodukowana przez instalację o mocy do 10 kWp,
  • 70% nadprodukcji – jeśli została ona wytworzona przez instalację o mocy do 50 kWp.

Instalację fotowoltaiczną można dobrać w taki sposób, by uwzględniając różnice między ilością wyprodukowanej energii w poszczególnych miesiącach oraz straty wynikające z magazynowania energii w sieci, w całości pokrywała nasze zapotrzebowanie na energię. W efekcie, nasze wydatki na energię mogą zmaleć niemal do zera.

Najnowsze aktualności / recenzje

Dodaj komentarz