Instalacje fotowoltaiczne kojarzone są przede wszystkim z wysoką produkcją energii w miesiącach letnich, gdy nasłonecznienie jest największe. W praktyce systemy fotowoltaiczne pracują przez cały rok, również w okresie zimowym. Oznacza to, że instalacja produkuje energię elektryczną także w miesiącach o krótszym dniu i niższym natężeniu promieniowania słonecznego.
W klimacie umiarkowanym produkcja energii w zimie jest niższa niż latem, jednak nie oznacza to całkowitego zatrzymania pracy instalacji. W wielu przypadkach panele fotowoltaiczne generują energię nawet podczas pochmurnych dni, ponieważ wykorzystują zarówno promieniowanie bezpośrednie, jak i rozproszone. Rzeczywista produkcja energii zimą zależy od wielu czynników technicznych i środowiskowych. Do najważniejszych należą natężenie promieniowania słonecznego, temperatura pracy modułów, zaleganie śniegu oraz parametry montażowe instalacji.
Zasada działania paneli fotowoltaicznych
Panele fotowoltaiczne wytwarzają energię elektryczną dzięki zjawisku określanemu jako efekt fotowoltaiczny. W ogniwach fotowoltaicznych wykonanych z materiałów półprzewodnikowych energia promieniowania słonecznego powoduje przemieszczanie się elektronów w strukturze materiału.
Ruch elektronów prowadzi do powstania napięcia elektrycznego, które może zostać wykorzystane do zasilania urządzeń elektrycznych lub wprowadzone do instalacji energetycznej budynku. Kluczowym czynnikiem umożliwiającym produkcję energii jest natężenie promieniowania słonecznego docierającego do powierzchni modułu. Temperatura powietrza nie jest bezpośrednim źródłem energii dla instalacji fotowoltaicznej. Z tego powodu panele mogą produkować energię również w niskich temperaturach, o ile dociera do nich promieniowanie słoneczne.
Produkcja energii fotowoltaicznej w warunkach zimowych
W miesiącach zimowych poziom produkcji energii elektrycznej z instalacji fotowoltaicznych jest niższy niż w okresie letnim. Wynika to przede wszystkim z krótszego czasu trwania dnia oraz niższego kąta padania promieni słonecznych.
W Polsce największa produkcja energii z instalacji fotowoltaicznych przypada na okres od kwietnia do września. Z kolei w miesiącach zimowych produkcja stanowi zazwyczaj kilkanaście procent rocznej generacji energii.
Mimo mniejszej produkcji instalacje fotowoltaiczne wciąż pracują i dostarczają energię do instalacji elektrycznej budynku. W wielu przypadkach energia produkowana w zimie pokrywa część bieżącego zapotrzebowania na energię elektryczną.
Czynniki wpływające na wydajność instalacji fotowoltaicznej zimą
Natężenie promieniowania słonecznego
Najważniejszym czynnikiem decydującym o produkcji energii w instalacjach fotowoltaicznych jest natężenie promieniowania słonecznego. W okresie zimowym dni są krótsze, a słońce znajduje się niżej nad horyzontem, co powoduje spadek ilości energii docierającej do modułów.
Pomimo tego panele mogą generować energię także przy zachmurzeniu. W takich warunkach wykorzystywane jest promieniowanie rozproszone przenikające przez warstwę chmur.
Temperatura pracy modułów
Niska temperatura otoczenia może korzystnie wpływać na sprawność modułów fotowoltaicznych. Wysoka temperatura powoduje wzrost oporu elektrycznego w strukturze półprzewodnikowej ogniwa, co obniża jego wydajność.
Z tego powodu panele pracujące w chłodnych warunkach zimowych mogą osiągać wyższą sprawność chwilową niż w bardzo gorące dni letnie. W praktyce efekt ten częściowo kompensuje spadek produkcji wynikający z mniejszego nasłonecznienia.
Pokrywa śnieżna
Śnieg zalegający na powierzchni modułów może ograniczać dostęp promieniowania słonecznego do ogniw fotowoltaicznych. Jeżeli pokrywa śnieżna całkowicie zakrywa panel, produkcja energii zostaje tymczasowo zatrzymana.
W wielu instalacjach śnieg usuwa się samoistnie dzięki nachyleniu modułów oraz nagrzewaniu się ich powierzchni. Dodatkowym zjawiskiem jest odbicie promieniowania słonecznego od pokrywy śnieżnej znajdującej się na ziemi, co w niektórych sytuacjach zwiększa ilość światła docierającego do paneli.
Kąt nachylenia i orientacja instalacji
Parametry montażowe instalacji mają duże znaczenie dla produkcji energii zimą. W warunkach klimatycznych Polski optymalny kąt nachylenia paneli wynosi zazwyczaj od około 30 do 40 stopni.
Takie ustawienie umożliwia lepsze wykorzystanie promieniowania słonecznego przy niskim położeniu słońca oraz sprzyja samooczyszczaniu modułów ze śniegu. Istotna jest również orientacja instalacji względem stron świata, która wpływa na całkowitą ilość energii docierającej do modułów.
Sposoby poprawy pracy instalacji fotowoltaicznej zimą
W okresie zimowym możliwe jest ograniczenie spadku produkcji energii poprzez odpowiednią eksploatację instalacji. Jednym z podstawowych działań jest utrzymanie powierzchni modułów w stanie umożliwiającym swobodny dostęp promieniowania słonecznego.
W niektórych przypadkach stosuje się ręczne usuwanie zalegającego śniegu z paneli. Zabieg ten powinien być wykonywany ostrożnie, aby nie doprowadzić do uszkodzenia powierzchni modułów.
Istotną rolę odgrywa także monitoring pracy instalacji. Systemy monitorujące pozwalają na bieżącą kontrolę produkcji energii oraz szybkie wykrycie ewentualnych spadków wydajności.
Znaczenie produkcji zimowej w bilansie rocznym instalacji
Choć produkcja energii z fotowoltaiki zimą jest znacznie niższa niż latem, nadal stanowi część rocznego bilansu energetycznego instalacji. W dobrze zaprojektowanym systemie największa nadwyżka energii produkowana jest w miesiącach o wysokim nasłonecznieniu.
Energia wytwarzana latem może pokrywać zwiększone zapotrzebowanie w innych okresach roku poprzez systemy rozliczeń energii lub magazyny energii. Dzięki temu instalacje fotowoltaiczne mogą znacząco ograniczyć roczne zużycie energii pochodzącej z sieci elektroenergetycznej.
FAQ – fotowoltaika zimą
Czy panele fotowoltaiczne działają w zimie?
Panele fotowoltaiczne produkują energię elektryczną przez cały rok, również w miesiącach zimowych. Warunkiem działania instalacji jest obecność promieniowania słonecznego docierającego do powierzchni modułów.
Produkcja energii w zimie jest jednak niższa niż w okresie letnim ze względu na krótszy dzień i mniejsze natężenie promieniowania słonecznego.
Czy panele fotowoltaiczne działają w pochmurne dni?
Moduły fotowoltaiczne mogą produkować energię także przy zachmurzeniu. W takich warunkach wykorzystywane jest promieniowanie rozproszone przenikające przez warstwę chmur.
Produkcja energii jest wówczas niższa niż przy pełnym nasłonecznieniu, jednak instalacja nadal pracuje.
Czy śnieg na panelach zatrzymuje produkcję prądu?
Jeżeli śnieg całkowicie przykrywa moduły fotowoltaiczne, produkcja energii zostaje tymczasowo ograniczona lub zatrzymana. W wielu przypadkach śnieg zsuwa się samoczynnie z powierzchni paneli dzięki ich nachyleniu.
Po odsłonięciu powierzchni modułów instalacja ponownie rozpoczyna produkcję energii.
Czy niska temperatura obniża wydajność paneli fotowoltaicznych?
Niska temperatura nie obniża wydajności paneli fotowoltaicznych. W wielu przypadkach chłodne warunki pracy sprzyjają nawet wyższej sprawności ogniw fotowoltaicznych.
Spadek produkcji energii zimą wynika głównie z mniejszej ilości promieniowania słonecznego, a nie z niskiej temperatury powietrza.
Ile energii produkuje fotowoltaika zimą?
W warunkach klimatycznych Polski produkcja energii w miesiącach zimowych jest znacznie niższa niż latem. W zależności od wielkości instalacji i warunków pogodowych zimowa produkcja może stanowić od kilku do kilkunastu procent rocznej generacji energii.
Dokładna wartość zależy od lokalizacji instalacji, orientacji modułów, kąta nachylenia oraz aktualnych warunków atmosferycznych.
Fotowoltaika? Z serwisem fotowoltaika-porownywarka.pl w mgnieniu oka porównasz oferty najlepszych instalatorów z Twojej okolicy. Polecamy!
