Podejmując decyzję o założeniu własnej, przydomowej instalacji fotowoltaicznej, należy wziąć pod uwagę pewien istotny czynnik, który determinuje to, jaką moc finalną osiągnie nasza instalacja. Owym czynnikiem jest insolacja, czyli nasłonecznienie przypadające na daną powierzchnię. Aby określić, jakie nasłonecznienie przypada na dany punkt, należy wziąć pod uwagę nie tylko całkowitą ilość dostępnego światła, ale również takie czynniki jak zachmurzenie, pozycja słońca, długość dnia itp., co przekłada się na ilość tzw. godzin szczytu. W tym artykule wyjaśniamy, co oznacza ten termin oraz pokażemy, jak ilość padającego światła słonecznego różni się w poszczególnych regionach Polski.
To prawda, że panele słoneczne produkują energię elektryczną przez cały dzień. Ich sprawność jest jednak największa, gdy promienie słoneczne padają bezpośrednio na powierzchnię modułów. Mówimy wtedy o promieniowaniu „bezpośrednim”, które różni się od promieniowania „rozproszonego” tym, że promienie słoneczne nie zostają rozproszone przez cząsteczki w atmosferze.
Kiedy najwięcej promieniowania bezpośredniego dociera do naszej instalacji i czy ilość padającego światła będzie wszędzie taka sama?
Czym są „godziny szczytu”?
W fotowoltaice godziny szczytu to czas, w którym na danym terenie jest najwięcej bezpośredniego światła słonecznego, które jest dostatecznie silne, aby zoptymalizować ilość produkowanej przez panele energii. Godziny szczytu to najprościej mówiąc czas, w którym promieniowanie jest najsilniejsze, a panele generują największą ilość energii.
Każda godzina szczytu zapewnia modułom dość promieniowania słonecznego, aby wytworzyć 1,000 watów energii z każdego metra kwadratowego modułu. W ciągu słonecznego dnia tylko kilka godzin jest w stanie zapewnić taką ilość energii – te właśnie godziny nazywane są godzinami szczytu.
To, o jakiej porze dnia przypadają godziny szczytu, zależy nie tylko od lokalizacji budynku, ale również od miejsca zamontowania instalacji, kąta nachylenia paneli i azymutu (położenia względem wschodu i zachodu). Czas, w którym pada najwięcej światła z jednej strony budynku, jest inny niż ilość światła padającego po jego drugiej stronie, gdzie może występować większe zacienienie.
Przeczytaj także: Czy fotowoltaika działa zimą?
Pojęcie godzin szczytu odnosi się więc do intensywności padającego na moduły bezpośredniego promieniowania słonecznego, a nie do pory dnia, w której akurat świeci słońce. Im słońce jest wyżej na niebie, tym więcej jest godzin szczytu i właśnie z tego powodu to latem można spodziewać się największej wydajności instalacji. Znaczenie ma również położenie budynku względem równika, stąd w krajach południowych przydomowe instalacje generują więcej energii niż w krajach wysuniętych na północ.
W wielu strefach klimatycznych godziny szczytu przypadają około południa, kiedy słońce jest najwyżej. Kiedy zaś słońce zbliża się ku horyzontowi, promienie słoneczne muszą przebić się przez więcej warstw atmosfery, dlatego zanim dotrą do powierzchni modułów nie są już tak silne. Mowa wtedy o promieniowaniu „rozproszonym”.
Czym godziny szczytu różnią się od zwykłego promieniowania słonecznego?
Panele fotowoltaiczne generują energię nawet poza godzinami szczytu, pod warunkiem, że na niebie świeci słońce. Dzieje się tak, gdyż każda ilość światła słonecznego jest źródłem energii przetwarzanej przez ogniwa słoneczne.
Bezpośrednie światło dostarcza jednak więcej mocy, dlatego też to podczas godzin szczytu moduły są najwydajniejsze.
Oznacza to, że ekspozycja południowa jest optymalna dla instalacji fotowoltaicznej, gdyż ogniwa są wtedy wyeksponowane na promieniowania bezpośredniego – nie oznacza to jednak, że panele przestają zupełnie pracować w godzinach, kiedy promieniowanie słoneczne jest słabsze. Po prostu ich wydajność wówczas spada.
Ilu godzin szczytowych potrzebuje instalacja fotowoltaiczna?
Im więcej bezpośredniego światła, tym więcej energii generuje instalacja. W idealnych warunkach panele powinny być eksponowane na bezpośrednie światło każdego dnia przez 24 godziny na dobę. Niestety, słońce nie zatrzymuje się w jednym punkcie, chmury stale wędrują po niebie oraz istnieją takie zjawiska jak wschód i zachód słońca.
Pytanie powinno więc brzmieć: ilu godzin szczytowych potrzeba, aby instalacja fotowoltaiczna była opłacalna?
Aby na nie odpowiedzieć, przytoczymy pewne wartości liczbowe. W Polsce średnie roczne zużycie energii w przeciętnym domu wynosi około 2,500 kWh, co daje 6,8 zużytych kWh w ciągu dnia.
Wiemy już, że podczas jednej godziny szczytu panel słoneczny powinien teoretycznie wygenerować 1,000 watów na m2. Pamiętajmy jednak, że panele fotowoltaiczne nigdy nie osiągają stu procent wydajności. Każdy moduł oznaczany jest więc wartością nominalną dla standardowych warunków atmosferycznych STC (Standard Test Conditions), która wskazuje na rzeczywistą ilość energii, jaką moduł jest w stanie wygenerować w ciągu jednej godziny szczytu.
Załóżmy, że panel o parametrach przedstawionych powyżej pracuje w optymalnych dla niego warunkach STC. W tej chwili jest on w stanie wyprodukować 270 watów energii w ciągu godziny szczytu. Aby wytworzyć jedną kWh potrzebne będą cztery takie panele, chcąc więc uzyskać moc 6,8 kW potrzeba ich 28.
Zanim zaczniesz obliczać, ile paneli potrzebujesz, pamiętaj, że jest wiele innych czynników wpływających na to, ile ostatecznie otrzymasz energii. Należy do nich kąt nachylenia dachu, rzeczywista wydajność paneli oraz drzewa i budynki w okolicy, które blokują dostęp do światła słonecznego.
Generalnie rzecz ujmując, każdy punkt, na który przypadają cztery godziny szczytu, jest odpowiedni do zainstalowania modułów, gdyż wtedy mamy pewność, że uzyskamy wystarczającą ilość energii. Przy mniejszym nasłonecznieniu wciąż można zdecydować się na instalację fotowoltaiczną, nie będzie ona jednak tak samo opłacalna.
Kolejny ważnym czynnikiem jest cena energii elektrycznej w twoim rejonie oraz opomiarowanie netto. I tak mieszkańcy terenów, na których światła słonecznego jest mało, ale gdzie opomiarowanie netto jest wysokie, na instalacji fotowoltaicznej oszczędzają więcej, niż osoby zamieszkujące wysoko nasłonecznione tereny, na których nie obowiązuje opomiarowanie netto, a energia elektryczna z sieci jest tania.
Ilu godzin szczytu możemy spodziewać się w konkretnych rejonach Polski?
Powszechnie panującą opinią jest, iż Polska to kraj raczej ponury, w którym dni słonecznych nie jest za wiele. Nie do końca jest to prawda, gdyż nawet zimą, kiedy słońca rzeczywiście jest mniej, promieniowanie słoneczne jest na tyle silne, aby instalacja fotowoltaiczna pokryła nawet połowę zapotrzebowania na prąd.
Warto wiedzieć, że nie w każdy regionie Polski słońce świeci tak samo. Są miejsca bardziej i mniej nasłonecznione, co obrazuje poniższa mapa:
Z mapy wynika, że to mieszkańcom Rzeszowa, Tarnowa czy Lublina najbardziej opłaca się zainwestować w instalację fotowoltaiczną, gdyż to tam przypada najwięcej godzin szczytu. Najciemniej zaś jest np. w Szczecinie, ale nawet w miejscach o niskim nasłonecznieniu odpowiednio dobrana i właściwie zamontowana instalacja bez problemu zaspokoi zapotrzebowanie na prąd domowników. Warto pamiętać, że na to, jak wydajna jest nasza instalacja, wpływa również wiele innych czynników, np. poziom zanieczyszczenia powietrza.
Podsumowując, na terenie całej Polski przypada dość godzin szczytu, aby instalacja fotowoltaiczna generowała optymalną ilość energii. Przed podjęciem ostatecznej decyzji o montażu ogniw warto jednak rozważyć wszystkie czynniki wpływające na efektywność instalacji i upewnić się, czy rzeczywiście jest to odpowiednie rozwiązanie dla Twojego budynku.
Grafika:
Źródło:
 |
Autor artykułu:
Planergia |
Planergia to zespół doświadczonych konsultantów i analityków posiadających duże doświadczenie w pozyskiwaniu finansowania ze środków pomocowych UE oraz opracowywaniu dokumentów strategicznych. Kilkaset projektów o wartości ponad 1,5 mld zł to nasza wizytówka.
Planergia to także dopracowane eko-kampanie, akcje edukacyjne i informacyjne, które planujemy, organizujemy, realizujemy i skutecznie promujemy.
