Wydajność domowej elektrowni, a co za tym idzie również czas zwrotu z inwestycji, zależy nie tylko od jakości podzespołów i poprawnego montażu modułów. Arcyważną kwestią jest ustawienie paneli fotowoltaicznych, zarówno kąta nachylenia, jak i kierunku padania słońca. Oba parametry mają kluczowe znaczenie dla działania instalacji na dachu, jak i na gruncie. Sprawdźmy zatem, jakie są wytyczne do optymalnego ustawienia paneli fotowoltaicznych.
Jak ustawić panele fotowoltaiczne na gruncie lub dachu? Zapytaj fachowca
Kwestia optymalnego ustawienia paneli na dachu lub konstrukcji gruntowej to odpowiedzialność wykonawcy, a nie prosumenta. Firma zajmująca się zawodowo projektowaniem i budowaniem przydomowych elektrowni słonecznych powinna przeprowadzić audyt techniczny i wskazać optymalny kąt nachylenia paneli fotowoltaicznych, uwzględniając czynniki wpływające na ten parametr: zapotrzebowanie na energię w ciągu roku, szerokość geograficzną, na której stoi budynek, oraz techniczne i przestrzenne ograniczenia montażu. Innymi słowy, rzetelne podejście do kwestii konfiguracji paneli może oznaczać, że mamy do czynienia z wykonawcą godnym zaufania, natomiast schematyczne postępowanie będzie zdradzało niedoświadczonych (lub niekompetentnych) realizatorów.
Pod jakim kątem ustawić panele fotowoltaiczne?
Szukając odpowiedzi na pytanie zadane w tytule tego akapitu, musimy wrócić do podstaw geografii. Ziemia wędruje wokół słońca, obracając się dodatkowo wokół własnej osi. Promienie słońca padają zatem na różne miejsca na Ziemi pod różnymi kątami. Inaczej ta kwestia wygląda w RPA, inaczej w Brazylii, a jeszcze inaczej na północy Szwecji. Nawet w naszym kraju, którego rozciągłość południkowa (649 km = 5°50) w skali globu nie jest duża, możemy zaobserwować drobne różnice w kwestii ustawienia paneli. Za optymalny kąt ustawienia paneli fotowoltaicznych względem słońca w południowej Polsce uznaje się 30° – 35°, zaś w Polsce północnej 35° – 40°. Zachowanie tych wartości oferuje najlepszy uzysk energii na przestrzeni czterech pór roku, w czasie których zmienia się stopień nasłonecznienia poszczególnych części naszej planety.
Zły kąt ustawienia paneli fotowoltaicznych oznacza straty energii
A co jeśli pytanie, pod jakim kątem ustawić panele fotowoltaiczne doczekało się niepoprawnej odpowiedzi, albo inwestor celowo zdecydował się na inny kąt? W takim wypadku instalacja nie będzie pracowała optymalnie, czyli wyprodukuje mniej energii niż oferują jej możliwości technologiczne. Przełoży się to na wyższe rachunki (za kupno brakującej porcji energii z sieci) oraz przedłuży czas zwrotu z inwestycji w fotowoltaikę. O jakich stratach zatem mówimy? Odchylenie od optymalnego kąta o 10⁰ oznacza stratę na wydajności instalacji o ok. 1,1%. Jeżeli błąd będzie rzędu 30⁰, to strata będzie wynosiła ok. 9,8%.
Kierunek ustawienia paneli fotowoltaicznych
Oprócz kąta nachylenia istotne jest również kierunek ustawienia modułów PV. Optymalne warunki energetyczne ma orientacja paneli na południe. W tym układzie ekspozycja na promienie słoneczne jest najdłuższa – praktycznie przez cały dzień z największym uzyskiem w środku dnia. Orientacja paneli na południe to tzw. złoty standard fotowoltaiki, czyli rozwiązanie optymalne, w którym falownik może osiągnąć 100% mocy nominalnej.
Skierowanie modułów PV na południe nie zawsze jest możliwe. Większe pole do popisu w tej materii dają instalacje gruntowe lub dachy płaskie, w których stelaż z panelami można zorientować praktycznie w dowolnym kierunku. Niestety, w wielu przypadkach instalacja PV jest montowana na dachu istniejącego budynku, którego orientacja jest niezmienna. Nie oznacza to, że montaż modułów w stronę inną niż południe jest nieopłacalny. Panele ustawione na południowy wschód lub południowy zachód mogą generować ok. 60-80% mocy systemu ustawionego idealnie na południe. Taka inwestycja wciąż jest opłacalna, a jej koszty są mniejsze niż oszczędności na rachunkach za prąd. Inna sprawa, że straty na nieoptymalnej orientacji modułów można rekompensować, dodając dodatkowe panele, tak by sumarycznie instalacja produkowała rocznie taką ilość kWh, która zaspokoi potrzeby gospodarstwa domowego.
Ustawienie paneli fotowoltaicznych – północ i wschód-zachód
Jedynym przykładem sytuacji, w którym budowa fotowoltaiki mija się z celem, jest orientacja dachu domu na północ. Wtedy uzysk energii będzie niewielki, a czas zwrotu z inwestycji bardzo długi.
Ciekawie prezentuje się za to instalacja wschód-zachód, czyli podłączone szeregowo dwa niezależnie działające łańcuchy modułów, ułożone na dwóch różnych połaciach dachu. W tym rozwiązaniu najwięcej energii wytwarza się rano i wieczorem, a więc wtedy, gdy domownicy tradycyjnie zgłaszają największe zapotrzebowanie na energię. System ułożenia paneli wschód-zachód sumarycznie nie wygeneruje więc tyle prądu co instalacja nakierowana na południe, ale jest korzystniejszy z punktu widzenia autokonsumpcji.
Optymalne ustawienie paneli fotowoltaicznych to kwestia projektu
Sposobem na najbardziej wydajne ustawienie paneli PV jest ujęcie instalacji już w projekcie powstającego domu. Jeżeli jesteś dopiero na etapie projektowania budynku i wiesz, że chcesz korzystać z dobrodziejstw fotowoltaiki, pamiętaj o odpowiedniej orientacji budynku i nachyleniu dachu. Nie każdy ma jednak taki komfort działania – większość przypadków dotyczy bowiem już istniejących budowli. W tej sytuacji w sukurs przychodzą stelaże z panelami na gruncie, które nie ingerują w poszycie dachowe, a dodatkowo mogą być zorientowane w najbardziej „wydajną stronę”. Innym wariantem korzystania z fotowoltaiki w przypadku, gdy dach domu jest zorientowany na północ lub nie nadaje się do montażu paneli, jest wiata fotowoltaiczna. Carport jest bardzo praktycznym, niedrogim i elastycznym rozwiązaniem, które daje spore możliwości jeśli chodzi o wybór kierunku ustawienia paneli fotowoltaicznych.