Panele fotowoltaiczne – kiedy jest najwyższa produkcja prądu?

Prosumenci, zwłaszcza przedsiębiorcy, którzy oczekują od fotowoltaiki dużej stopy zwroty, bardzo często zastanawiają się, kiedy mogą spodziewać się najwyższej produkcji prądu. W dużej mierze zależy to od pory roku oraz od pogody. Dowiedz się, kiedy fotowoltaika działa najsprawniej  i na co zwrócić największą uwagę. 

Co wpływa na produkcję prądu przez panele fotowoltaiczne?

System PV przekształca światło słoneczne w energię elektryczną, co jest możliwe dzięki zjawisku fotowoltaicznemu. Polega ono na tym, że fotony (cząsteczki światła) uderzają w powierzchnię paneli, wykonanych z materiałów półprzewodnikowych, takich jak krzem. Uderzenia te wybijają elektrony z atomów, co generuje przepływ prądu elektrycznego. Ta czysta i odnawialna forma energii jest coraz częściej wykorzystywana zarówno w domach, jak i w przedsiębiorstwach, przyczyniając się do zmniejszenia emisji gazów cieplarnianych i obniżenia rachunków za prąd.

Produkcja prądu przez panele fotowoltaiczne zależy od wielu czynników, które można podzielić na kilka głównych kategorii:

• Nasłonecznienie

Panele fotowoltaiczne przekształcają światło słoneczne w energię elektryczną, więc ilość dostępnego światła jest bardzo ważna. Najlepsze warunki panują w miejscach o dużym nasłonecznieniu i minimalnym zachmurzeniu. W Polsce najlepsze warunki słoneczne występują w miesiącach letnich, zwłaszcza od maja do sierpnia. W tym okresie, panele mogą osiągać swoją maksymalną wydajność, co przekłada się na najwyższą produkcję energii w ciągu roku.

• Kąt nachylenia i orientacja paneli

Optymalny kąt nachylenia paneli fotowoltaicznych to około 30-40 stopni, co pozwala na maksymalne wykorzystanie promieni słonecznych przez cały rok. Skierowane na południe produkują najwięcej energii, gdyż otrzymują najwięcej bezpośredniego światła słonecznego. Z powodzeniem stosuje się też montaż w orientacji wschód-zachód. Nieprawidłowe podłączenie, zarówno pod względem kąta nachylenia, jak i orientacji, może znacząco obniżyć efektywność instalacji.

• Warunki atmosferyczne

Zachmurzenie, opady deszczu czy śniegu mogą znacząco obniżyć wydajność paneli, ponieważ redukują ilość światła docierającego do powierzchni ogniw fotowoltaicznych. Mgła i zanieczyszczenia powietrza również mogą wpływać negatywnie na ilość produkowanej energii. W takich warunkach panele produkują jej mniej, co jest szczególnie zauważalne w okresach długotrwałej niepogody.

• Temperatura

Paradoksalnie, zbyt wysokie i zbyt niskie temperatury mogą obniżyć wydajność paneli. Optymalna temperatura dla pracy paneli to około 25°C. Przy wyższych dochodzi do spadku napięcia wyjściowego, co zmniejsza ich efektywność. Dlatego, chociaż lato jest okresem najwyższego nasłonecznienia, duże upały mogą negatywnie wpływać na wydajność instalacji.

• Czystość paneli

Zanieczyszczenia, kurz i liście mogą zasłaniać powierzchnię paneli, co zmniejsza ich zdolność do absorpcji światła słonecznego. Kąt nachylenia modułów powoduje, że w dużej mierze zanieczyszczenia spływają z nich samoczynnie, tym niemniej okresowe czyszczenie i konserwacja są niezbędne do utrzymania wysokiej produkcji energii. Zaniedbanie tego aspektu może prowadzić do znacznych strat w produkcji energii, nawet jeśli inne warunki są optymalne.

Ile prądu statystycznie produkują panele fotowoltaiczne?

Standardowa instalacja fotowoltaiczna o mocy 1 kWp (kilowat szczytowy) w Polsce może wyprodukować średnio około 950-1050 kWh rocznie. W firmach, gdzie zużycie energii jest większe, systemy fotowoltaiczne często mają moc od 20 kWp do 100 kWp lub więcej. Taka instalacja może więc wyprodukować od 9 500 kWh do nawet 105 000 kWh rocznie, w zależności od warunków lokalnych i technologii użytej w modułach.

Wydajność paneli fotowoltaicznych może różnić się w zależności od zastosowanej technologii. Najpopularniejsze typy paneli to monokrystaliczne i polikrystaliczne, a także cienkowarstwowe. Każdy z nich ma swoje specyficzne cechy i różne poziomy wydajności.

Panele monokrystaliczne

Panele monokrystaliczne są wykonane z pojedynczego kryształu krzemu, co sprawia, że mają wyższą sprawność i wydajność w porównaniu do innych typów. Średnia sprawność paneli monokrystalicznych wynosi od 18% do 22%. Oznacza to, że na każdy metr kwadratowy panelu, można uzyskać od 180 do 220 W mocy. Dla instalacji o mocy 1 kWp, taka wydajność przekłada się na roczną produkcję energii wynoszącą około 1000-1050 kWh, co jest wynikiem optymalnym w polskich warunkach nasłonecznienia.

Panele polikrystaliczne

Panele polikrystaliczne są wykonane z wielu kryształów krzemu, co czyni je mniej wydajnymi, ale także tańszymi w produkcji. Sprawność paneli polikrystalicznych wynosi od 15% do 17%. W praktyce oznacza to, że na każdy metr kwadratowy panelu uzyskuje się od 150 do 170 W mocy. Instalacja o mocy 1 kWp z panelami polikrystalicznymi może produkować od 950 do 1000 kWh rocznie.

Panele cienkowarstwowe

Panele cienkowarstwowe, choć mniej popularne, oferują pewne korzyści w specyficznych zastosowaniach. Ich sprawność wynosi około 10% do 12%, co jest znacznie mniej w porównaniu z panelami krystalicznymi. Na każdy metr kwadratowy takiego panelu uzyskuje się od 100 do 120 W mocy. W Polsce, instalacja o mocy 1 kWp z panelami cienkowarstwowymi może produkować około 850-900 kWh rocznie.

Jak wynika z powyższych wyliczeń, panele monokrystaliczne są najwydajniejsze, co przekłada się na wyższą produkcję energii w porównaniu do paneli polikrystalicznych i cienkowarstwowych. Mimo wyższych kosztów początkowych, ich długoterminowa efektywność może sprawić, że będą bardziej opłacalne, zwłaszcza w miejscach o ograniczonej powierzchni do instalacji.

Nowoczesne systemy fotowoltaiczne często są wyposażone w magazyny energii, które pozwalają na przechowywanie nadwyżki wyprodukowanej energii i wykorzystanie jej w okresach mniejszego nasłonecznienia. Dzięki temu możliwe jest lepsze zarządzanie energią i uniezależnienie się od zewnętrznych dostawców prądu. Przykładowo, firma z instalacją o mocy 50 kWp i magazynem energii może lepiej wykorzystać wyprodukowaną energię, nawet gdy produkcja w zimie spada.

Ile prądu wytwarzają panele fotowoltaiczne zimą?

Zimą, ze względu na krótsze dni, mniejszą ilość światła słonecznego oraz częstsze zachmurzenie, panele fotowoltaiczne wytwarzają mniej energii. Produkcja może wówczas spaść nawet do 10-20% produkcji letniej. Mimo to, instalacje fotowoltaiczne są nadal opłacalne, zwłaszcza jeśli są wyposażone w magazyny energii, które pozwalają przechowywać nadwyżki wyprodukowanej energii z miesięcy letnich.

Głównym winowajcą gorszych wyników fotowoltaiki w zimie są krótsze dni. Oznaczają one mniej godzin dostępnego światła słonecznego każdego dnia. W najkrótsze dni roku, w grudniu i styczniu, długość dnia może wynosić tylko około 8 godzin, podczas gdy latem może to być nawet 16 godzin. Oprócz tego zimą problem wynika również z:

• mniejszego nasłonecznienia – kąt padania promieni słonecznych jest mniejszy, co wpływa na niższą efektywność paneli;
• częstszego zachmurzenia – w dni pochmurne ilość produkowanej energii może być zredukowana nawet o 90% w porównaniu do dni słonecznych;
• zanieczyszczeń w postaci śniegu i brudu, które mogą zasłaniać powierzchnię paneli fotowoltaicznych, co dodatkowo ogranicza ich wydajność. 

Porównanie produkcji energii latem i zimą

Załóżmy, że standardowa instalacja fotowoltaiczna o mocy 10 kWp w Polsce produkuje około 10 000 kWh rocznie. Rozkład produkcji energii w różnych porach roku może wyglądać następująco:

Lato (maj-sierpień): 60% rocznej produkcji

10 000 kWh * 0.60 = 6 000 kWh (1 500 kWh miesięcznie)

Zima (listopad-luty): 15% rocznej produkcji

10 000 kWh * 0.15 = 1 500 kWh (375 kWh miesięcznie)

Wniosek:

W okresie letnim instalacja fotowoltaiczna produkuje średnio 1 500 kWh miesięcznie, co stanowi około 60% całkowitej rocznej produkcji. W miesiącach zimowych, produkcja spada aż do 375 kWh miesięcznie, co stanowi jedynie 15% rocznej produkcji.

Aby zwiększyć efektywność paneli zimą, warto przede wszystkim zadbać o czystość fotowoltaiki. Należy regularnie czyścić panele z opadów atmosferycznych, śniegu oraz brudu (popiołu) powstającego na skutek spalania opału w kotłach grzewczych starego typu. 

W zwiększeniu wydajności instalacji PV zimą pomóc może również wybór odpowiednich paneli. Modele monokrystaliczne, które mają wyższą wydajność w warunkach słabego nasłonecznienia, mogą być lepszym wyborem dla regionów o surowym klimacie. Ich lepsza sprawność w warunkach niskiej intensywności światła pozwala na wyższą produkcję energii w zimowych miesiącach.

Dodatkowo można wyposażyć się w magazyn energii, który pozwala na przechowywanie nadwyżek wyprodukowanej energii z miesięcy letnich i jej wykorzystanie w okresach mniejszego nasłonecznienia. Dzięki niemu można zminimalizować wpływ sezonowych wahań w produkcji energii.

Czy latem panele fotowoltaiczne wytwarzają najwięcej prądu?

Latem, ze względu na długie dni i dużą ilość światła słonecznego, panele fotowoltaiczne rzeczywiście produkują najwięcej energii. Szacuje się, że w miesiącach letnich mogą one wyprodukować nawet do 70% rocznej energii. W Polsce najlepsze warunki dla produkcji energii słonecznej występują od maja do sierpnia, kiedy dni są najdłuższe, a nasłonecznienie jest najintensywniejsze.

W okresie letnim produkcja energii jest wyższa z dwóch powodów:

• Dłuższe dni

W lecie dni są najdłuższe, co oznacza więcej godzin światła słonecznego dostępnych każdego dnia. Więcej światła słonecznego przekłada się na więcej energii, którą mogą wytworzyć panele fotowoltaiczne.

• Intensywne nasłonecznienie

Słońce jest wyżej na niebie, co oznacza, że promienie słoneczne padają bardziej prostopadle do powierzchni ziemi, co zwiększa ilość energii docierającej do paneli. W rezultacie, panele fotowoltaiczne mogą pracować z maksymalną wydajnością przez dłuższy czas w ciągu dnia.

Równocześnie pojawiają się czynniki, które zmniejszą produkcję energii przez system PV. Do najważniejszych z nich należą m.in.:

• Zachmurzenie i opady

Chociaż lato jest zazwyczaj okresem dużego nasłonecznienia, mogą występować dni z intensywnym zachmurzeniem lub opadami deszczu. Wówczas produkcja energii może być znacząco niższa, ponieważ chmury blokują promienie słoneczne, zmniejszając ilość światła docierającego do paneli.

• Burze i gwałtowne zmiany pogody

Latem często występują burze, które nie tylko przynoszą zachmurzenie, ale również mogą uszkadzać instalacje fotowoltaiczne. Grad, silny wiatr i uderzenia piorunów mogą powodować mechaniczne uszkodzenia paneli i całego systemu.

• Wysokie temperatury i upały

Paradoksalnie, zbyt wysokie temperatury mogą obniżyć wydajność paneli fotowoltaicznych. Optymalny dla pracy paneli zakres wynosi około 25°C. Kiedy temperatura otoczenia wzrasta powyżej tego poziomu, efektywność konwersji światła w energię elektryczną spada. Powoduje ona również wzrost rezystancji w półprzewodnikach, co prowadzi do spadku napięcia wyjściowego i mniejszej produkcji energii.

W czasie lata najważniejsza jest ochrona fotowoltaiki przed nadmiernym przegrzaniem. Dlatego należy zapewnić systemowi odpowiednią wentylację, dbając o zachowanie swobodnego przepływu powietrza w przestrzeni między dachem a paneli. W skrajnych przypadkach można zainstalować systemy chłodzenia, takie jak wentylatory lub zraszacze wodne, aby obniżyć temperaturę paneli. Jednakże, są to rozwiązania kosztowne i stosowane raczej w dużych instalacjach przemysłowych.

Najlepsze okresy dla fotowoltaiki

Najlepszym okresem do instalacji fotowoltaiki jest wczesna wiosna lub jesień, kiedy warunki atmosferyczne są stabilne, a nasłonecznienie jest wystarczająco wysokie, aby rozpocząć produkcję energii. Unikanie ekstremalnych temperatur i warunków pogodowych może pomóc w szybkim osiągnięciu pełnej wydajności systemu.

Najlepsze miesiące do produkcji prądu:

• Wiosna (marzec - maj)

Długość dnia: Z każdym tygodniem dni stają się coraz dłuższe, co zwiększa ilość dostępnego światła słonecznego.

Temperatury: Wiosenne temperatury są optymalne dla wydajności paneli, zwykle oscylują wokół 15-25°C.

Nasłonecznienie: Mniej zachmurzenia i większa ilość słonecznych dni sprzyjają wysokiej produkcji energii.

• Lato (czerwiec - sierpień)

Długość dnia: Najdłuższe dni w roku zapewniają maksymalną ilość godzin nasłonecznienia.

Intensywność promieniowania: Największa intensywność promieniowania słonecznego, co przekłada się na najwyższą produkcję energii.

Wydajność: Latem można wyprodukować nawet do 70% rocznej energii. W tym okresie, panele fotowoltaiczne pracują na pełnych obrotach.

• Jesień (wrzesień - październik)

Stabilność warunków atmosferycznych: Jesienne warunki są stabilne, z umiarkowaną ilością słonecznych dni i temperaturami sprzyjającymi pracy paneli.

Przygotowanie na zimę: Wczesna jesień to dobry czas na maksymalne wykorzystanie pozostałego nasłonecznienia przed okresem zimowym.

Załóż fotowoltaikę w swojej firmie już dzisiaj razem z Solum Service! Działamy na rynku energii odnawialnej od wielu lat, oferując usługi z zakresu projektowania, doboru, montażu i serwisu fotowoltaiki, magazynów energii, pomp ciepła i ładowarek samochodowych.