Pompy ciepła i fotowoltaika w firmach a duże mrozy – czy działają wtedy poprawnie?

Jak co roku z nastaniem zimy, część użytkowników systemów OZE, zwłaszcza pomp ciepła, narzeka na pracę swoich urządzeń. Jak jednak jest naprawdę z tego typu sytuacjami? Czy dotyczą one wszystkich typów urządzeń? A jak sam mróz wpływa na fotowoltaikę i panele słoneczne? Odpowiedzi na te pytania znajdziesz w niniejszym artykule. 

Fotowoltaika w firmie a niskie temperatury

Wbrew obiegowym opiniom, niskie temperatury nie tylko nie szkodzą panelom fotowoltaicznym, ale wręcz mogą poprawiać ich wydajność. W firmach korzystających z instalacji PV chłodniejszy klimat może oznaczać lepsze uzyski energetyczne, pod warunkiem że towarzyszy mu odpowiednie nasłonecznienie.

Jak działa fotowoltaika w niskich temperaturach?

Panele fotowoltaiczne generują energię elektryczną poprzez przekształcanie światła słonecznego w prąd stały. Ich sprawność zależy głównie od intensywności promieniowania, a nie temperatury powietrza. Co więcej, zjawisko fizyczne zwane współczynnikiem temperaturowym powoduje, że wraz ze spadkiem temperatury poprawia się wydajność modułów. Dla większości paneli krzemowych współczynnik ten wynosi około -0,3 do -0,5% na każdy stopień powyżej 25°C. Oznacza to, że w mroźne, ale słoneczne dni, ogniwa mogą produkować więcej energii niż w upalne lato.

Standardowe panele fotowoltaiczne są projektowane do pracy w szerokim zakresie temperatur, zazwyczaj od -40°C do +85°C. Niskie same w sobie nie stanowią zagrożenia dla ich działania, o ile instalacja została poprawnie zamontowana i nie ma wad konstrukcyjnych.

Wpływ mrozu na uzyski energii i komponenty systemu PV

• Wydajność paneli

W mroźne dni ogniwa mogą działać z większą efektywnością niż w lecie, jednak krótszy czas nasłonecznienia zimą ogranicza całkowitą ilość wyprodukowanej energii.

• Oblodzenie i śnieg

Warstwa lodu lub śniegu na panelach może zmniejszyć uzyski, jednak dobrze nachylone instalacje fotowoltaiczne pozwalają na naturalne zsuwanie się zalegających opadów atmosferycznych. Warto także stosować odpowiednie systemy monitoringu i ewentualnie usuwać zalegający śnieg mechanicznie.

• Wpływ na falownik i okablowanie

Falowniki i inne komponenty systemu PV są przystosowane do pracy w ujemnych temperaturach, choć w ekstremalnym mrozie ich wydajność może nieznacznie spadać. Dobrze zabezpieczone okablowanie minimalizuje ryzyko problemów wynikających z naprężeń termicznych.

Co to wszystko oznacza dla firm?

Dla przedsiębiorstw korzystających z fotowoltaiki oznacza to, że ich instalacje będą działać efektywnie nawet w zimie, choć produkcja energii będzie uzależniona od warunków nasłonecznienia. Dlatego warto zadbać o regularne monitorowanie stanu paneli i systematyczne czyszczenie ich powierzchni w razie intensywnych opadów śniegu. Przedsiębiorstwa o dużych potrzebach energetycznych mogą również rozważyć magazynowanie energii, aby optymalizować jej wykorzystanie w miesiącach o niższej produkcji.

Jak przygotować instalacje fotowoltaiczne na mróz?

Instalacje fotowoltaiczne są projektowane tak, aby wytrzymać trudne warunki atmosferyczne, w tym niskie temperatury i opady śniegu. W większości przypadków nie wymagają specjalnych przygotowań przed zimą, jednak odpowiednie działania konserwacyjne mogą zapobiec ewentualnym problemom i zapewnić ich maksymalną wydajność.

Czy trzeba przygotowywać instalację PV na duży mróz?

Z technicznego punktu widzenia nowoczesne instalacje PV nie wymagają dodatkowego zabezpieczania przed mrozem. Panele fotowoltaiczne są odporne na niskie temperatury, a ich wydajność może nawet wzrosnąć podczas chłodniejszych dni. Kluczowe elementy, takie jak falowniki czy okablowanie, są również przystosowane do pracy w zimowych warunkach.

Jednak mróz, opady śniegu i oblodzenie mogą wpływać na funkcjonowanie systemu, dlatego warto podjąć kilka działań zapobiegawczych.

Jak przygotować instalację PV na zimę?

1. Sprawdzenie konstrukcji montażowej

• Upewnij się, że stelaż i mocowania paneli są stabilne i odporne na obciążenie śniegiem.
• Zwróć uwagę na ewentualne oznaki korozji lub poluzowane elementy montażowe.

2. Kontrola okablowania i połączeń

• Sprawdź, czy kable są dobrze zabezpieczone przed wilgocią i uszkodzeniami mechanicznymi.
• Upewnij się, że żadne przewody nie są luźne – naprężenia wynikające ze zmian temperatur mogą prowadzić do mikrouszkodzeń.
• Warto zastosować osłony na przewody, jeśli znajdują się one w miejscach narażonych na działanie czynników atmosferycznych.

3. Weryfikacja działania falownika

• Falowniki zwykle są instalowane w miejscach osłoniętych przed warunkami atmosferycznymi, jednak warto sprawdzić, czy nie są narażone na bezpośrednie działanie mrozu.
• Jeśli falownik znajduje się na zewnątrz, należy upewnić się, że ma odpowiednią wentylację i ochronę przed wilgocią.
• Warto monitorować jego pracę w mroźne dni – gwałtowne spadki napięcia mogą sygnalizować problem.

4. Usunięcie zanieczyszczeń i sprawdzenie powierzchni paneli

• Przed zimą warto oczyścić moduły z kurzu i liści, które mogłyby utrudniać produkcję energii.
• Sprawdź, czy na powierzchni paneli nie ma pęknięć ani uszkodzeń mechanicznych – w niskich temperaturach mogą się one powiększać.

5. Monitorowanie i reagowanie na śnieg oraz oblodzenie

• W większości przypadków śnieg naturalnie zsuwa się z paneli, ale przy intensywnych opadach może się na nich gromadzić.
• Warto rozważyć zakup specjalnych szczotek do bezpiecznego usuwania śniegu z modułów – nie należy stosować ostrych narzędzi ani polewać ich gorącą wodą.
• Można również zainstalować systemy grzewcze lub powłoki antyoblodzeniowe, ale są to rozwiązania kosztowne i rzadko konieczne.

Przy wielkopowierzchniowych instalacjach fotowoltaicznych fachową pomoc oferują specjalistyczne ekipy, które zajmują się czyszczeniem i kontrolami fotowoltaiki. Tego typu prace mogą wykonać również eksperci odpowiedzialni za pierwotny montaż modułów (o ile tego typu zapis znajduje się w umowie gwarancyjnej).

Pompy ciepła – czy działają wtedy poprawnie?

Pompy ciepła są coraz częściej stosowane w firmach jako ekologiczne i oszczędne źródło ogrzewania. Jednak wiele osób zastanawia się, czy ich wydajność pozostaje na wysokim poziomie także w czasie mrozów. Odpowiedź zależy od rodzaju pompy ciepła oraz jej parametrów technicznych.

Czy pompy ciepła działają dobrze w niskich temperaturach?

Tak, pompy ciepła są zaprojektowane do pracy nawet w ujemnych temperaturach, jednak ich wydajność zależy od rodzaju urządzenia oraz warunków atmosferycznych. Największe wyzwanie stanowią ekstremalne mrozy, zwłaszcza dla pomp powietrznych, które pozyskują ciepło z zewnętrznego powietrza.

Dla lepszego zrozumienia warto wprowadzić pojęcie COP (Coefficient of Performance), czyli współczynnika efektywności. Określa on, ile jednostek ciepła (w kWh) pompa wytwarza z każdej jednostki energii elektrycznej. Przykładowo, jeśli COP wynosi 4, oznacza to, że z 1 kWh prądu pompa generuje 4 kWh ciepła. Jednak COP maleje wraz ze spadkiem temperatury zewnętrznej.

Które rodzaje pomp mogą mieć problemy podczas mrozu?

• Pompy ciepła powietrze-woda

Ten typ urządzenia pobiera ciepło z powietrza i przekazują je do instalacji grzewczej budynku. W temperaturach poniżej -15°C do -25°C (w zależności od modelu) sprawność tych pomp zaczyna znacząco spadać. Powietrze zawiera coraz mniej energii cieplnej, co wymusza intensywniejszą pracę, a czasami uruchomienie grzałki elektrycznej (co zwiększa pobór prądu). 

Schemat takiego działania można wytłumaczyć w oparciu o obrazowe porównanie. Wyobraź sobie, że próbujesz ogrzać ręce, dmuchając na nie powietrzem. Jeśli jest chłodno (np. 5°C), ciepło dłoni szybko przenika do otoczenia, ale nadal czujesz ich temperaturę. Natomiast gdy temperatura spada do -20°C, powietrze jest tak zimne, że zamiast ogrzać ręce, jeszcze bardziej je wychładza. Podobnie działa pompa ciepła powietrze-woda w silnym mrozie – trudno jej „wydobyć” ciepło z lodowatego powietrza.

Typowe objawy tego typu problemu obejmują m.in. dłuższe cykle pracy, spadek temperatury w budynku mimo włączonego ogrzewania, wzrost zużycia prądu, możliwe cykliczne rozmrażanie parownika, co powoduje krótkie przerwy

• Pompy ciepła gruntowe (solanka-woda)

Pobierają ciepło z gruntu, który jest bardziej stabilnym źródłem energii. Temperatura ziemi poniżej 1,5 metra utrzymuje się na poziomie ok. 5–8°C nawet w zimie, dlatego zwykle działają bez zakłóceń. Jednakże przy utrzymujących się długo mrozach może dojść do nadmiernego wychłodzenia gruntu. To z kolei obniża efektywność pomp i objawia się poprzez stopniowy spadek temperatury w obiegu solanki czy nieznacznie wyższe zużycie prądu.

• Pompy ciepła woda-woda

Pompy tego typu pobierają energię cieplną z wód gruntowych, które nawet w zimie mają temperaturę ok. 8–12°C. W czasie mrozu problemy z nimi prawie nie występuje, o ile ujęcie wody jest odpowiednio dobrane i posiada stabilny poziom wód gruntowych. 

Jak rozpoznać, że pompa ciepła ma problem z mrozem?

Istnieje kilka ogólnych objawów, jakie może dawać pompa ciepła w momencie, gdy jej praca jest zaburzona przez niską temperaturę. Oto najważniejsze z nich:

• dłuższa praca urządzenia – jeśli działa niemal bez przerwy, może to oznaczać, że pompie trudno osiągnąć zadaną temperaturę;
• wzrost rachunków za prąd – włączenie dodatkowej grzałki elektrycznej może znacząco zwiększyć zużycie energii;
• spadek temperatury w budynku – jeśli mimo pracy pompy temperatura w pomieszczeniach jest niższa niż oczekiwana, warto sprawdzić, czy urządzenie działa prawidłowo.

Podzespoły elektryczne w fotowoltaice – liczy się jakość

Instalacje fotowoltaiczne i pompy ciepła to zaawansowane systemy, których wydajność zależy nie tylko od warunków atmosferycznych, ale także od jakości komponentów. Niskie temperatury mogą wpływać na niektóre podzespoły, dlatego warto wybierać sprawdzone, odporne na mróz elementy, które zapewnią stabilną pracę przez cały rok.

Czy jakość podzespołów ma wpływ na działanie w niskich temperaturach?

Tak, jakość podzespołów elektrycznych ma kluczowe znaczenie dla trwałości i niezawodności instalacji w mroźnych warunkach. Wysokiej klasy komponenty są testowane w szerokim zakresie temperatur i posiadają certyfikaty potwierdzające ich odporność na ekstremalne warunki atmosferyczne.

Podczas zimy instalacje PV i pompy ciepła narażone są na:

• ekstremalne spadki temperatury (np. -20°C, a w niektórych regionach nawet -30°C);
• wilgoć i kondensację pary wodnej, które mogą prowadzić do korozji i awarii;
• obciążenie śniegiem i lodem, które mogą wpływać na integralność mechaniczną komponentów.

Które komponenty są szczególnie wrażliwe na niskie temperatury?

• Falowniki (inwertery)

Falownik to jeden z najwrażliwszych elementów systemu PV. Pracuje w określonym zakresie (najczęściej od -25°C do +60°C). Jeśli temperatura spadnie poniżej minimalnego progu, urządzenie może działać mniej efektywnie lub nawet wyłączyć się dla ochrony. Oprócz tego wewnętrzna elektronika falownika może ulec awarii wskutek skraplania się wilgoci, szczególnie przy nagłych zmianach temperatury.

O inwerter można zadbać na kilka sposobów, zabezpieczając go przed skutkami mroźnej zimy. Przede wszystkim należy zamontować go w dobrze wentylowanym, ale osłoniętym miejscu (np. wewnątrz budynku lub w specjalnej obudowie ochronnej). Dobrze również postawić na model z wysoką odpornością na mróz (marki premium często oferują urządzenia o lepszej izolacji i zabezpieczeniach). W reagowaniu na pierwsze objawy nietypowej lub pogorszonej pracy mogą pomóc cykliczne testy. Jeśli możesz, postaraj się regularnie sprawdzać wskaźniki pracy falownika. Nagły spadek efektywności może sygnalizować problem z temperaturą lub wilgocią.

• Panele fotowoltaiczne 

Moduły są odporne na niskie temperatury, ale słabej jakości modele mogą pękać pod wpływem obciążenia śniegiem lub rozszerzalności cieplnej materiałów. W tanich produktach często występują tzw. mikropęknięcia (tiny cracks), które nie są widoczne gołym okiem, ale z czasem obniżają wydajność całego systemu. 

Aby unikać większości problemów z panelami zimą, warto wybierać modele z hartowanego szkła i certyfikatami odporności na obciążenie śniegiem (np. IEC 61215). Jeśli to możliwe, możesz wykonywać cykliczne kontrole modułów. Najlepiej w tym celu używać kamery termowizyjnej, która pozwala na wykrywanie mikropęknięć. Ważne jest również utrzymanie optymalnego kąta nachylenia – dzięki temu śnieg będzie się naturalnie zsuwał, nie zalegając na ich powierzchni.

• Okablowanie i złącza

Pod wpływem niskich temperatur plastikowe osłony kabli mogą sztywnieć i pękać, prowadząc do ryzyka zwarcia lub spadku wydajności. Z kolei niskiej jakości złącza mogą korodować lub zamarzać, co powoduje problemy z przewodzeniem prądu. Dlatego podczas projektowania fotowoltaiki, stawiaj na przewody z elastyczną, odporną na mróz izolacją (np. XLPE – polietylen usieciowany, odporny na temperatury od -40°C do +90°C). Na bieżąco kontroluj styki i złącza, zwłaszcza przed nadejściem zimy lub okresowych mrozów (luźne połączenia mogą być narażone na szron i korozję). W miarę możliwości postaraj się o dobrą ochronę przewodów przed bezpośrednim kontaktem ze śniegiem i wodą (np. prowadzenie ich w peszlach ochronnych).

• Sprężarki i wymienniki ciepła w pompach ciepła

Sprężarka to bardzo ważny element pompy ciepła, który w ekstremalnym mrozie może mieć trudności z osiągnięciem optymalnych parametrów pracy. Z kolei wymiennik ciepła w modelach powietrznych może zamarzać, jeśli system odszraniania nie działa prawidłowo. 

Aby zapobiec tego typu sytuacjom, wybieraj urządzenia z funkcją automatycznego odszraniania i z czynnikiem chłodniczym przystosowanym do niskich temperatur (np. R32 lub R290). Pamiętaj również o regularnej konserwacji i czyszczeniu samego wymiennika, gdyż zanieczyszczone lamele mogą utrudniać odszranianie. W czasie trwania mrozów upewnij się, że odpływ kondensatu nie jest zablokowany lodem – zamarznięta woda może uszkodzić urządzenie.

W celu minimalizowania potencjalnych problemów do minimum, najlepszym możliwym rozwiązaniem jest korzystanie z pomocy sprawdzonych ekip montażowych. Tylko one będą w stanie zaprojektować instalację OZE – włącznie z pompami ciepła i modułami słonecznymi przy wykorzystaniu najlepszych na rynku modeli i podzespołów elektrycznych. Oprócz tego duże znaczenie mają cykliczne przeglądy oraz regularne czyszczenie. Jeśli masz niewielką instalację fotowoltaiczną, możesz wykonać te prace samodzielnie. Jeżeli jednak Twój system jest rozbudowany i obejmuje wiele urządzeń, postaw na firmy zewnętrzne. 

Zapewnij działanie swojej fotowoltaiki dzięki solidnej instalacji

Nie bój się zimy i wyposaż się w komponenty do systemu OZE, które zniosą każdy mróz! Najlepsze z nich pomoże wybrać Ci Solum Service – doświadczony partner przedsiębiorców, którzy chcą zacząć czerpać energię prosto ze słońca. Na potrzeby naszych Klientów tworzymy autorskie projekty systemowe, uwzględniające indywidualne potrzeby oraz najlepszy na rynku sprzęt. Dzięki nam stworzysz dobrze działającą instalację fotowoltaiczną, która pozwoli Ci na zmniejszenie kosztów operacyjnych i wydatków na prąd niezależnie od pory roku.