Kąt nachylenia paneli fotowoltaicznych - jaki ma wpływ na straty energii

2022-07-26 12:58
przedszkole z panelami fotowoltaicznymi i pompą ciepła
Autor: Christensen & Co Arkitekter Panele fotowoltaiczne i kolektory wspierane przez pompę ciepła zaspokajają z nadwyżką zapotrzebowanie przedszkola na energię

Kąt nachylenia modułów fotowoltaicznych wpływa bezpośrednio na ilość energii uzyskiwanej w ciągu roku. Padające na panele promieniowanie jest sumą składowych promieniowania bezpośredniego, rozproszonego oraz odbitego (od gruntu i innych obiektów).

Kąt nachylenia paneli a uzysk energii

Należy zaznaczyć, że nachylenie modułów fotowoltaicznych wpływa bezpośrednio na ilość energii uzyskiwanej w ciągu roku. Padające na moduł promieniowanie jest sumą składowych promieniowania bezpośredniego, rozproszonego oraz odbitego (od gruntu i innych obiektów). Największy udział stanowi promieniowanie bezpośrednie, najefektywniej wykorzystywane przez ogniwa, jeżeli kąt padania jest równy 90°.

Występuje on jednak tylko przez względnie krótki czas, aczkolwiek można zbliżyć się do najlepszego spożytkowania danych warunków przez zamontowanie paneli w optymalny sposób, różny w zależności od szerokości geograficznej.

W północnej części Polski optymalnym kątem będzie 40°, przy którym np. w Gdyni można uzyskać 972 kWh w ciągu roku pracy. Na południu zaś, np. w Łodzi, wyniesie 39°, a szacowana produkcja wzrośnie do 998,5 kWh. W przypadku Krakowa nachylenie zmniejsza się o kolejny stopień, a produkcja rośnie do 1006 kWh/rok.

Zmniejszający się kąt i rosnący uzysk są związane z kątem padania promieni słonecznych na dany teren i liczbą godzin słonecznych w ciągu roku. Zmienność ta, zależna od szerokości geograficznej, powinna być wzięta pod uwagę przy planowaniu rozmieszczenia instalacji fotowoltaicznej na gruncie lub na płaskim dachu w wielu rzędach.

Aby uniknąć niepotrzebnego zacienienia, należy dobrze wyliczyć odstępy pomiędzy kolejnymi rzędami. W tym celu niezbędne jest określenie kąta padania promieni słońca dla najkrótszego dnia w roku.

W Polsce wynosi on pomiędzy 11,5 a 19,5° (przykładowo wymagana odległość między rzędami paneli dla Gdyni i Krakowa może różnić się o ponad 1 m). Przy montażu instalacji fotowoltaicznej na dachu istniejącego budynku o konkretnym kącie nachylenia należy sprawdzić, czy warto zastosować konstrukcję korygującą kąt do optymalnego, czy pozostać przy obecnym.

Obliczenie kąta nachylenia paneli fotowoltaicznych

Warto zaznaczyć, że nawet różnica 20° względem optymalnego kąta generuje straty w produkcji energii nieprzekraczające 4,5%. Dopiero przy 30° strata rośnie do wartości dwucyfrowej.

Zobaczmy, przykład obliczeń straty w produkcji energii względem optymalnego kąta nachylenia (40°). Przykład obliczeń zrobiony jest dla Gdyni.

Kąt nachylenia [°] Produkcja z 1 kWp [kWh/rok] Strata [kWh/rok] Strata [%]
0 805 166,79 17,16
5 843,18 128,61 13,23
10 876,69 95,1 9,79
15 905,47 66,32 6,82
20 929,08 42,71 4,39
25 947,49 24,3 2,50
30 960,74 11,05 1,14
35 968,9 2,89 0,30
40 971,79 0 0
45 969,27 2,52 0,26
50 961,12 10,67 1,10
55 947,54 24,25 2,50
60 928,63 43,16 4,44
65 904,52 67,27 6,92
70 874,9 96,89 9,97
75 839,97 131,82 13,56
80 800,06 171,73 17,67

Oczywiście trzeba dążyć do optymalnego ustawienia instalacji, jednak odchylenie nawet o kilkanaście stopni nie będzie miało istotnego wpływu na wielkość produkcji energii elektrycznej.

W praktyce na dachach o kącie pochylenia od 15 do 60° zazwyczaj nie wykonuje się dodatkowych konstrukcji. Przykładowo dla dachu o kącie nachylenia 15° zastosowanie konstrukcji, która zwiększy nachylenie instalacji fotowoltaicznej do 40°, pozwoli na wzrost uzyskiwanej energii w ciągu roku o ok. 66 kWh na każdy 1 kWp mocy instalowanej, czyli dla systemu 5 kWp – ok. 330 kWh/rok.

Przy obecnych warunkach rozliczania energii w formie bilansowania to kwota ok. 170 zł. Biorąc pod uwagę koszt dodatkowej konstrukcji oraz opinii wytrzymałościowej dachu (standardowo nie przewiduje się sił podrywających, które będą występować w tym przypadku), takie rozwiązanie nie jest ekonomicznie uzasadnione.

Warto dodać, że ze względu na czynniki atmosferyczne (opady deszczu czy śniegu) zakłada się minimalną wartość pochylenia instalacji równą 3°, ponieważ przy mniejszych wartościach istnieje ryzyko wnikania wody w mikroszczeliny, która po ewentualnym zamarznięciu mogłaby powodować uszkodzenia.

Może zainteresuje Cię także:

Czy artykuł był przydatny?
Przykro nam, że artykuł nie spełnił twoich oczekiwań.
Podziel się opinią
Grupa ZPR Media sprzeciwia się głoszeniu opinii noszących znamiona mowy nienawiści przepełnionych pogardą czy agresją. Jeśli widzisz komentarz, który jest hejtem, powiadom nas o tym, klikając zgłoś. Więcej w REGULAMINIE
Czytaj więcej