Kąt nachylenia paneli fotowoltaicznych - jaki ma wpływ na straty energii

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.

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:

• Kierunek ustawienia paneli fotowoltaicznych - południe czy wschód-zachód? Porównanie uzysków energii
• Jak działa instalacja fotowoltaiczna?
• Jak należy montować panele fotowoltaiczne?
• Projektowanie systemów fotowoltaicznych