Czy fotowoltaika boi się zimy?

Panele fotowoltaiczne działają zimą z mniejszą wydajnością. Ma na to wpływ kilka czynników:

• krótkie zimowe dni,
• mniejszy kąt padania promieni słonecznych,
• niższe natężenie światła słonecznego,
• ewentualne opady śniegu i marznącego deszczu,
• pokrywa śnieżna zalegająca na panelach.

Wszystko to powoduje, że zimą przydomowe instalacje produkują zdecydowanie mniej prądu. Czy jest to zatem opłacalna inwestycja, biorąc pod uwagę, ile kosztuje fotowoltaika?

W Polsce, w zależności od szerokości geograficznej, najkrótszy dzień w roku trwa około 8 godzin i jest krótszy od najdłuższego dnia w roku o niemal dokładnie 9 godzin.

Jaki wpływ na wydajność paneli mają opady śniegu?

Zacznijmy od tego, jak działa fotowoltaika? Do generowania prądu w ogniwach fotowoltaicznych potrzebne jest światło. Niska temperatura o ile nie uszkodzi samych ogniw, nie ma negatywnego wpływu na produkcję prądu. Wręcz przeciwnie, ogniwa lubią chłód i to w gorące, letnie dni zaczynają tracić wydajność.

Problemem może być natomiast warstwa śniegu zalegająca na powierzchni instalacji. Mimo tego fachowcy nie zalecają odśnieżania paneli. Jeśli opady nie były zbyt intensywne, wystarczy niewielki fragment modułu wolnego od śniegu, żeby zaczął się proces powolnego samoczynnego odśnieżania. Pokryte śniegiem elementy instalacji zostają odłączone przez sterowniki, a produkowany przez nie prąd zamienia się w ciepło.

W ten sposób między szybą panelu a zalegającym śniegiem tworzy się cieniutka warstewka wody, sprzyjająca osuwaniu się pokrywy śnieżnej. Oczywiście im większy kąt nachylenia dachu, tym szybciej śnieg zsunie się z powierzchni instalacji. Typowy dla większości domów w Polsce kąt połaci dachowych wynoszący zwykle od 30 st. do 45 st. bardzo to ułatwia.

Warto zwrócić uwagę, że często panele fotowoltaiczne są częścią dachu, która najszybciej jest wolna od śniegu.

Warstwa cienkiego lodu, tworząca się na panelach wskutek marznącego deszczu lub mżawki, też nie stanowi istotnej przeszkody dla promieni słonecznych. Lód co prawda ogranicza wydajność modułów, ale nie powstrzymuje produkcji prądu. Niestety warstwa lodu pokrywająca panele może sprzyjać utrzymywaniu się na nich pokrywy śnieżnej. Z pomocą przychodzi tu nowoczesna technologia. Szyby zabezpieczające panele pokrywa się powłoką hydrofobową, która odpycha wodę, utrudnia to tworzenie się lodu i przyspiesza zsuwanie pokrywy śnieżnej.

Czym charakteryzują się panele dwustronne i jakie przynoszą korzyści zimą?

Za skrzącą się w zimowym słońcu biel pokrywy śnieżnej, odpowiedzialne jest jej wysokie albedo, czyli stosunek ilości światła, jakie zostanie przez nią odbite do ilości światła, które na padło na jej powierzchnię. Właśnie świeży śnieg ma jeden z najwyższych współczynników albedo sięgający 75%-95%. Oznacza to, że odbija on nawet do 95% promieniowania słonecznego które padło na jego powierzchnię.

W takich warunkach widoczne są zalety instalacji PV wyposażonych w panele bifacjalne, czyli dwustronne. Mogą one wykorzystać światło odbite od jasnego podłoża, a śnieg bardzo temu sprzyja. Wolnostojące instalacje bifacjalne czasem celowo umieszcza się na podłożu z białego żwiru lub piasku, tak żeby wykorzystywały przez cały rok światło odbite od jego powierzchni. Zimą dolna strona takiego panelu będzie wykorzystywać do produkcji prądu światło odbite od śniegu.

Nowoczesne instalacje fotowoltaiczne, niezależnie od swojego typu, będą pracować całkiem dobrze w coraz łagodniejszych warunkach polskich zim.

Problemem mogłyby się okazać bardzo intensywne, wielodniowe opady śniegu, ale w większości kraju takie zjawiska w ostatnich latach są wręcz niespotykane. Gdyby jednak do nich doszło, nie należy się ich przesadnie obawiać, wskazują na to badania przeprowadzone w Kanadzie.

W trakcie pięcioletnich badań przeprowadzonych na Uniwersytecie Technicznym Północnej Alberty w Edmonton udało się ustalić, że zalegający śnieg jest odpowiedzialny za utratę około 3% produkcji prądu przez instalację fotowoltaiczną.

Wszystko to w surowych, śnieżnych warunkach kontynentalnego klimatu Północnej Alberty. Co ważne, te same badania wskazują, że optymalnym kątem, dla narażonych na opady śniegu paneli, jest 45 stopni. Taki kąt nachylenia dachu jest powszechnie spotykany, zwłaszcza w górzystych rejonach Polski.

Czy śnieg może podnieść wydajność instalacji fotowoltaicznej?

Wielu ekspertów wskazuje na dobroczynny wpływ niewielkich opadów śniegu na wydajność paneli, ponieważ sprzyjają one oczyszczeniu ich powierzchni przed okresem wiosennym.

Jeśli z jakiegoś powodu musimy odśnieżyć instalację, należy to zrobić możliwie delikatnie. Nie możemy  używać metalowych narzędzi, które trwale mogłyby uszkodzić szybę zabezpieczającą ogniwa. Najlepiej nadaje się do tego zwykła szczotka.

Zatem jeśli nie będziemy mieli do czynienia z nadzwyczajnymi opadami śniegu, przydomowa instalacja PV również zimą będzie produkować prąd. Oczywiście ilość dostarczanej energii nie może się równać z wydajnością w szczytowym okresie roku.

Według statystyk, jakie podaje strona pvcalc.pl, maksimum produkcji prądu z fotowoltaiki w Polsce przypada na maj i lipiec. W zależności od konkretnych warunków pogodowych możemy oczekiwać produkcji sięgającej 15%-20% tego maksimum w grudniu i styczniu, ale już do 30% w lutym. A zatem koszty fotowoltaiki będą się powoli amortyzować także zimą.

Widać tu wyraźny wpływ dłuższych dni i lepszego nasłonecznienia, mimo często niższych temperatur. Trzeba pamiętać, że w naszym kraju mrozom zwykle towarzyszą układy wyżowe, przynoszące właśnie rozpogodzenia i słońce, którego światło jest niezbędne do działania paneli.

Jak widać, nowoczesne instalacje fotowoltaiczne nie muszą obawiać się zimy. Co więcej,  również w tym okresie  przyniosą ulgę naszym portfelom, produkując cenne kilowatogodziny. Jest to szczególnie ważne, w sytuacji gdy kolejne wzrosty cen prądu są praktycznie nieuniknione.