Czy ogniwa fotowoltaiczne działają w pochmurne dni?

Ogniwa fotowoltaiczne wytwarzają większość energii elektrycznej w bezchmurne dni z dużą ilością słońca. Niemniej, w pochmurne dni panele PV również produkują energię elektryczną, jednak nieco mniej niż w bezchmurne. 

Pojedyncze pochmurne dni nie są tak istotne jak łączna ilość godzin słonecznych w ciągu roku

Zastanawiając się w jaki sposób ogniwa fotowoltaiczne mogą pomóc oszczędzać na rachunkach za energię elektryczną, powinno wziąć się pod uwagę ilość promieniowania słonecznego, które dociera na przestrzeni dwunastu miesięcy, zamiast analizować poszczególne dni. Operator sieci elektroenergetycznej (np. Energa lub PGE) uwzględni w rozliczeniach roczną produkcję z Twojej instalacji fotowoltaicznej – na fakturach będziesz otrzymywać informację zarówno o ilości energii elektrycznej wysłanej do sieci jak i z niej pobranej.

Planując montaż paneli fotowoltaicznych nie powinno się budować instalacji, która wyprodukuje więcej energii elektrycznej niż można wykorzystać w skali roku. Taka nadwyżka niestety przepadnie.

Instalacja fotowoltaiczna: sprawność latem i zimą – porównanie

Ilość energii elektrycznej, jaką uzyskujemy z instalacji fotowoltaicznej jest mierzona w kilowatogodzinach [kWh]. Źródłem solarnej energii elektrycznej jest słońce i czym więcej promieniowania słonecznego pada na panele fotowoltaiczne, tym więcej można go przekształcić w prąd do wykorzystania w domu czy w firmie. Jednak słońce zmienia swoje położenie na niebie w ciągu dnia oraz na przestrzeni roku co powoduje iż oświetla dach z panelami solarnymi z różną siłą oraz z różnej wysokości. Do tego dochodzi pogoda, która bywa zmienna i w sposób oczywisty wpływa na uzyski z instalacji fotowoltaicznej.

Uzyski energii elektrycznej z instalacji fotowoltaicznej

Poniższe wykresy prezentują produkcję energii elektrycznej z instalacji fotowoltaicznych na przestrzeni roku dla Gdańska oraz Krakowa, podane w kilowatogodzinach [kWh] uzyskane z kilowat pika [kWp] (źródło: Photovoltaic Geographical Information System).

Jak widać na przykładach powyżej, instalacja fotowoltaiczna o mocy 1 kWp w Gdańsku wyprodukuje 1.120 kWh, natomiast taka sama instalacja zamontowana w Krakowie wyprodukuje 1.000 kWh.

Średniej wielkości instalacja PV ma moc 4 kWp. Dla takiej instalacji zamontowanej w Gdańsku, produkcja energii elektrycznej wynosi:

Ilość prądu wytworzonego w poszczególnych miesiącach wynosi:

- styczeń: 109 kWh
- luty: 200 kWh
- marzec: 405 kWh
- kwiecień: 574 kWh
- maj: 604 kWh
- czerwiec: 577 kWh
- lipiec: 548 kWh
- sierpień: 533 kWh
- wrzesień: 440 kWh
- październik: 295 kWh
- listopad: 122 kWh
- grudzień: 90,5 kWh

 

Powody różnych wielkości produkcji prądu z instalacji fotowoltaicznej pomiędzy latem a zimą

Wielkość uzysków z instalacji PV zależy w głównej mierze od dwóch czynników:

1. ilość energii słonecznej, która dociera do paneli fotowoltaicznych, oraz

2. ilość energii słonecznej, jaka może zostać przekształcona w energię elektryczną.

Promieniowanie słoneczne całkowite latem i zimą

Promieniowanie całkowite to ta część promieniowania słonecznego, która dociera do powierzchni ziemi. Składa się ono z promieniowania bezpośredniego oraz promieniowania rozproszonego. Promieniowanie bezpośrednie dociera, jak nazwa wskazuje bezpośrednio do ziemi, natomiast promieniowanie rozproszone, to takie, które ulega odbiciu lub załamaniu (np. w chmurach lub kroplach wody). Gdy w ciągu dnia niebo jest zasłonięte chmurami, światło na powierzchni ziemi jest prawie w całości promieniowaniem rozproszonym. Średniorocznie, połowa promieniowania całkowitego pochodzi z promieniowania bezpośredniego a połowa z rozproszonego.

Natężenie promieniowania słonecznego mierzymy przy pomocy pirometru, a jego jednostką jest wat na metr kwadrat [W/m²].

Do granicy atmosfery ziemi dociera ze słońca natężenie promieniowania słonecznego o wartości 1366 W/m². Natomiast na skutek pochłaniania i rozpraszania w atmosferze, do powierzchni ziemi dociera jedynie część tego promieniowania, która w Polsce waha się zazwyczaj w przedziale 100 – 800 W/m². Maksymalnie w bezchmurne dni, natężenie promieniowania słonecznego może osiągnąć 1.000 W/m².

Jeżeli pomnożymy natężenie promieniowania słonecznego przez liczbę godzin, kiedy słońce w danym miejscu świeci, uzyskamy parametr zwany nasłonecznieniem. Dla Polski wynosi on pomiędzy 900 a 1.200 kWh/m². Nasłonecznienie to natężenie promieniowania słonecznego (którego wartość ulega ciągłym zmianom) pomnożone przez liczbę godzin, kiedy świeci słońce. Jednak wartości średnie pomiędzy latem a zimą podlegają silnym wahaniom. Mówimy tutaj o stosunku 3 do 1 pomiędzy nasłonecznieniem latem a zimą.

Największe nasłonecznienie występuje od maja do września, jednak również w miesiącach zimowych od października do kwietnia, nasłonecznienie uzyskuje niezłe wartości. Wynosi ono w tym czasie pomiędzy 350 a 400 kWh/m². Okres zimowy odpowiada za ok. 34% nasłonecznienia.

Tyle energii dociera do paneli fotowoltaicznych. Jednak ilość prądu wytworzona przez instalację fotowoltaiczną zależy od:

- kierunku ułożenia paneli fotowoltaicznych względem słońca,

- kąta nachylenia paneli fotowoltaicznych, który najczęściej wynika z kąta nachylenia dachu,

- ewentualnego zacienienia pochodzącego od sąsiednich budynków czy obiektów na dachu (np. komin).

dlatego proporcje w ilości nasłonecznienia pomiędzy latem a zimą różnią się od proporcji produkcji prądu z instalacji fotowoltaicznej (pokazanej w tabelce na początku artykułu).