Wpływ chmur na wydajność paneli fotowoltaicznych

Fotowoltaika jest doskonałą inwestycją naszych środków. Niezależnie, czy kuszą nas oszczędności w zużyciu energii elektrycznej, redukcja zanieczyszczenia czy niezależność energetyczna, instalacja przydomowej mikroinstalacji fotowoltaicznej zawsze jest dobrym pomysłem.

Ogniwa fotowoltaiczne – ile produkują energii

Ogniwa fotowoltaiczne, z których składają się panele PV, konwertują światło – promieniowanie słoneczne – na prąd elektryczny. To, ile prądu wytwarzać będzie nasza farma fotowoltaiczna, zależne jest od tego, ile światła padać będzie na nasze moduły. Moc nominalna, podawana przez producenta modułów fotowoltaicznych, mierzona jest dla warunków standardowych (STC) – 1000 W/m2 w temperaturze 25°C. Realnie uzyskiwana moc zależy od tego, ile rzeczywiście padać będzie na instalację fotowoltaiczną słońca.

Średnią intensywność światła słonecznego w naszym regionie można oszacować, korzystając z mapy nasłonecznienia Polski, która dostarczana jest przez Instytut Meteorologii i Gospodarki Wodnej (IMGW). Mapa ta podaje – w watach na metr kwadratowy – wartości nasłonecznienia:

• Całkowite promieniowanie słoneczne na powierzchnię poziomą.
• Bezpośrednie promieniowanie słoneczne na powierzchnię prostopadłą.
• Bezpośrednie promieniowanie słoneczne na powierzchnię poziomą.

Z mapy uzyskać można różne dane statystyczne, między innymi:

• Maksimum i minimum w wieloleciu
• Średnią roczną i wieloletnią
• Odchylenie standardowe oraz anomalie

Korzystając z tych danych specjaliści dobierają wielkość instalacji fotowoltaicznej do zapotrzebowania na energię w domu. Dzięki temu zagwarantować można, że przez cały rok, instalacja fotowoltaiczna dostarczać będzie dostateczną ilość prądu.

Wpływ zacienienia na produkcje prądu z fotowoltaiki

Chmury wpływają na panele słoneczne. Ilość energii, jaką mogą wytworzyć panele słoneczne, jest bezpośrednio zależna od poziomu światła, które otrzymują. W pełnym, jasnym świetle panele słoneczne otrzymują maksymalne poziomy promieniowania. W tych „szczytowych” godzinach nasłonecznienia panele słoneczne będą wytwarzać maksymalną ilość energii elektrycznej. Ile dokładnie sprawdzić można, korzystając z mapy nasłonecznienia Polski.

Kiedy chmury zasłaniają słońce, nasłonecznienie spada. Nie powoduje to jednak wyłączenia produkcji energii. Jeśli pomimo chmur jest wystarczająco dużo światła, panele słoneczne powinny działać z mniej więcej połową swojej pełnej mocy. Poważniejsze zachmurzenie dodatkowo ograniczy działanie instalacji fotowoltaicznej. Ostatecznie, przy dużym zachmurzeniu, panele słoneczne będą wytwarzać bardzo mało użytecznej energii.

Jednak wpływ chmur na panel słoneczny może być również zaskakująco dobry. Wydawać może się niewiarygodne, ale panele słoneczne wygenerować mogą również maksymalną moc szczytową podczas pochmurnej pogody! Gdy słońce pojawi się pomiędzy chmurami, panele słoneczne będą w optymalnej sytuacji do pracy – oprócz bezpośredniego światła słonecznego, dotrze do nich dodatkowe, rozproszone światło, które odbija się od chmur. Niższa temperatura, niż w przypadku bezpośredniego silnego światła też przyczynia się do optymalnych warunków pracy. W ten sposób uzyskać można więcej energii elektrycznej niż w bezchmurny dzień. Może to spowodować uzyskanie nawet 50% więcej energii elektrycznej, niż w bezchmurny, słoneczny dzień. Ogólnie o wpływie zacienienia na fotowoltaikę pisaliśmy tutaj.

Jak radzić sobie z chmurami przy fotowoltaice

Polska, jak widać na udostępnianej przez IMGW mapie nasłonecznienia, nie jest najbardziej słonecznym miejscem na świecie. Istnieją jednak sposoby na sprostanie wyzwaniom związanym z chmurami.

• Jeśli chmury występują najczęściej po południu, ale poranki są bezchmurne, należy skierować panele słoneczne lekko na wschód.
• Należy upewnić się, że system akumulatorowy (magazyn energii), ma odpowiednią pojemność, aby zmagazynować dostatecznie dużo energii elektrycznej na czas, gdy niebo jest zachmurzone. Zamiast tego oczywiście można zostać prosumentem i korzystać z sieci energetycznej i opustów, zamiast lokalnego magazynu energii.
• Inwerter, pracujący w systemie, musi mieć odpowiednio wysoką moc znamionową – dobraną z zapasem, względem mocy szczytowej, aby móc wykorzystać moment, gdy słońce odbija się od chmur, a ilość światła słonecznego docierającego do paneli wzrasta. O doborze inwertera do instalacji pisaliśmy tutaj.