Pierwszym skojarzeniem z produkcją prądu przez panele fotowoltaiczne jest słoneczny dzień w środku lata, bez dużego zachmurzenia. Skojarzenie to jest poprawne, ponieważ właśnie wtedy otrzymuje się największy uzysk energii z PV. A co z drugą połową roku? W tym artykule odpowiemy na pytanie, czy w okresie jesienno-zimowym fotowoltaika w ogóle działa i z jaką efektywnością.
Z tekstu dowiesz się:
- jak działa fotowoltaika w sezonie jesienno-zimowym,
- jakie jest zużycie energii zimą,
- co wybrać, ogniwa fotowoltaiczne czy panele słoneczne.
Kompletny system fotowoltaiczny to niemal samowystarczalne źródło energii dla domu. Czy jednak można mówić, że wydajność fotowoltaiki w zimie jest taka sama, jak w okresie letnim? Czy pompa ciepła i PV wystarczają do tego, aby zapewnić całorocznie komfort cieplny oraz ciepłą wodę? Tego dowiesz się z naszego artykułu!
Wydajność fotowoltaiki w zimie i jesienią
Przyjmuje się, że z jednego poprawnie zainstalowanego kWp instalacji uzyskujemy rocznie około 1000 kWh energii elektrycznej. Założenie to dotyczy całego roku w naszej strefie klimatycznej, a więc lata i zimy. Największy uzysk z fotowoltaiki oczywiście następuje w okresie wiosenno-letnim. Wynika to z kilku zmiennych. Jakich? Sprawdź:
- Pierwszą jest długość dnia. W okresie zimowym mamy najkrótszy okres pomiędzy wschodem, a zachodem słońca. Czas, w którym możemy produkować energię elektryczną jest ważnym elementem.
- Druga zmienna w okresie zimowym to występowanie dużo większej liczby dni z dużym zachmurzeniem, przez co uzysk jest zdecydowanie mniejszy. Nie oznacza to, że fotowoltaika nie pracuje w okresie jesienno-zimowym. W zależności od zachmurzenia, instalacja fotowoltaiczna o mocy 1kWp może wyprodukować do 30 kWh podczas zimowego miesiąca, czyli grudnia czy stycznia. Dla porównania, w okresie letnim jest to jednak aż 180 kWh.
- Trzecią zmienną jest również zaśnieżenie modułów. Moduł osłonięty śniegiem nie produkuje energii elektrycznej. Jest to element, którego staramy się uniknąć. Odpowiedni montaż pozwala na zsuwanie się śniegu. Śnieg może być również przeszkodą dla ekip montażowych. Długość dnia oraz trudne warunki atmosferyczne mogę wydłużyć proces montażu fotowoltaiki zimą.
Znając moc zainstalowanej instalacji, możemy oszacować jaki będzie przybliżony uzysk w danym miesiącu. Dla grudnia i stycznia będzie to 30 kWh, ale np. w lutym będzie to już dwa razy tyle z jednego kWp zamontowanej elektrowni. Fotowoltaika zimą działa, ale nieco mniej wydajnie.
Pompa ciepła i PV – zużycie energii zimą
Znamy możliwe uzyski energii z przydomowej elektrowni, jednak musimy zwrócić uwagę na zużycie tej energii w okresie zimowym. Z racji tego, że dzień jest krótszy, fotowoltaika pracuje krócej, a my dodatkowo korzystamy z większej ilości oświetlenia. Czas pracy żarówek jest dużo większy, jednak dla uproszczenia przyjmijmy jednakowe zużycie w każdym miesiącu.
W typowej 4-osobowej rodzinie zużywamy około 4000 kWh/rok na potrzeby bytowe. Daje to około 330 kWh na miesiąc. Analizując uzyski podane wyżej, w styczniu potrzebowalibyśmy około 10 kWp instalacji, aby pokryć to zapotrzebowanie. Mając tak dużą instalację, generujemy spore nadwyżki latem. Rozwiązaniem jest magazynowanie energii, oddawanie do sieci lub zwiększanie autokonsumpcji, szczególnie latem.
Największym zapotrzebowaniem na energię (niekoniecznie elektryczną) w okresie zimowym jest ogrzewanie. Natomiast najtańszym sposobem ogrzewania jest obecnie pompa ciepła lub kocioł gazowy. Teraz możemy przeanalizować, jak te źródła ciepła mogą być połączone z fotowoltaiką. Pompy ciepła Vaillant np. aroTHERM SPLIT dzięki funkcji PV-Ready, w momencie nadprodukcji energii uruchamiają urządzenie i podnoszą temperaturę w zasobniku ciepłej wody. Zwiększenie objętości zasobnika i ładowanie go w momencie nadwyżki jest lepszym rozwiązaniem, niż montaż podgrzewacza z grzałką elektryczną tylko do celów CWU.
Drugim krokiem może być podnoszenie temperatury bufora. Funkcja ta wykorzystywana jest tylko w momencie, gdy któryś z obiegów sygnalizuje zapotrzebowanie na grzanie. Montaż pompy ciepła w połączeniu z dużą instalacją fotowoltaiczną może prowadzić do bezkosztowego ogrzewania. Rozwiązanie to jest zalecane dla domów, w których mamy dużo miejsca na dachu na instalację o mocy przekraczającej nasze zużycie związane z celami bytowymi. W domach z mniejszą instalacją, gdzie nie mamy nadwyżki PV, dobrym rozwiązaniem będzie kocioł gazowy. Urządzenie to nie podnosi zużycia prądu, a całą nadwyżkę energii wyprodukowaną latem przekazujemy na zużycie prądu związane z celami bytowymi zimą.
Panele słoneczne czy fotowoltaiką zimą i nie tylko – co sprawdzi się lepiej?
Zarówno panele słoneczne, jak i ogniwa fotowoltaiczne korzystają z energii ze słońca. Jednak ich zasada działania jest zupełnie inna. W odróżnieniu od paneli słonecznych, fotowoltaika może działać zimą, ponieważ przetwarza energię słoneczną na prąd elektryczny, a nie energię cieplną. Paradoksalnie większą sprawność fotowoltaiki uzyskujemy przy niższych temperaturach zewnętrznych.
W kolektorach słonecznych, gdzie podgrzewany jest, glikol ważna jest temperatura zewnętrzna. Glikol stosowany w panelach słonecznych służy również przed zabezpieczaniem instalacji przed zamarzaniem czynnika. W fotowoltaice do dostarczania energii do budynku stosujemy przewody elektryczne, a nie rury z glikolem. Dlatego też fotowoltaika zimą będzie bardziej wydajna.
Montując fotowoltaikę, nie możemy patrzeć tylko na wybrany okres i jedną porę roku, jednak musimy patrzeć na całoroczny uzysk. Dobierając instalację, która pokryje 100% zapotrzebowania zimą, musimy zastanowić się, co zrobić z tą energią latem. Dodatkowo należy odpowiedzieć sobie na pytanie, czy w naszym przypadku warto instalować tak dużą instalację fotowoltaiczną hybrydową lub zwykłą, by pokrywała całe zapotrzebowanie zimą.