Ile prądu wyprodukuje elektrownia fotowoltaiczna w lato i zimie?
LMVGroup Często można usłyszeć, że w Polsce Słońca to za wiele nie ma i cóż takie panele naprodukują. Właściwie więc ile prądu wyprodukuje elektrownia fotowoltaiczna. Na to pytanie odpowiemy na podstawie tak symulacji, jak i rzeczywistych wyników testowanej instalacji fotowoltaicznej.
Jak ustawić panele fotowoltaiczne
Zysk energetyczny instalacji fotowoltaicznych jest uzależniony przede wszystkim od orientacji i nachylenia paneli oraz ewentualnego zacienienia paneli fotowoltaicznych i niekorzystnego horyzontu (szczególnie w górach lub miastach). W naszych warunkach geograficznych optymalne (pod kątem średniorocznego zysku energetycznego) jest oczywiście ustawienie paneli fotowoltaicznych na południe i nachylenie ich pod kątem 30-40 stopni. Zaznaczyć tu jednak należy, że inne niż optymalne ustawienie nie jest dyskwalifikujące i wciąż może się opłacać. Ba, w niektórych przypadkach układy fotowoltaiczne typu wschód-zachód mają nawet przewagę nad układami południowymi.
1000 kwh z 1 kWp
Wśród fachowców powszechnie panuje pogląd, że z 1 kWp mocy zainstalowanej w panelach fotowoltaicznych (w naszych warunkach klimatycznych) można rocznie uzyskać ok. 1000 kWh. Jest to generalnie prawdziwe stwierdzenie. Istotne ograniczenie w zysku energetycznym może spowodować zacienienie. Ale o tym napiszemy w osobnym artykule. Zysk energetyczny jest oczywiście rozłożony w czasie. Znacząco wyższy jest w miesiącach letnich (ze względu na długość dnia), grudzień i styczeń natomiast są miesiącami, w których produkcja energii jest najniższa.
Symulacja pracy elektrowni fotowoltaicznej
Dla naszej testowej elektrowni przeprowadziliśmy symulację pracy. Do jej budowy zastosowaliśmy 3 moduły o mocy 260 Wp każdy oraz falownik o mocy znamionowej 0,7 kW. Jak łatwo policzyć łączna moc naszej instalacji fotowoltaicznej wynosi 0,78 kWp. Ze względu na usytuowanie i konstrukcję budynku panele nie są ustawione idealnie. Odchylenie generatora fotowoltaicznego od południa wynosi 5 stopni na wschód, a jego nachylenie to 25 stopni. Dodatkowo ze względu na sporą liczbę elementów zacieniających (wysokie kominy) pomniejszenie uzysku na skutek zacienienia wyniosło 6,9 %. Pomimo tych odstępstw od optymalnego ustawienia symulacja wskazuje, że elektrownia powinna wyprodukować aż 712 kWh / rok, tj. 912 kWh / kWp – to wszystko przy użyciu zaledwie 3 modułów fotowoltaicznych, których powierzchnia wynosi niecałe 5 m2. Produkcja jest oczywiście rozłożona w czasie i znacznie wyższe uzyski są osiągane w miesiącach letnich. Poniższy wykres pokazuje symulowany zysk energetyczny:
Ile prądu wyprodukuje elektrownia fotowoltaiczna? – test rzeczywistej pracy
Symulacja symulacją, a jak wygląda faktyczna produkcja energii w elektrowni fotowoltaicznej? Nasz testowy system uruchomiliśmy 16.04.2015. Zatem pomimo, iż panele nie działały przez cały symulowany okres, to już w pierwszym roku zysk energetyczny wyniósł aż 625 kWh, a produkcję w podziale na miesiące obrazuje poniższy wykres:
Ktoś mógłby powiedzieć ok – był dobry rok, mieliście szczęście. Jak wiec wyglądała produkcja w pierwszym okresie pełnego roku? Takim był 2016, w którym uzyskaliśmy dokładnie 713,3 kWh, a produkcja wyglądała następująco:
A jak to wyglądało w 2017 roku? Nasza testowa elektrownia fotowoltaiczna wyprodukowała dokładnie 705 kWh (bardzo słaba produkcja w grudniu w porównaniu do lat poprzednich), a produkcja wyglądała tak:
Jak pokazuje powyższy przykład zysk energetyczny z instalacji fotowoltaicznej jest dobrze przewidywalny i w miarę stabilny w okresie kolejnych lat. Pomimo, iż produkcja w poszczególnych miesiącach może nieco się różnic od tej symulowanej, to łączny uzysk darmowej energii jest taki, jak zakładały prognozy. Oczywiście wraz z upływem czasu produktywność paneli fotowoltaicznych spada zazwyczaj tak, że po upływie 25 lat ich moc znamionowa wynosi nie mniej niż 80 % mocy znamionowej – są to zatem niewielkie starty rozłożone na długi okres.
Zysk energetyczny jest uzależniony od długości dani i warunków nasłonecznienia, które występują w czasie rzeczywistym. Zatem w ciągu poszczególnych dni kolejnych miesięcy może on wyglądać bardzo różnie.
Produkcja prądu przez panele fotowoltaiczne w lecie
Ile prądu wyprodukuje elektrownia fotowoltaiczna w ciągu dnia
W powyższej części artykułu przybliżyliśmy kwestie symulacji i rzeczywistej pracy instalacji fotowoltaicznej. Teraz natomiast zajmiemy się dziennymi zyskami energetycznymi jakie generują panele fotowoltaiczne. Prócz zagadnień takich jak usytuowanie czy nachylenie generatora fotowoltaicznego, a także zacienienie, na produktywność instalacji fotowoltaicznej wpływa przede wszystkim pora roku oraz pogoda. Pora roku, a co za tym idzie długość dnia wpływa na czas, w jakim nasza instalacja generuje energię. Natomiast pogoda, poprzez nasłonecznienie, generuje wielkość energii docierającej do paneli fotowoltaicznych. Przy czym należy zauważyć, że wysoka temperatura, wbrew pozorom, wpływa ujemnie na produkcję energii elektrycznej z instalacji fotowoltaicznej – tym zajmiemy się w jednym z kolejnych artykułów.
Najlepszy dzień
Najdłuższy dzień przypada 21 czerwca. To wtedy elektrownie fotowoltaiczne pracują najdłużej, a przez to generują najwięcej energii. Tak jest oczywiście w teorii, bo może się okazać, że akurat 21 czerwca będzie dniem bardzo pochmurnym, a przez to zyskowność energetyczna może nie okazać się zbyt wysoka. W naszej testowanej elektrowni o mocy 0,78 kWp (3 moduły o mocy 260 Wp o powierzchni niecałych 5 m2) produkcja w czerwcu w 2017 r. wyglądała następująco:
Jak można zauważyć 21 czerwca produkcja energii była na całkiem przyzwoitym poziomie i wyniosła 4,9 kWh. Prawdziwym dniem słonecznego dziecka okazała się jednak 1 czerwca, w którym zysk energetyczny wyniósł aż 5,1 kWh. Najsłabszy dzień w tym miesiącu to 17 czerwca gdzie produkcja zamknęła się w 1,3 kWh. Jak zatem wyglądała moc naszej instalacji w tych dniach:
21 czerwca 2017:
Tego dnia nasza instalacja fotowoltaiczna włączyła się ok. godziny 6 rano i do godziny 9 jej moc wahała w przedziale od ok. 50 do ok. 500 W. Spowodowane to było najprawdopodobniej częściowym zachmurzeniem. Następnie produkcja się ustabilizowała, a instalacja osiągnęła w szczycie moc ok. 650 W. Elektrownia zakończyła pracę ok. godziny 20.
1 czerwca 2017:
W Dzień Dziecka elektrownia włączyła się ok. godziny 6 rano i pracowała stabilnie do godziny 18:30 osiągając w szczycie moc ok. 650 W.
17 czerwca:
Ten dzień był najprawdopodobniej pochmurny lub wręcz deszczowy. Instalacja wystartowała ok. godziny 7:30 i pracowała do godziny 18:30. Jej moc zmieniała się przez cały dzień osiągając w szczycie ok. 450 W.
Dziś natomiast zajmiemy się dniami zimowymi, a dokładnie grudniem. Teoretycznie najsłabszym dniem jest 21 grudnia. Wtedy też dzień jest najkrótszy, a więc i czas w którym generator fotowoltaiczny przejmuje energię słoneczną nie jest imponujący. Dodatkowo Słońce (oczywiście pozornie) jest stosunkowo nisko, zatem i kąt padania promieni słonecznych nie jest optymalny, co znacząco wpływa na moc instalacji. Z drugiej zaś strony niska temperatura podnosi napięcie na modułach fotowoltaicznych, co wpływa korzystnie na chwilowe moce elektrowni. Na zyski energetyczne zimą wpływa oczywiście również śnieg, który może zalegać na generatorze fotowoltaicznym. Jednak te aspekty poruszymy w innych wpisach.
Produkcja prądu przez panele fotowoltaiczne w zimie
Ile prądu wyprodukuje elektrownia fotowoltaiczna w najsłabsze dni
Zatem w teorii najsłabszy dzień powinien wypaść 21 grudnia. I faktycznie 21 grudnia 2017 roku okazał się najsłabszym dniem ponieważ elektrownia wyprodukowała tak śladowe ilości energii, że system monitorujący ich praktycznie nie zauważył. Nie jest to jednak regułą, ponieważ w najlepszych dniach grudnia ubiegłego roku tj. 10 i 30, elektrownia potrafiła wygenerować nawet 1,7 kWh co stanowi dokładnie 1/3 zysku energetycznego w najlepszym dniu czerwca. Oczywiście grudzień grudniowi nie jest równy, a ten z 2017 roku był akurat wyjątkowo kiepski. W 2016 r., w grudniu, mieliśmy znacznie wyższe uzyski energetyczne, co prezentujemy na poniższych wykresach.
Grudzień 2017:
Grudzień 2016:
Chwilowe moce instalacji na najlepszym i najsłabszym miesiącu prezentują poniższe wykresy.
21 grudnia 2017:
Jak można zauważyć na powyższym wykresie, w ten najsłabszy dzień roku instalacja włączyła się tuż przed godziną 9 rano i pracowała do 14. Osiągała niskie moce, wahające się od 25 do 125 W, i wyprodukowała niewielkie ilości energii.
10 grudnia 2017:
W tym najlepszym zimowym dniu, nasza testowana instalacja uruchomiła się ok. godziny 8:30 osiągając już o 9 moc blisko 500 W. Pracowała w miarę stabilnie do godziny 14:30 osiągając w szczycie blisko 700 W.
Jak pokazują powyższe testy nie jest prawdą, że elektrownie fotowoltaiczne zimą w ogóle nie pracują. Oczywiście zysk energetyczny jest niższy niż latem, ale nawet w zimowe dni można cieszyć się darmową i przyjazną środowisku energią słoneczną.
