Kierunek ustawienia paneli fotowoltaicznych
LMVGroup Dziś zajmiemy się tym, jaki powinien być kierunek ustawienia paneli fotowoltaicznych oraz ich nachylenie.
Powszechnie uważa się, że prawidłowy kierunek ustawienia paneli fotowoltaicznych, to południe. Natomiast nachylenie powinno oscylować w przedziale 30 do 40 stopni. Jest to co do zasady prawidłowe twierdzenie, które pozwala średniorocznie uzyskać najwięcej energii. Są jednak sytuacje, w których odstępstwa od tych reguł mogą okazać się lepszym rozwiązaniem. Dziś przyjrzymy się kilku takim przykładom.
Południe vs. wschód-zachód – produkcja energii z paneli fotowoltaicznych
Analizom, poddana zostanie instalacja o mocy dokładnie 10 kWp (40 x 250 Wp) podłączona do falownika 10 kW. O symulacjach i rzeczywistej pracy można przeczytać w artykule Ile prądu wyprodukuje elektrownia fotowoltaiczna w lato i zimę?
Poniżej prezentujemy wykres produkcji energii w poszczególnych miesiącach dla instalacji skierowanej na południe i nachylonej pod kątem 30 stopni.
A teraz wykres dla instalacji w układzie wschód zachód i nachyleniu 30 stopni.
Oraz wschód-zachód, ale nachylona pod katem 10 stopni.
Średnioroczny zysk energetyczny dla instalacji południowej wynosi 10410 kWh / rok. Dla instalacji w układzie wschód zachód o nachyleniu 30 stopni wynosi 8643 kWh / rok, a dla nachylonej pod kątem 10 stopni da nam 9077 kWh / rok. Mamy więc pierwsze odstępstwo od ogólnej zasady. Mianowicie w układach typu wschód-zachód nachylenie mniejsze niż 30 stopni da nam większe uzyski energetyczne. Więcej o instalacjach fotowoltaicznych wschód-zachód można przeczytać w jednym z naszych wcześniejszych wpisów Instalacja fotowoltaiczna wschód zachód.
Południe vs. wschód zachód – wykres mocy
Zobaczmy teraz jak przedstawiają się wykresy mocy w ciągu dnia dla poszczególnych układów. W symulacjach przedstawiających moc opierać się będziemy o historyczne dane meteorologiczne ze słonecznego dnia, jakim był 1 czerwca 2014, dla stacji meteo Kraków-Balice.
Pierwszy wykres przedstawia moc instalacji skierowanej na południe i nachylonej pod kątem 30 stopni.
Poniższy wykres natomiast prezentuje moc w generatora fotowoltaicznego w układzie wschód zachód nachylonym pod kątem 30 stopni.
Z kolei wykres poniżej prezentuje moc dla instalacji fotowoltaicznej typu wschód zachód, ale nachylonej pod kątem 10 stopni.
Generalnie wykresy mocy instalacji fotowoltaicznych wschód zachód są odrobinę mniej strome. Takie elektrownie fotowoltaiczne włączają się wcześniej i pracują dłużej niż układy z generatorem skierowanym na południe. Układy typu wschód zachód, w godzinach wczesno porannych, szybciej osiągają wyższe moce. Ale trwa to dość krótko. W omawianym przykładzie instalacja fotowoltaiczna wschód zachód o nachyleniu 10 stopni osiągnie moc 4 kW o godzinie 6:25. Tą samą moc układ południowy i wschód zachód ale nachylony pod kątem 30 stopni osiągną o godzinie 6:37. Moc 5 kW (tj. połowa mocy znamionowej rozważanego przykładu) instalacja wschód zachód nachylona pod kątem 10 stopni i instalacja skierowana na południe osiągną o tej samej godzinie tj. o 7:05. Tą samą moc instalacja wschód zachód, ale nachylona pod kątem 30 stopni osiągnie pół godziny później. Układy wschód zachód nie osiągają też tak wysokich mocy w szczycie, jak układy południowe.
Są to oczywiście pewne hipotetyczne założenia, które nie uwzględniają innych zmiennych, jak choćby możliwe zacienienie instalacji fotowoltaicznej.
Kierunek ustawienia paneli fotowoltaicznych – wykres mocy: południe vs. wschód vs. zachód
W powyższej części artykułu porównywaliśmy produkcję energii i wykres mocy dla instalacji, w których kierunek ustawienia paneli fotowoltaicznych jest różny, podobnie jak ich kąt nachylenia.
Teraz będziemy kontynuować to zagadnienie. W symulacjach przedstawiających moc opierać się będziemy o dane meteorologiczne (stacja Kraków – Balice) ze słonecznego dnia, jakim był 1 czerwca 2014.
Na początek przypomnijmy sobie wykres mocy dla instalacji południowej nachylonej pod kątem 30 stopni.
Teraz moc instalacji fotowoltaicznej skierowanej na wschód, nachylonej pod kątem 10 stopni. W tym przypadku roczny zysk energetyczny wyniesie 9051 kWh
I moc elektrowni, w której kierunek ustawienia paneli fotowoltaicznych jest zachodni, a ich nachylenie to 10 stopni. W tym układzie elektrownia wyprodukuje 9085/rok.
Kierunek ustawienia paneli fotowoltaicznych – wnioski
Układ wschodni uzyskuje moc 4 kW o godzinie 5:40. Tą samą moc układ południowy osiągnie o godzinie 6:37, a zachodni o 7:10. Moc szczytowa dla układu wschodniego osiągana jest już o godzinie 10 i wynosi 8,22 kW. Układ zachodni swoją moc szczytową, która wynosi 8,12 kW, osiągnie dokładnie w południe. Natomiast układ południowy osiąga moc szczytową wartości 9,11 kW o godzinie 11:00. Warto też zauważyć, że o godzinie 10:00 układ południowy osiąga już moc 8,86 kW. Z kolei w godzinach popołudniowych układ południowy pracuje z mocą 2 kW o godzinie 16:35. Z tą samą mocą układ wschodni pracuje o godzinie 16:20, a układ zachodni o 17:35. Z powyższych analiz można wyciągnąć wniosek, że np. warto rozważyć układ czysto wschodni, ale właściwie tylko wtedy, gdy zależy nam na jak najwyższych mocach osiąganych wcześnie rano. O innych przypadkach, w których warto rozważyć instalacje fotowoltaiczne wschód zachód można przeczytać tu – https://lmvgroup.pl/aktualnosci/instalacja-fotowoltaiczna-wschod-zachod/
Można też zauważyć, że rozkłady mocy pomiędzy układem wschodnim i zachodnim nie są do końca symetryczne. Na pewno wynika to po części z faktu, że do równonocy zostały jeszcze niemal 3 tygodnie. Wpływ na to może mieć jednak również temperatura, o wpływie której napiszemy w jednym z kolejnych wpisów. Poniżej natomiast przedstawiamy wykresy mocy wraz z temperaturą odpowiednio dla południa:
W kolejnym wpisie poruszyliśmy bardziej szczegółowo kwestię nachylenia paneli fotowoltaicznych i ich zyskowność energetyczną w różnych porach roku.
