Fotowoltaika zimą – jak działa, czy działa, czego się spodziewać?

Sezon jesienno-zimowy charakteryzuje się mniejszym natężeniem promieniowania słonecznego, dni są krótsze i szybko zapada zmrok. Do tego dochodzą opady śniegu i niska temperatura. Jak w takich warunkach radzi sobie instalacja fotowoltaiczna? Jaka jest sprawność paneli fotowoltaicznych zimą?

Czy fotowoltaika zimą działa?

Oczywiście, że tak, instalacja fotowoltaiczna jest systemem całorocznym i nawet w zimie produkuje energię elektryczną.  Fotowoltaika produkuje prąd zawsze gdy jest jasno, nie przeszkadza jej niska temperatura, a nawet mróz. Należy jednak pamiętać, że ze względu mniejsze natężenie promieniowania, zwłaszcza w grudniu, styczniu i lutym, wyprodukowanego prądu będzie mniej. Rozwiązaniem na to jest bilansowanie energii w sieci, o czym poniżej.

Fotowoltaika zimą nie działa – obalenie stereotypu

Wielu ludzi błędnie zakłada, że panele fotowoltaiczne w zimie stają się bezużyteczne z powodu niskich temperatur i krótszych dni. W rzeczywistości fotowoltaika działa w każdych warunkach pogodowych, o ile dociera do niej światło słoneczne. Oto kluczowe fakty, które obalają ten mit:

1. Panele fotowoltaiczne działają na światło, nie na ciepło: panele PV przekształcają światło słoneczne (fotony) w energię elektryczną, a nie ciepło. Dlatego panele mogą działać nawet przy bardzo niskich temperaturach, o ile są wystawione na działanie promieni słonecznych.
2. Efektywność w niskich temperaturach: wbrew pozorom, niższe temperatury są korzystne dla paneli, ponieważ przewodność elektryczna w chłodniejszych warunkach jest lepsza, co może zwiększyć wydajność paneli w porównaniu do upalnych dni.
3. Produkcja energii w słoneczne dni zimowe: w mroźne, słoneczne dni zimowe panele mogą osiągać bardzo dobrą wydajność. Jasne niebo w połączeniu z niższą temperaturą sprawia, że fotowoltaika może działać na poziomie zbliżonym do letniego. Przykład: W regionach górskich czy na północy, gdzie zimą występuje dużo dni o bezchmurnym niebie, panele osiągają wysoką efektywność mimo krótszego dnia.
4. Śnieg i jego wpływ na działanie fotowoltaiki: jeśli panele zostaną całkowicie pokryte śniegiem, mogą czasowo wstrzymać produkcję energii. Jednak większość instalacji jest montowana pod odpowiednim kątem, co pozwala na samoistne zsuwanie się śniegu. Czysty, świeży śnieg na ziemi działa jak lustro, odbijając światło słoneczne i zwiększając ilość promieni docierających do paneli.
5. Długość dnia a produkcja energii: zimowe dni są krótsze, co oznacza mniej godzin produkcji energii. Jednak dzięki wyższej wydajności paneli w chłodniejszych warunkach, różnice w produkcji mogą być mniejsze niż się wydaje.
6. Fotowoltaika w chłodnym klimacie – przykłady: w Polsce średnie nasłonecznienie w zimie wystarcza, aby panele generowały energię na potrzeby gospodarstw domowych, choć z mniejszą wydajnością niż w okresie letnim.
   
   Panele fotowoltaiczne w zimie nie przestają działać, a ich efektywność jest w dużej mierze zależna od warunków pogodowych i utrzymania instalacji w dobrym stanie. Mroźne, słoneczne dni mogą być równie korzystne jak ciepłe dni letnie, a śnieg, choć bywa wyzwaniem, nie oznacza końca produkcji energii.

Fotowoltaika zimą a rodzaje paneli fotowoltaicznych

Jak wiadomo, na rynku OZE są rózne rodzaje paneli fotowoltaicznych. Przyjrzymy szczególnie dwu z nim, dzięki którym fotowoltaika zimą nie zawodzi.

Panele monokrystaliczne (w tym Full Black) to obecnie standard, który zimą wygrywa z panelami polikrystalicznymi z dwóch powodów:

• Wydajność przy słabym świetle: panele monokrystaliczne lepiej radzą sobie z promieniowaniem rozproszonym (czyli światłem przebijającym się przez chmury). Zimą w Polsce mamy przeważnie zachmurzone niebo, więc ta cecha jest kluczowa.
• Szybsze odśnieżanie: panele typu Full Black (całe czarne, łącznie z ramą i podkładem) szybciej absorbują ciepło nawet z minimalnych promieni słonecznych. To skuktuje tym, że szybciej się nagrzewają, a dzięki temu ma miejsce szybsze szybsze roztopienie i zsunięcie się warstwy śniegu z modułu.

Panele bifacjalne (panele dwustronne) to absolutni „królowie zimy” w świecie fotowoltaiki. Panele te posiadają ogniwa fotowoltaicze z obu stron. Co to daje?

• Efekt Albedo (odbiór od śniegu): zimą, gdy wokół zalega biały puch, współczynnik odbicia światła (albedo) gwałtownie rośnie. Panele bifacjalne wyłapują słońce odbite od śniegu tyłem modułu, co może zwiększyć produkcję o 10-25% w porównaniu do zwykłych paneli.
• Topnienie śniegu od spodu: ponieważ tylna strona panelu zaczyna pracować (odbierając światło od śniegu na ziemi), ogniwa delikatnie się nagrzewają. Ciepło to przenika na stronę wierzchnią, co znacznie przyspiesza „odklejanie się” śniegu zalegającego na panelu.

Niska temperatura a fotowoltaika

Ciągle jeszcze panuje błędne przekonanie, że instalacja fotowoltaiczna ma najlepsze uzyski gdy temperatura na zewnątrz jest wysoka. Tak się dzieje w przypadku kolektorów słonecznych, które służą do podgrzewania wody. Co więcej, wysokie temperatury mogą wręcz obniżyć sprawność paneli. W przypadku fotowoltaiki system wytwarza energię dzięki działaniu promieni słonecznych, a nie wysokiej temperatury. Niska temperatura, a nawet mróz, w słoneczny dzień  korzystnie wpływa na działanie instalacji. 

Obecnie wykorzystywana technologia pozwala na wydajną pracę paneli nawet w bardzo niskich temperaturach dochodzących do -40 stopni Celsjusza.

Śnieg, zima a fotowoltaika – czy w zimie trzeba odśnieżać panele fotowoltaiczne?

W Polsce opady śniegu występują od listopada do kwietnia, zaś w górach mogą pojawić się już we wrześniu. Liczba dni z pokrywą śnieżną skraca się z południa ku północy kraju z 80-90 dni do 30-60. Zaleganie śniegu na instalacji zależy od warunków pogodowych, powierzchni paneli fotowoltaicznych oraz sposobu ich montażu. 

Instalacje fotowoltaiczne montowane są zazwyczaj pod kątem od 30 do 45°, pokrywa śnieżna pod wpływem grawitacji sama się osuwa, więc nie ma konieczności odśnieżania paneli. Z badań nt. wpływu śniegu na wydajność systemów fotowoltaicznych, przeprowadzonych na instalacjach w Niemczech* wynika, że spada ona jedynie od 0,3 – 2,7%. Paneli fotowoltaicznych nie trzeba więc odśnieżać. 

—

*G. Becker, B. Schiebelsberger i W. Weber, „An approach to the impact of snow on the yield of grid connected PV systems,” Bavarian Association for the Promotion of Solar Energy, Munich, 2007

Ryzykowne odśnieżanie paneli fotowoltaicznych

Odśnieżanie fotowoltaiki jest nieuzasadnione z ekonomicznego punktu widzenia. Uzyski są niewiele większe, a odśnieżanie może być ryzykowne. Dlaczego? Panele fotowoltaiczne najczęściej montowane są na dachach. Odśnieżanie dużych powierzchni na śliskim dachu może skończyć się wypadkiem lub uszkodzeniem mechanicznym instalacji. Tego typu usterka nie podlega gwarancji. 

Bilansowanie energii – prąd wyprodukowany latem, odbieramy zimą

W miesiącach letnich, kiedy nasłonecznienie jest wysokie a dzień najdłuższy, efektywność paneli fotowoltaicznych jest najwyższa. Instalacja produkuje wtedy więcej energii niż wynosi zapotrzebowanie gospodarstwa domowego na prąd. Nadwyżki przekazywane są do sieci energetycznej, rozliczając się w systemie opustów można je odebrać w okresie niższej produkcji, czyli np. zimą, w zależności od mocy systemu w 70 lub 80%.

Jeśli chodzi o net-billing, wartość wysłanych do sieci nadwyżek zasila depozyt prosumenta. W okresie niewystarczającej produkcji czyli np. zimą, może on dokupić brakującą energię za zgromadzone na koncie środki.

Montaż paneli fotowoltaicznych zimą

Oprócz trudnych warunków atmosferycznych (silny wiatr czy intensywne opady śniegu) zagrażających bezpieczeństwu instalatorów, nie ma przeciwwskazań do montowania paneli fotowoltaicznych w zimie. Jeśli stosowane są wszelkie zasady BHP, a pracownicy wyposażeni są w odzież ochronną, przeszkodą nie są nawet niskie temperatury czy śnieg zalegający na dachu. Wykwalifikowani specjaliści Columbus przygotowani są do zadań w warunkach zimowych.

Energię ze słońca możemy pozyskiwać przez cały rok, nawet w zimie. Instalacja fotowoltaiczna w miesiącach zimowych wyprodukuje mniej prądu niż o okresie letnim. Nadwyżki z miesięcy o wysokim nasłonecznieniu odbierzemy w tych o niższej produkcji, dlatego w rachunku ekonomicznym należy spojrzeć na całoroczny cykl rozliczeniowy.

Zainteresowany darmową energią ze słońca? Potrzebne dofinansowanie do fotowoltaiki 2026, montaż instalacji fotowoltaicznej, a może kalkulator fotowoltaiki, żeby policzyć opłacalność przyszłej inwestycji? Skontaktuj się z nami, a dobierzemy rozwiązanie dopasowane do Twoich potrzeb.