Kąt nachylenia paneli fotowoltaicznych: jakie jest optymalne ustawienie w Polsce i jak zmierzyć kąt nachylenia dachu?

Instalacje fotowoltaiczne, pozwalające na generowanie energii elektrycznej ze Słońca w ciągu ostatnich lat, zyskały w Polsce ogromną popularność. Aby instalacja przynosiła maksymalne uzyski, musi być jednak prawidłowo zaprojektowana i zainstalowana.

Na wydajność systemu fotowoltaicznego ma wpływ wiele czynników – od rodzaju zastosowanych paneli, przez model inwertera, aż po kąt nachylenia paneli fotowoltaicznych. Przyglądamy się ostatniemu aspektowi i odpowiadamy na pytanie, pod jakim kątem panele fotowoltaiczne powinny być ustawione, aby przynosiły nam największe zyski.

Dlaczego kierunek ustawienia paneli fotowoltaicznych jest tak istotny?

kierunek ustawienia paneli fotowoltaicznych

Zachowanie właściwego nachylenia paneli fotowoltaicznych pozwala zmaksymalizować generowane przez nie uzyski. Im więcej fotonów będzie padało na aktywną część ogniwa, tym efektywniej (oczywiście w zakresie swoich możliwości) będą one działały.

Należy pamiętać, że systemy fotowoltaiczne mogą być montowane zarówno na dachach skośnych, płaskich pokryciach dachowych, jak i na gruncie. Każde warunki wymagają indywidualnego dostosowania.

Najłatwiej oczywiście zainstalować panele na gruncie, ponieważ wtedy możemy zastosować praktycznie dowolną konstrukcję wsporczą. Podobnie wygląda sytuacja na dachu płaskim. W przypadku pokrycia ukośnego, możliwości instalacji stelaży są ograniczone, więc w pierwszej kolejności należy przeprowadzić audyt i ustalić, czy inwestowanie w Odnawialne Źródła Energii pod postacią fotowoltaiki w danej lokalizacji ma sens.

Decydując się na montaż paneli na gruncie, musimy liczyć się z większym ryzykiem zacienieniem połaci ziemi np. przez drzewa lub budynki gospodarcze. Im wyżej będą znajdowały się panele, tym ryzyko ich zasłonięcia będzie mniejsze. Instalacja gruntowa potrzebuje więcej miejsca, niż ta montowana na dachu z tego względu, że rzędy paneli na wspornikach rzucają dookoła cień i mogą spowodować niepotrzebny spadek mocy sąsiadujących ogniw.

Jak zwiększyć efektywność kąta ustawienia paneli fotowoltaicznych?

Jednym z rozwiązań, które pozwala zoptymalizować działanie fotowoltaiki, jest tracker solarny (zwany również systemem nadążnym). To wciąż dosyć nowe i kosztowne rozwiązanie, ale w niektórych przypadkach może skutecznie kompensować różnice w kącie, pod jakim promienie słoneczne padają na Ziemię w różnych porach roku.

Działanie trackera polega na regulowaniu położenia i kąta nachylenia ogniw fotowoltaicznych w zależności od położenia Słońca, tak, aby zawsze znajdowały się one w możliwie najlepszym położeniu.

System nadążny składa się ze stelaża wyposażonego w siłowniki oraz systemu czujników oświetlenia lub modułu GPS. Sterownik oprogramowania, monitorując odczyty czujników, na bieżąco zmienia pozycję paneli spoczywających na wspornikach.

W praktyce spotyka się trackery jedno i dwuosiowe. Są one wyposażone w silniki elektryczne lub serwomechanizmy (zamknięte układy sterowania, w których daną wejściową jest zmiana położenia jednego z podłączonych elementów), które pobierają energię do pracy bezpośrednio z produkowanej energii elektrycznej (około 10% rocznego uzysku z fotowoltaiki). Na rynku znajdziemy systemy dopasowane zarówno do małych jak i większych instalacji. Przyjmuje się, że jeden tracker obsłuży system o wydajności od 0,6 do 5 kW.

Kiedy stosuje się optymalizatory mocy?

Nieco tańszym rozwiązaniem, które również pozwala zrównoważyć brak możliwości efektywnego ustawienia paneli, jest optymalizator. To przetwornik mocy na poziomie modułu, który sprawia, że niwelowane są różnice w efektywności modułów wynikające ze zmian nachylenia, orientacji, przejściowego zacienienia, a nawet uszkodzenia poszczególnych ogniw.

Oczywiście optymalizatory nie rozwiążą wszystkich problemów, ale mogą zrekompensować ustawienie niektórych paneli pod zbyt niskim lub wysokim kątem. Dużą zaletą tego rozwiązania jest możliwość zamontowania tylko na wybranych, newralgicznych modułach.

Jaki jest optymalny kąt paneli fotowoltaicznych w Polsce?

Jeżeli nie chcemy inwestować w systemy nadążne, warto zadbać o to, aby ustawienie paneli fotowoltaicznych już od samego początku gwarantowało optymalny poziom uzysku. Odpowiedź na pytanie o najlepszy kąt nachylenia ogniw w Polsce nie jest jednak taka prosta i zależy od regionu, w jakim montowana jest instalacja oraz orientacji dachu.

Na południu Polski najlepszym kątem dla instalacji jest przedział od 25 do 40°. Z kolei na północy kraju konieczne będzie zastosowanie nieco większego nachylenia – pomiędzy 30 a 50°.

Nietypowo małe lub duże krzywizny dachu wymagają zastosowania stelaży wsporczych. Należy jednak dobrze oszacować koszt takiej inwestycji, aby nie okazało się, że podpory do paneli będą nas kosztowały niewspółmiernie dużo w stosunku do uzysku, jaki zagwarantują panele.

Za najlepszą orientację paneli w Polsce, podobnie jak w przypadku innych krajów leżących na północ od równika, uważa się południową (ewentualnie południowo-wschodnią lub zachodnią). 

Różnice pomiędzy wydajnością systemu fotowoltaiki dla poszczególnych kątów i kierunków mogą być dosyć duże. O ile w przypadku konfiguracji południowej i kącie 30-40°, efektywność ogniw szacuje się na 99-100%, o tyle przy tym samym kierunku, ale nachyleniu 80°, wydajność spada o około 20%. Podobnie niskie wyniki osiągniemy także z poprawnym kątem, ale kierunkiem na wschód lub zachód (82-86%).

Im bardziej będzie wzrastał kąt nachylenia, tym bardziej będzie spadała wydajność, ponieważ w modelowym rozwiązaniu, ogniwa powinny być zorientowane do Słońca pod kątem 90°. Przyjmuje się jednocześnie, że minimalny kąt nachylenia paneli wynosi 10°. Utrzymanie przynajmniej takiej krzywizny jest niezbędne do samooczyszczania się instalacji np. z opadów śniegu.

Optymalny kąt nachylenia paneli fotowoltaicznych a pory roku

Specjaliści z zakresu fotowoltaiki zakładają, że modelowy kąt nachylenia paneli 30° pozwala wygenerować optymalne uzyski przez cały rok kalendarzowy. Oczywiście, w kolejnych porach roku ilość produkowanej energii elektrycznej będzie ulegała zmianie, ale ma to związek nie tyle z nachyleniem paneli, ile z ilością promieniowania słonecznego, jakie dociera do powierzchni Ziemi.

Jak zmierzyć kąt nachylenia dachu?

pomiar kąta nachylenia dachu

Zanim zdecydujesz się na zamówienie instalacji fotowoltaicznej, powinieneś wiedzieć, ile dokładnie energii elektrycznej będziesz w stanie uzyskać z uwzględnieniem warunków zabudowy. W tym celu niezbędne jest obliczenie kąta nachylenia dachu.

  • Takie informacje znajdziesz w projekcie budowlanym, sporządzonym przez architekta. 
  • Możesz także skorzystać z kalkulatora kąta nachylenia paneli fotowoltaicznych. Firmy zajmujące się montażem OZE często udostępniają takie aplikacje na swoich stronach internetowych.

Kalkulator zazwyczaj jest przejrzysty, intuicyjny w obsłudze i zawiera graficzne odwzorowanie najczęściej spotykanych rozwiązań architektonicznych (np. krzywizn dachu). Wystarczy, że znajdziemy w nim rozwiązanie najbardziej zbliżone do naszego i z dużą dozą prawdopodobieństwa będziemy mogli przyjąć, że dane rozwiązanie sprawdzi się również u nas.

Jeżeli chcemy uzyskać gotową kompleksową ekspertyzę, obejmującą nie tylko uwarunkowania architektoniczne, ale przede wszystkim szacunkowe wyliczenia opłacalności instalacji, warto zamówić audyt u jednej z firm specjalizujących się w instalacjach fotowoltaicznych.

Pracownicy po przyjeździe na miejsce dokonają oględzin i zmierzą niezbędne z punktu widzenia przyszłej inwestycji parametry. Zamówienie audytu często jest bezpłatne, nawet jeżeli nie wiąże się z późniejszym zamówieniem kompleksowej usługi.

Prawidłowy kąt nachylenia paneli fotowoltaicznych – podsumowanie

Wydajność instalacji PV w dużej mierze zależy od tego, w jakiej pozycji zostaną ustawione ogniwa. Przyjmuje się, że w Polsce najlepsze efekty daje fotowoltaika skierowana na południe pod kątem 30-40°. Dzięki temu możemy liczyć na optymalny uzysk energii elektrycznej i szybszy zwrot inwestycji.

Jeżeli utrzymanie odpowiedniej orientacji jest niemożliwe lub szukamy sposobu na maksymalizację osiągów systemu, dobrym rozwiązaniem mogą okazać się trackery solarne lub optymalizatory mocy.

Pierwsza wymieniona technologia aktywnie poszukuje najbardziej nasłonecznionego punktu. Rolą optymalizatorów jest natomiast zrekompensowanie braku innych możliwości montażowych poprzez wypośrodkowanie efektywności działania instalacji.

Od niezależności energetycznej dzieli Cię tylko niewielki krok, dlatego zadbaj o odpowiedni kąt nachylenia paneli fotowoltaicznych!