Panele na dachu i gruncie to niejedyne opcje. Zimą lepsze efekty może dawać zupełnie inne miejsce

Panele fotowoltaiczne kojarzą się przede wszystkim z dachami domów jednorodzinnych. Tymczasem coraz większe zainteresowanie budzi ich montaż na pionowych ścianach budynków. Choć takie rozwiązanie może wydawać się mniej efektywne, w określonych warunkach ma swoje zalety. Szczególnie interesująco wypada zimą, kiedy słońce znajduje się nisko nad horyzontem, a tradycyjne instalacje dachowe bywają zasypane śniegiem. Czy południowa elewacja może stać się dodatkowym źródłem energii w najchłodniejszych miesiącach?
- Dlaczego panele na ścianie mogą lepiej wykorzystywać zimowe słońce?
- Śnieg zasypał dach, ale panele na elewacji nadal pracują
- Ile prądu produkują panele na ścianie? Porównujemy miesiąc po miesiącu
- Latem dach wygrywa zdecydowanie. Zimą różnice mogą się odwrócić
- Czy warto połączyć fotowoltaikę dachową z panelami na elewacji?
- Nie każda południowa ściana nadaje się do montażu paneli
Dlaczego panele na ścianie mogą lepiej wykorzystywać zimowe słońce?
O wydajności fotowoltaiki decyduje nie tylko moc modułów, ale również kąt padania promieni słonecznych. Latem słońce w Polsce znajduje się stosunkowo wysoko, dlatego dobrze sprawdzają się instalacje dachowe nachylone pod kątem około 30–40 stopni. Zimą sytuacja wygląda inaczej. W grudniu, w południe słoneczne, słońce w środkowej Polsce wznosi się zaledwie na kilkanaście stopni nad horyzont. Promienie padają wtedy pod korzystniejszym kątem na pionową ścianę skierowaną na południe niż podczas letnich miesięcy. To sprawia, że sezonowy rozkład produkcji energii z instalacji elewacyjnej różni się od typowej fotowoltaiki dachowej.
Nie oznacza to jednak, że panele na ścianie zawsze wyprodukują zimą więcej prądu. Dach nachylony pod kątem 35 stopni nadal może osiągać bardzo dobre wyniki, szczególnie przy bezchmurnym niebie. Pionowe moduły zyskują natomiast wtedy, gdy liczy się dostępność promieniowania przy niskim położeniu słońca. Ich przewaga staje się jeszcze bardziej widoczna, gdy na dachu zalega śnieg.
Śnieg zasypał dach, ale panele na elewacji nadal pracują
Jednym z największych problemów zimowej eksploatacji fotowoltaiki jest zalegający śnieg. Nawet stosunkowo cienka, nieprzezroczysta warstwa może znacząco ograniczyć ilość światła docierającego do ogniw. Przy większych opadach instalacja dachowa bywa czasowo niemal całkowicie wyłączona z produkcji energii. Duże znaczenie ma przy tym nachylenie połaci. Z bardziej stromych dachów śnieg zwykle zsuwa się łatwiej, natomiast na powierzchniach o niewielkim spadku może utrzymywać się dłużej. W takich warunkach pionowe moduły mają istotną zaletę – śnieg nie gromadzi się bezpośrednio na ich powierzchni w taki sposób jak na dachu.
Co ciekawe, śnieg zalegający na ziemi może nawet poprawić warunki pracy paneli elewacyjnych. Jasna powierzchnia odbija część promieniowania słonecznego, które następnie dociera do modułów. Zjawisko to określa się mianem albedo. Nie należy jednak oczekiwać spektakularnych efektów podczas każdego opadu śniegu. Pionowe panele nadal potrzebują odpowiedniego nasłonecznienia, a pochmurne, krótkie zimowe dni ograniczają ich produkcję.
Ile prądu produkują panele na ścianie? Porównujemy miesiąc po miesiącu
Najlepszym sposobem na ocenę obu rozwiązań jest porównanie instalacji o identycznej mocy, ale różnym kącie nachylenia. Przyjmijmy dwa systemy fotowoltaiczne o mocy 5 kWp, skierowane dokładnie na południe. Pierwszy znajduje się na dachu nachylonym pod kątem 35 stopni, drugi na pionowej elewacji budynku. W polskich warunkach dobrze usytuowana instalacja dachowa może wyprodukować około 5000 kWh rocznie, natomiast elewacyjna około 3500–4000 kWh. Różnica wynika przede wszystkim ze znacznie słabszego wykorzystania promieniowania słonecznego przez pionowe moduły w miesiącach letnich.
Poniższe zestawienie przedstawia przykładowy, poglądowy rozkład miesięcznej produkcji energii. Przyjęto roczny uzysk 5000 kWh dla dachu i 3750 kWh dla elewacji. Wartości nie są wynikiem symulacji konkretnego budynku ani pomiarów rzeczywistej instalacji. Pokazują możliwy profil sezonowy, ale nie pozwalają przewidzieć dokładnych uzysków dla wybranej lokalizacji. Do takiego obliczenia można wykorzystać europejski kalkulator PVGIS, uwzględniający między innymi położenie budynku, nachylenie modułów i warunki klimatyczne.
| Miesiąc | Dach 35° | Elewacja 90° |
|---|---|---|
| Styczeń | 140 kWh | 155 kWh |
| Luty | 230 kWh | 230 kWh |
| Marzec | 420 kWh | 350 kWh |
| Kwiecień | 550 kWh | 365 kWh |
| Maj | 640 kWh | 375 kWh |
| Czerwiec | 660 kWh | 365 kWh |
| Lipiec | 650 kWh | 370 kWh |
| Sierpień | 580 kWh | 365 kWh |
| Wrzesień | 460 kWh | 350 kWh |
| Październik | 340 kWh | 330 kWh |
| Listopad | 190 kWh | 265 kWh |
| Grudzień | 140 kWh | 230 kWh |
| Razem | 5000 kWh | 3750 kWh |
Latem dach wygrywa zdecydowanie. Zimą różnice mogą się odwrócić
Z przykładowego zestawienia wynika, że największa przewaga instalacji dachowej przypada na okres od maja do sierpnia. W czerwcu dach produkuje 660 kWh, podczas gdy elewacja 365 kWh. Oznacza to, że pionowe moduły osiągają w tym scenariuszu zaledwie około 55% produkcji dachowej. Zimą proporcje wyglądają zupełnie inaczej. W grudniu elewacja wytwarza 230 kWh, czyli więcej niż dach, który dostarcza 140 kWh. To efekt przyjętego rozkładu sezonowego, a nie gwarantowana przewaga pionowej instalacji w każdym budynku. W rzeczywistych warunkach dach może nadal wygrywać również w grudniu, zwłaszcza gdy nie zalega na nim śnieg.
Warto spojrzeć również na produkcję z całego okresu od listopada do lutego. W przedstawionym przykładzie instalacja dachowa dostarcza wtedy 700 kWh, a elewacyjna 880 kWh. Jednocześnie w skali całego roku dach zachowuje wyraźną przewagę wynoszącą 1250 kWh. Takie porównanie pokazuje, dlaczego ocena fotowoltaiki wyłącznie na podstawie rocznego uzysku nie zawsze odpowiada potrzebom właściciela domu. Jeżeli budynek zużywa dużo energii zimą, dodatkowa produkcja w chłodniejszych miesiącach może być bardziej użyteczna niż kolejne nadwyżki w czerwcu czy lipcu. Nie zmienia to jednak faktu, że o opłacalności decyduje także koszt instalacji i sposób rozliczania energii.

Czy warto połączyć fotowoltaikę dachową z panelami na elewacji?
Zamiast całkowicie rezygnować z tradycyjnego montażu, można rozważyć instalację hybrydową pod względem rozmieszczenia modułów. Przykładowo na dachu znajdzie się system o mocy 6 kWp, a na południowej ścianie dodatkowe 2 kWp. Dach będzie odpowiadał za znaczną część produkcji wiosną i latem, natomiast elewacja może poprawić bilans energetyczny w okresie jesienno-zimowym. Takie rozwiązanie pozwala wykorzystać powierzchnię budynku, która zwykle nie uczestniczy w wytwarzaniu energii. Może być interesujące szczególnie w domach wyposażonych w pompę ciepła, gdzie zapotrzebowanie na prąd rośnie wraz ze spadkiem temperatury zewnętrznej.
Trzeba jednak pamiętać, że dodatkowe panele na ścianie nie zapewnią zimą energetycznej samowystarczalności. W grudniu i styczniu dni są krótkie, a wielodniowe zachmurzenie ogranicza produkcję niezależnie od sposobu montażu. Instalacja elewacyjna może poprawić sezonowy bilans, ale nie zastąpi energii pobieranej z sieci w okresach słabego nasłonecznienia. Istotne jest również odpowiednie zaprojektowanie instalacji elektrycznej. Moduły dachowe i elewacyjne mogą wymagać oddzielnych wejść MPPT falownika ze względu na odmienne warunki pracy.
Nie każda południowa ściana nadaje się do montażu paneli
Największym ograniczeniem fotowoltaiki elewacyjnej często okazuje się zacienienie. W przeciwieństwie do dachu ściana znajduje się bliżej drzew, ogrodzeń i sąsiednich budynków. Zimą problem staje się szczególnie istotny, ponieważ nisko położone słońce powoduje powstawanie długich cieni. Nawet budynek oddalony o kilkanaście metrów może ograniczać dostęp promieniowania do dolnej części elewacji. Dlatego przed montażem należy przeanalizować nasłonecznienie nie tylko latem, ale przede wszystkim od listopada do lutego. Bez takiej analizy inwestor może wydać pieniądze na instalację, która przez znaczną część zimy pozostanie zacieniona.
Drugą kwestią jest konstrukcja budynku. Modułów nie można po prostu przykręcić do warstwy styropianu lub wełny mineralnej. System mocowania musi przenosić obciążenia na odpowiednie elementy konstrukcyjne, a projekt powinien uwzględniać oddziaływanie wiatru, bezpieczeństwo pożarowe i wymagania producentów. Znaczenie ma także wentylacja przestrzeni za panelami oraz prawidłowe wykonanie przejść przez elewację. Niektóre systemy fotowoltaiczne można zintegrować z fasadą już na etapie projektowania domu, ale późniejszy montaż na gotowym ociepleniu bywa bardziej skomplikowany i kosztowny.