Jaki jest optymalny kąt nachylenia paneli fotowoltaicznych?

Jaki jest prawidłowy kąt nachylenia?

Jak wiemy panele fotowoltaiczne przetwarzają energię z promieni słonecznych. Jednak słońce nie jest zawieszone na niebie jak żyrandol. Jego pozycja zmienia się w ciągu dnia i zależnie od pór roku. Od tego pod jakim kątem zostanie ustawiona ich powierzchnia paneli będzie zależała maksymalna produkcja energii.

Ustawienie urządzeń odbierających energię ze słońca zależy od tego jak padają promienie słoneczne na danym obszarze. W Polsce i większości krajów strefy umiarkowanej optymalny kąt nachylenia paneli fotowoltaicznych waha się między 30 a 40 stopni. Z pewnymi różnicami, zależnie od dokładnej lokalizacji. Na przykład na północy kraju dopuszczalny kąt może być wyższy, nawet powyżej 40 stopni. Na południu może wynieść mniej niż 30 stopni, w tym minimalny powinien wynosić przynajmniej 20 stopni.

Ustawianie paneli pod kątem minimalnym lub maksymalnym nie jest jednak zwykle zalecane. Optymalny kąt nachylenia powinien pozwalać na wykorzystanie energii ze słońca przez cały rok. Zimą słońce wędruje niżej nad horyzontem, natomiast latem wyżej. Dlatego często podaje się po prostu wypadkową najlepszych kątów nachylenia – 35 stopni. W zależności od potrzeb inwestora nachylenie można modyfikować np. żeby ogniwa lepiej wyłapywały promienie zimą, kiedy jest ich mniej i są krócej dostępne, zwłaszcza w Polsce i krajach Europy Północnej. Wówczas lepiej ustawić panele pod kątem 40 stopni.

Ustawienie paneli w stronę słońca

Wyznaczanie optymalnego azymutu

Idealny kąt nachylenia dotyczy nie tylko ustawienia względem osi horyzontalnej (dopasowania do kąta padania promieni słonecznych), ale też nachylenia względem osi wertykalnej. Ten ostatni to nic innego jak ukierunkowanie paneli w stronę, gdzie najdłużej będą pobierać energię ze słońca w ciągu dnia. Jako najlepszy podaje się kierunek południowy (inaczej azymut 180 stopni). Zarówno zimą jak i latem z tej strony światło słoneczne pada najdłużej. Dobrymi alternatywami są też południowy wschód (azymut 135 stopni), południowy zachód (225 stopni), wschód (90 stopni) i zachód (270 stopni). Ukierunkowanie paneli można też wyznaczać pomiędzy tymi azymutami np. azymut 170 czy 150 stopni nadal da dostęp do dużej ilości światła słonecznego.

Kierunek paneli na gruncie i na dachu

Jak to się ma do miejsca montażu instalacji? Czy kąt nachylenia na gruncie jest inny niż na dachu?

Nie. Jeżeli mówimy o płaskim dachu i gruncie, to można ustawić panele na stelażach o takim samym nachyleniu. W pierwszej kolejności będzie to wspomniany wcześniej zakres między 30 a 40 stopni. Jednak idealny kąt nachylenia może się różnić w zależności od orientacji względem stron świata. Jeżeli zapytacie specjalistę jaki kąt paneli na zachód będzie optymalny, to odpowiedź może zaskoczyć. Tutaj minimalny kąt nachylenia paneli fotowoltaicznych to 25 stopni, ale maksymalny już 40 stopni. W przypadku kierunku południowo-zachodniego minimalny wynosi również 25 stopni, ale maksymalny nawet 55 stopni.

Nachylenie inne niż optymalne nie powinno być jednak naszym głównym zmartwieniem. Dopóki nie ustawiamy konstrukcji pod kątem prostym, nawet maksymalne nachylenie (ok. 60 stopni) da dobry wynik w produkcji energii. Warto o tym pamiętać, bo panele często zakłada się na dachu pochyłym, który może nie mieć idealnego nachylenia. Mimo to najbardziej liczy się w którą stronę jest skierowany. Większość pochyłych dachów, z orientacją południową lub którąś w wymienionych wcześniej, jest dobrym miejscem do montażu paneli.

Inne sposoby optymalnego wykorzystania promieni słonecznych

Istnieją różne technologie, które pozwalają poradzić sobie z ograniczonym dostępem do słońca lub zoptymalizować pobieranie energii słonecznej. Niektóre coraz częściej są wykorzystywane w domowych i firmowych instalacjach, inne to raczej technologie przyszłości lub stosowane tylko w wybranych warunkach.

Tracker sam podąża za słońcem

Po co szukać idealnego kąta nachylenia paneli, jeżeli konstrukcja może sama podążać za słońcem? Właśnie takie pytanie zadali sobie wynalazcy solar trackerów. Są to systemy podążające za słońcem, na których mocuje się jeden lub więcej paneli. Systemy mogą działać na gruncie, na dachu płaskim lub na innych dużych, płaskich powierzchniach. Najbardziej opłacalne są tam, gdzie solary możemy zamontować w pewnej odległości od siebie (czyli wszędzie tam, gdzie powierzchnia nie stanowi problemu). Trackery lub systemy nadążne mogą działać na różnych zasadach (analogowo, cyfrowo). Ich wspólną cechą jest samoistna regulacja kierunku paneli względem słońca.

Dwie podstawowe wady tej konstrukcji to cena oraz wymaganie większej powierzchni do ustawienia całej konstrukcji. Odległość jest konieczna żeby jeden panel po zmianie kierunku nachylenia nie zacieniał drugiego.

Panele dwustronne

Te panele uzyskują lepszą moc i sprawność dzięki produkcji energii ze światła słonecznego i odbitego od gruntu. Należą obecnie do najbardziej wydajnych. Doskonale nadają się do umieszczania na gruncie. Można je też kombinować z trackerami, które pomogą uzyskać jak najwięcej energii ze wszystkich dostępnych stron.

Sferyczne ogniwa słoneczne?

Ta technologia jest w fazie badań, ale możliwe, że zostanie przyjęta jako alternatywa dla tradycyjnych paneli na trackerach i bez nich. Ogniwa mają kształt kuli, która zbiera jak najwięcej promieni słonecznych ze wszystkich dostępnych kierunków. Na razie jest to niszowy produkt jednej firmy (Kyosemi Corporation), niedostępny w Polsce. Jeżeli okaże się, że są one opłacalne i łatwe do masowej produkcji, to mogą trafić i na nasz rynek. Jeśli szukasz więcej porad, sprawdź także zebrane w tym miejscu artykuły na temat fotowoltaiki.