Prawidłowa odległość paneli fotowoltaicznych na dachu płaskim

Dlaczego odległości są ważne?

W każdej instalacji elektrycznej odpowiednie dobranie odległości ma znaczenie. W przypadku instalacji PV dodatkowo trzeba brać pod uwagę dostęp do promieni słonecznych. Prawidłowe rozmieszczenie paneli na dachu zapewnia zabezpieczenie przed zdmuchnięciem i uszkodzeniem przez wiatr, dostęp w czasie czyszczenia i konserwacji oraz chłodzenie od spodu. Dodatkowo trzeba pamiętać o odpowiednich odległościach paneli od uziemienia i od falownika.

Odległość paneli fotowoltaicznych na dachu płaskim decyduje też o unikaniu zacienienia. Jeżeli panele są ustawione na stelażach, pod kątem 35-40 stopni, to w czasie dnia cień każdego modułu będzie się przesuwał. Instalację trzeba ustawić tak, żeby mogła działać przez cały dzień.

Odpowiednie rozmieszczenie paneli to również sposób na ograniczenie przeciążenia jednej części dachu. Musimy pamiętać, że jeden panel waży od kilkunastu do dwudziestu kilku kilogramów. Przy większych instalacjach jest to poważne obciążenie dla konstrukcji dachu. Jednak odpowiednie rozłożenie ciężaru na całą powierzchnię pozwoli nie martwić się potencjalnym zawaleniem czy uszkodzeniem.

Odległość paneli fotowoltaicznych od siebie i innych urządzeń

W jakiej odległości panele na dachu będą miały optymalne warunki działania? Należy zachować przede wszystkim trzy zasady:

Odległość od krawędzi bocznych dachu do krawędzi modułu musi wynosić przynajmniej 20-30 cm. Średnio mówi się o 0,5 metra. Dokładne obliczenia dla danego domu i instalacji może wykonać specjalista.
Odległość modułów od siebie – obliczana zgodnie z kątem nachylenia, wysokością paneli i kątem padania promieni słonecznych w danym miejscu na Ziemi.
Odległość od falownika – zapewnia sprawne przesyłanie prądu między instalacją DC i AC, bez konieczności stosowania dodatkowych urządzeń. Odległość ta wynosi najwyżej 10 m.

W przypadku montowania na dachu pochyłym musimy jeszcze zachować odległość między powierzchnią dachu i paneli. Montaż na płaskim dachu i tak wymaga stelażu z nachyleniem, więc problem odległości od powierzchni rozwiązuje się sam.

Montaż na dachu płaskim – wpływ na odległości

Na pytanie jak montować panele na dachu płaskim odpowiadamy dokładniej w innym artykule. Tutaj przypomnimy tylko, że można to robić na trzy podstawowe sposoby:

Mocowanie na konstrukcji wsporczej zapewnia solidne przytwierdzenie do powierzchni, umożliwia wybór kąta nachylenia i jest tanie, chociaż nie łatwe w wykonaniu. Minusem tego rozwiązania jest ingerencja w poszycie dachu.
Zamiast mocowania dobrą alternatywą jest konstrukcja balastowa na dach płaski. Dociążanie przyspiesza i ułatwia montaż paneli. Zwykle tego typu konstrukcje są też nachylone pod większym kątem (20-25°). Wadą tego rodzaju mocowania jest jego waga. Taki montaż na płaskim dachu jest możliwy tylko jeżeli konstrukcja dachu ma odpowiednią nośność.
Trzecie rozwiązanie, zwane systemem samonośnym, ma wiele zalet – na przykład zmniejsza ryzyko zacienienia jednego rzędu przez drugi. Zamiast ustawiać moduły jeden za drugim, można dwa rzędy ułożyć dwuspadowo np. według orientacji wschód-zachód. Całość również obciąża się balastem. Tego typu stelaż pod fotowoltaikę na dach płaski nie może być jednak ustawiany pod większym kątem niż 15°.

Jak rozmieszczenie i rodzaj mocowania wpływa na odległość paneli na dachu płaskim? Ułożenie pod niedużym kątem, np. w przypadku systemu samonośnego sprawia, że wystarczy kilkanaście centymetrów między kolejnymi rzędami. Panele pod kątem 25-35 stopni mogą być natomiast założone na konstrukcji balastowej. W tym przypadku konieczne będzie wyliczenie odległości na podstawie wysokości paneli, tak to się robi z konstrukcjami na gruncie. Jeśli szukasz więcej porad i informacji, sprawdź także zebrane w tym miejscu artykułu o fotowoltaice.

Wyliczanie odległości paneli na dachu płaskim

Wiemy już, że odległość może zależeć od tego jaki kąt paneli na dachu płaskim uda się osiągnąć przy danej konstrukcji. Teraz spróbujemy powiedzieć więcej o wyliczaniu odległości między rzędami przy większym kącie (35-40°).

Naszym punktem odniesienia musi być czas kiedy słońce rzuca najdłuższy cień w ciągu roku. Na naszej półkuli ma to miejsce 22 grudnia (przesilenie zimowe). Istnieje wzór na policzenie tej wielkości. Dla naszych potrzeb możemy ustalić, że będzie to 12,52°.

Drugą wielkością konieczną do dokonania obliczeń jest kąt nachylenia paneli. W naszym przypadku przyjmiemy, że jest to optymalne 25°. Ostatnia zmienna do naszego równania, to wysokość paneli. Możemy przyjąć, że mamy moduły o wysokości 1 m.

Najpopularniejsze pompy ciepła i panele fotowoltaiczne - sprawdź promocje!

Wzór na wyliczenie odległości, którą oznaczymy literą „O”, wygląda następująco:

O = h * [cos(α) + (sin(α) / tg(β))]

gdzie h – wysokość paneli z podstawą, α – kąt nachylenia paneli, β – kąt padania promieni w najkrótszym dniu w roku. Podstawiając nasze wielkości uzyskujemy:

O= 1 * [cos(25°) + (sin(25°) / tan(12.52°))]

Nie będziemy przeprowadzać tutaj całego rozumowania matematycznego. W przybliżeniu odległość O wynosi w naszym przykładzie 2,7 m. W artykułach na ten temat można się spotkać z wielkościami w przybliżeniu podawanymi w zakresie 2-2,5 m. Jak widać dobrze jest jednak dokonać obliczeń na konkretnym przykładzie, zanim przejdziemy do rozmieszczenia paneli na dachu.

Warto dodać, że przy montażu na płaskim dachu zwykle ustawia się panele pod mniejszym kątem. Dzięki temu możemy zyskać więcej miejsca i spada ryzyko porwania czy uszkodzenia paneli przez wiatr.

Panele a inwerter

Na koniec jeszcze kilka słów o inwerterze. Jest to urządzenie konieczne w każdej instalacji domowej. Przekroczenie odległości 10 m między inwerterem a panelami oraz inwerterem i siecią domową rodzi dodatkowe trudności. Wymaga dodania skrzynki elektrycznej po stronie DC i zabezpieczeń antyprzepięciowych po stronie AC. Jednym słowem jest to dodatkowa praca dla elektryka, dodatkowe wydatki i możliwe straty energii po drodze.

Dobrym rozwiązaniem tego problemu jest wybór inwertera zewnętrznego lub mikroinwerterów do poszczególnych modułów. Dzięki temu odległość paneli fotowoltaicznych na dachu płaskim od inwertera zostanie zmniejszona do zera.

Wybór rodzaju paneli, sposobu mocowania i dobór właściwych urządzeń dodatkowych zależy od wielu czynników. Chociaż istnieją zasady dotyczące odległości między rzędami paneli i odległości paneli fotowoltaicznych od różnych urządzeń, to dokładne liczby można przedstawić tylko dla konkretnego przypadku.

Dodatkowo należy pamiętać o odległości paneli od struktur zacieniających. Wszelkie ogrodzenia, dodatkowe zadaszenia, kominy, anteny czy pobliskie wysokie drzewa i budynki mogą tworzyć na wybranym fragmencie dachu głęboki cień. Położenie tym miejscu paneli jest stratą pieniędzy i energii. Chociaż optymalizatory i niektóre falowniki poradzą sobie z chwilowym zacienieniem, to nie zmienią praw fizyki.

Odległości od komina czy innych obiektów na dachu możemy obliczyć odwołując się do tego samego kąta padania promieni słonecznych w najkrótszym dniu w roku. Ponieważ długi cień pojedynczej struktury nie jest permanentny, ustawienie „na oko” też nie powinno powodować większych problemów.

Odległość paneli fotowoltaicznych od siebie i od innych struktur to czynnik, o którym łatwo zapomnieć. Warto go brać pod uwagę zanim jeszcze zaplanujemy rozmieszczenie paneli na dachu.