Zaczął się martwy okres dla fotowoltaiki. Ile prądu teraz produkuje?

Panele fotowoltaiczne składają się z wielu ogniw fotowoltaicznych, które są wykonane z półprzewodnikowego materiału, najczęściej krzemu. Krzem jest wysoce efektywny w przekształcaniu światła słonecznego w energię elektryczną. Kiedy promienie słoneczne padają na powierzchnię panelu fotowoltaicznego, fotony (cząstki światła) są absorbowane przez ogniwa krzemowe. Każdy foton niesie ze sobą energię, która jest przekazywana do elektronów w krzemie.

Jesienią i zimą, z powodu mniejszej ilości światła słonecznego oraz większego zachmurzenia, wydajność fotowoltaiki spada. Jednak nie oznacza to, że przestaje ona działać. Wbrew pozorom, panele mogą pracować efektywnie nawet w niższych temperaturach, ponieważ chłód sprzyja pracy modułów. Największym ograniczeniem jest nie tyle chłód, ile brak odpowiedniego nasłonecznienia. Kluczowe czynniki wpływające na wydajność fotowoltaiki jesienią i zimą to:

• kąt padania światła: w miesiącach zimowych słońce znajduje się niżej nad horyzontem, dlatego promienie słoneczne padają na panele pod mniejszym kątem;
• długość dnia: krótsze dni automatycznie zmniejszają czas pracy instalacji;
• warunki atmosferyczne: chmury, śnieg czy mgła mogą ograniczać ilość docierającego światła. Z drugiej strony odbicie światła od śniegu (tzw. efekt albedo) może nieznacznie zwiększyć wydajność w słoneczne, zimowe dni.

Ogniwa tandemowe i perowskitowe stanowią przełomowe innowacje w dziedzinie fotowoltaiki, znacząco podnosząc wydajność paneli słonecznych. Ogniwa tandemowe stanowią połączenie krzemu i perowskitu, dzięki czemu umożliwiają absorpcję szerszego spektrum światła. Na ten moment ich wydajność wynosi około 33%. Z kolei ogniwa perowskitowe, dzięki swojej elastyczności, lekkości i niskim kosztom produkcji, mogą być stosowane na różnorodnych powierzchniach, od budynków po pojazdy.

W Polsce, ze względu na położenie geograficzne, nasłonecznienie w miesiącach jesienno-zimowych jest znacznie mniejsze niż wiosną i latem. Najsłabsze miesiące to listopad, grudzień i styczeń, kiedy słońce świeci najkrócej, a intensywność promieniowania jest najniższa. Fotowoltaika produkuje w tym czasie średnio 10–20% swojej nominalnej mocy, w zależności od warunków pogodowych, konfiguracji instalacji oraz lokalizacji.

Produkcja miesięczna w kWh dla instalacji o mocy 5 kW, która latem osiąga średnią produkcję rzędu 600–700 kWh miesięcznie:

• listopad: produkcja wynosi około 80–120 kWh;
• grudzień: najniższy uzysk – 60–100 kWh;
• styczeń: produkcja stopniowo rośnie, osiągając 80–140 kWh.

Warto zauważyć, że instalacje o większej mocy, np. 10 kW, osiągną proporcjonalnie wyższe wyniki, ale ich procentowa wydajność pozostanie podobna. Zimą instalacja może wygenerować jedynie 5–8% całkowitej rocznej produkcji energii elektrycznej. Z kolei miesiące letnie odpowiadają za 65–70% energii rocznej. Mimo to warto zauważyć, że nawet minimalna produkcja energii może częściowo pokryć zapotrzebowanie na prąd, zwłaszcza w gospodarstwach domowych o niskim zużyciu.

Mimo niższej produkcji energii zimą, fotowoltaika pozostaje opłacalna dzięki oszczędnościom na rachunkach za prąd. Wysokie ceny energii elektrycznej sprawiają, że każda kilowatogodzina wyprodukowana przez własną instalację to szansa na oszczędność. Dodatkowo, dostępne dotacje, takie jak program "Mój Prąd", mogą obniżyć koszty początkowe instalacji.

Nowy system rozliczeń net-billing, wprowadzony w 2022 roku, wymaga bardziej świadomego zarządzania energią. Prosumenci sprzedają nadwyżki energii do sieci po cenach rynkowych i kupują energię, gdy jej potrzebują, również po cenach rynkowych. Kluczem do opłacalności jest maksymalizacja autokonsumpcji, czyli zużywania własnej energii w momencie jej produkcji. Dodatkowo, inwestycja w fotowoltaikę zwiększa wartość nieruchomości i przyczynia się do ochrony środowiska poprzez redukcję emisji CO2.

Zimą warto zadbać o odpowiednią optymalizację instalacji fotowoltaicznej, aby maksymalnie wykorzystać ograniczone warunki nasłonecznienia. Jednym z kluczowych kroków jest zwiększenie kąta nachylenia paneli do 45–60°, co pozwala efektywniej wychwytywać światło słoneczne, które w tym okresie pada pod mniejszym kątem.

Regularne oczyszczanie modułów ze śniegu i lodu to kolejny istotny element – zanieczyszczone panele tracą dostęp do promieni słonecznych, a to obniża ich wydajność. Dzięki systematycznemu usuwaniu osadów można poprawić efektywność pracy instalacji nawet w trudniejszych warunkach pogodowych.

Dodatkowo, monitoring pracy instalacji za pomocą nowoczesnych inwerterów i aplikacji mobilnych pozwala na bieżąco analizować poziom produkcji energii i szybko reagować na ewentualne problemy, takie jak spadek wydajności. Inwestycja w magazyny energii stanowi natomiast długoterminowe rozwiązanie, umożliwiając przechowywanie nadwyżek wyprodukowanych latem i ich wykorzystanie zimą. Jest to jednak dość kosztowne, ponieważ w zależności od wielkości magazynu ceny wahają się od 13 000 do nawet 40 000 zł.

Fotowoltaika osiąga swoją maksymalną wydajność w okresie wiosenno-letnim, od kwietnia do sierpnia. Dni są wtedy dłuższe, w czerwcu słońce świeci nawet przez 16 godzin dziennie, co pozwala na maksymalne wykorzystanie potencjału instalacji.

Istotna jest również intensywność promieniowania słonecznego, która osiąga najwyższy poziom latem. Dzięki temu panele mogą generować energię blisko swojej nominalnej mocy. Optymalne temperatury dla pracy paneli fotowoltaicznych wynoszą około 20–25°C. Wyższe temperatury, zwłaszcza w upalne dni, mogą obniżać wydajność modułów. Dlatego miesiące wiosenne, takie jak maj czy czerwiec, często przynoszą jeszcze lepsze wyniki niż szczytowe lato.

W Polsce, w okresie od kwietnia do sierpnia, instalacja o mocy 5 kW może wyprodukować od 700 do 900 kWh miesięcznie, w zależności od lokalizacji i ustawienia paneli. To stanowi aż 60–70% całkowitej rocznej produkcji energii.