Wprowadzenie
Panele fotowoltaiczne osiągają najwyższą wydajność w miesiącach letnich, gdy dni są dłuższe, a nasłonecznienie większe. W zimie, kiedy zapotrzebowanie na energię rośnie, na przykład do zasilenia systemów grzewczych, produkcja energii z fotowoltaiki jest niższa. Ale jak niska dokładnie? Przyjrzeliśmy się temu na przykładzie instalacji o mocy 8,4 kWp, która od ponad trzech lat działa na obrzeżach Warszawy.
Rola Warunków Atmosferycznych w Produkcji Energii Zimą
Warunki atmosferyczne mają kluczowe znaczenie dla wydajności instalacji fotowoltaicznych. W zimie, krótsze dni i częstsze zachmurzenie znacząco obniżają ilość produkowanej energii. Śnieg pokrywający panele może dodatkowo zmniejszyć efektywność instalacji, choć często przyspiesza topnienie dzięki generowanemu ciepłu. Mimo mniejszej intensywności słońca, panele fotowoltaiczne działają wydajniej w chłodniejsze dni, gdyż ich efektywność wzrasta przy niższych temperaturach. Ostatecznie, ilość energii wyprodukowanej zimą zależy od lokalnych warunków pogodowych i regularnej konserwacji paneli, aby zapobiegać zaleganiu śniegu i lodu.
Bilans roczny
Średnia roczna produkcja analizowanej instalacji fotowoltaicznej wynosi około 7 000 kWh. Wynik ten to średnia z lat 2019-2022 i jest zgodny z prognozami – w polskich warunkach klimatycznych można przewidywać, że 1 kWp zainstalowanej mocy PV wyprodukuje rocznie około 1000 kWh. Produkcja energii różni się jednak w zależności od pory roku – zimą jest znacznie niższa niż latem. Ostatnie dwanaście miesięcy podzieliliśmy na okres wiosenny (od marca do maja 2022), letni (czerwiec, lipiec, sierpień 2022), jesienny (od września do listopada 2022) oraz zimowy (grudzień 2022 i dwa pierwsze miesiące 2023). Wyniki prezentujemy na poniższym wykresie:
Okres letni jest zdecydowanie najkorzystniejszy, natomiast okres zimowy najmniej korzystny. Zauważalna jest również różnica między produkcją energii wiosną a jesienią – wiosną 2022 instalacja wygenerowała ponad 2100 kWh, podczas gdy jesienią o 700 kWh mniej.
Zimno i słońce krótko świeci
Ile energii generuje instalacja fotowoltaiczna zimą? Średnio, biorąc pod uwagę ostatnie miesiące grudzień, styczeń i luty – nasza warszawska instalacja wyprodukowała 200 kWh miesięcznie. W grudniu 2022 – 180 kWh, w styczniu 2023 – 170 kWh, a w lutym 250 kWh. Dla porównania – w grudniu system grzewczy, zainstalowany w tym samym budynku, zużył 800 kWh, w styczniu 960 kWh, a w lutym 450 kWh.
Czy oznacza to, że w lutym system grzewczy mógłby być w 55% zasilany z darmowej energii wygenerowanej na dachu budynku? Niestety nie, ponieważ generacja energii elektrycznej odbywa się tylko w ciągu dnia, a system grzewczy działa o różnych porach doby. Bez magazynu energii konieczne jest korzystanie z prądu z sieci do zasilania urządzenia grzewczego.
Systemy rozliczeń
Prosumenci korzystający z net-meteringu mogą dużo zyskać na instalacji fotowoltaicznej nawet zimą. W tym systemie rozliczeń, za każdą kilowatogodzinę energii wyprodukowanej przez mikroinstalację PV, prosumenci mogą odebrać 0,8 kWh energii z sieci za darmo. W takiej sytuacji (zakładając nawet, że cała energia wytworzona przez panele słoneczne jest oddawana do sieci) w lutym 2023 roku analizowana instalacja PV pozwoliłaby na pokrycie 44% zapotrzebowania systemu grzewczego zupełnie za darmo! W grudniu byłoby to 18%, a w styczniu 14%. Net-billing, czyli system rozliczania obowiązujący wszystkich prosumentów podłączających się do sieci od 1 kwietnia 2022 roku, działa już inaczej. Uwzględnia on średnią rynkową cenę energii elektrycznej (RCEm), według której oblicza się wartość energii oddanej przez prosumenta do sieci. Co więcej, obecnie obowiązują zasady godzinowego rozliczania net-billingu, co oznacza, że energia oddana do sieci i pobrana z sieci jest rozliczana godzinowo, a nie miesięcznie, co pozwala na bardziej precyzyjne zarządzanie produkcją i konsumpcją energii.
Korzyści z Uzupełnienia Instalacji Fotowoltaicznej o Magazyny Energii
Dodanie magazynów energii do instalacji fotowoltaicznej może znacząco zwiększyć jej efektywność, zwłaszcza zimą. Magazyny energii pozwalają na przechowywanie nadwyżek energii wyprodukowanej w ciągu dnia i jej wykorzystanie w nocy lub podczas okresów niskiej produkcji. W ten sposób można zminimalizować korzystanie z energii z sieci i zwiększyć niezależność energetyczną. W długoterminowej perspektywie, inwestycja w magazyny energii może również przynieść oszczędności na rachunkach za prąd, a także przyczynić się do zmniejszenia śladu węglowego gospodarstwa domowego.
Podsumowanie
Panele fotowoltaiczne są niezwykle efektywne w produkcji energii elektrycznej w miesiącach letnich, kiedy dni są długie i nasłonecznienie jest największe. Jednak zimą, kiedy zapotrzebowanie na energię wzrasta, produkcja energii z fotowoltaiki jest znacznie niższa. Analiza instalacji o mocy 8,4 kWp działającej na obrzeżach Warszawy pokazuje, że średnia roczna produkcja wynosi około 7 000 kWh, co potwierdza prognozy, że 1 kWp zainstalowanej mocy PV może wyprodukować około 1000 kWh rocznie. Zimą, w miesiącach takich jak grudzień, styczeń i luty, produkcja energii spada do około 200 kWh miesięcznie, co jest niewystarczające do pokrycia pełnego zapotrzebowania na energię systemów grzewczych.
Prosumenci korzystający z net-meteringu mogą częściowo zrekompensować niższą produkcję zimą, odbierając 0,8 kWh energii z sieci za każdą wyprodukowaną kilowatogodzinę. Choć system ten przynosi korzyści, net-billing, który obowiązuje od 1 kwietnia 2022 roku, wprowadza zasady rozliczania energii godzinowo, co może być bardziej precyzyjne i korzystne dla zarządzania produkcją i konsumpcją energii. Dodatkowe korzyści mogą przynieść magazyny energii, które umożliwiają przechowywanie nadwyżek energii i jej wykorzystanie w okresach niskiej produkcji.
Warunki atmosferyczne mają znaczący wpływ na wydajność fotowoltaiki, a zmiany klimatyczne mogą wpłynąć na przyszłość tej technologii w różny sposób. Aby sprostać tym wyzwaniom, niezbędne będą innowacje technologiczne i wsparcie polityczne. Pomimo tych wyzwań, fotowoltaika pozostaje kluczowym elementem w dążeniu do zrównoważonego i ekologicznego systemu energetycznego.
