Wydajność paneli fotowoltaicznych w cieniu – jak minimalizować straty energii?
Fotowoltaika to jedna z najszybciej rozwijających się technologii OZE – według Międzynarodowej Agencji Energii Odnawialnej (IRENA) w 2023 roku globalna moc zainstalowana PV przekroczyła 1,2 TW. Jednym z największych wyzwań w efektywnym wykorzystaniu paneli słonecznych jest jednak zacienienie, które może drastycznie obniżyć ich wydajność. Badania National Renewable Energy Laboratory (NREL) wskazują, że nawet częściowe zasłonięcie jednego modułu może zmniejszyć produkcję energii całej instalacji nawet o 20-30%. W Polsce, gdzie warunki pogodowe bywają zmienne, a zabudowa często gęsta, problem ten dotyczy wielu prosumentów. Jak zatem zapobiegać stratom energii spowodowanym zacienieniem?
Wpływ cienia na pracę paneli – dlaczego to takie istotne?
Panele fotowoltaiczne połączone są zwykle w łańcuchy (stringi), przez które przepływa prąd stały. Gdy choć jedna komórka lub moduł zostanie zacieniony (np. przez drzewo, komin czy sąsiedni budynek), działa jak opór elektryczny, ograniczając przepływ prądu w całym obwodzie. Efekt ten znany jest jako „efekt hot-spot” – zacienione obszary nagrzewają się, co nie tylko zmniejsza wydajność, ale także skraca żywotność paneli.
Z badań Instytutu Energetyki Odnawialnej (IEO) wynika, że w polskich warunkach:
- 30% zacienienia powierzchni panelu może obniżyć jego wydajność nawet o 50%,
- w instalacjach bez optymalizatorów straty systemowe sięgają 15-25% w ciągu roku.
Dlatego już na etapie projektowania instalacji kluczowe jest unikanie miejsc narażonych na zacienienie lub zastosowanie rozwiązań minimalizujących jego skutki.
Technologie redukujące straty spowodowane cieniem
1. Mikrofalownicze i optymalizatory mocy
Tradycyjne systemy fotowoltaiczne wykorzystują jeden centralny falownik, co oznacza, że zacienienie jednego panelu wpływa na cały string. Rozwiązaniem są:
- mikrofalownicze (microinverters) – każdy panel ma własny falownik, dzięki czemu działa niezależnie (nawet jeśli inne są zacienione);
- optymalizatory mocy – montowane przy każdym module, dostosowują napięcie i prąd, by maksymalizować wydajność.
Według danych firmy SolarEdge, stosowanie optymalizatorów może zredukować straty energii spowodowane cieniem nawet o 90%. Badania Fraunhofer ISE potwierdzają, że w instalacjach z optymalizatorami spadek wydajności przy częściowym zacienieniu wynosi zaledwie 5-10%, podczas gdy w tradycyjnych systemach – nawet 30-50%.
2. Panele half-cut i technologia bypass diod
Nowoczesne panele half-cut (z przeciętymi na pół ogniwami) są mniej podatne na straty spowodowane cieniem, ponieważ zacienienie jednej części nie blokuje całego modułu. Dodatkowo, bypass diody omijają zacienione ogniwa, minimalizując spadek mocy.
Testy przeprowadzone przez TÜV Rheinland wykazały, że panele half-cut tracą o 10-15% mniej energii w warunkach częściowego zacienienia niż standardowe moduły.
3. Lepsze planowanie i monitoring instalacji
- Symulacja 3D nasłonecznienia (np. w programach typu PV*SOL) pomaga zidentyfikować potencjalne źródła cienia w ciągu roku.
- Systemy monitoringu (np. Huawei FusionSolar) wykrywają spadki wydajności i wskazują, które panele wymagają interwencji.
Praktyczne sposoby na unikanie zacienienia
- Odpowiednie umiejscowienie paneli – unikanie stron północnych, przesunięcie modułów od kominów, anten i drzew.
- Czyszczenie instalacji – liście, ptasie odchody czy śnieg również powodują lokalne zacienienie.
- Cięcie przeszkadzających gałęzi – jeśli drzewa rzucają cień, warto je przyciąć (zgodnie z przepisami).
Czy da się całkowicie wyeliminować straty?
Choć nie da się całkowicie wykluczyć wpływu cienia, nowoczesne technologie pozwalają zmniejszyć straty do minimum. Inwestycja w optymalizatory, panele half-cut i dokładne planowanie instalacji zwraca się w dłuższej perspektywie, zwiększając roczną produkcję energii nawet o 20-30%.
Źródła danych:
- IRENA – Renewable Capacity Statistics 2023
- NREL – Impact of Shading on PV Systems
- IEO – Analiza strat w instalacjach PV w Polsce
- Fraunhofer ISE – Performance of Optimized PV Systems
- TÜV Rheinland – Half-Cell Module Testing Report
Chcesz wiedzieć więcej? Napisz do nas!
Śledź nas również na Facebooku!
Napisz do nas
