Súčasná energetická situácia sa javí ako dočasná a vytvorená vojnou na Ukrajine. Avšak skôr je to signál konca etapy lacnej fosílne energie. Je rozumné koniec tejto cca. 150 ročnej fosílnej jazdy využiť na vybudovanie reálnej alternatívy – OZE. Ale aby to išlo, treba sa na technológie pozerať reálne. Slnko je skvelý a masívny zdroj energie, ale jeho využitie má svoje rámce a vlastnosti. Tento článok si kladie za ciel ukázať koľko vie fotovoltika generovať elektriny behom jedného nášho obletu okolo Slnka = kalendárneho roku.

Závery tohto článku sú platné pre našu zemepisnú výšku a šírku. Sú teda vhodné pre Slovensko a celkovo aj Čechy. Nedajú sa plne použiť napr. v Taliansku (viac Slnka ako tu) ani v Poľsku a ďalej na sever (menej Slnka). Takisto viac na západ (bližšie k moru) alebo na východ (Ukrajina a ďalej) už nie sú až tak platné, lebo kontinentálny vplyv počasia je iný. I keď posun západ-východ má podstatne menší vplyv ako sever-juh.

Globálnu produkciu si najlepšie ukázať na obrázku:

Ako vidno bežná ročná produktivita (výkonnosť či yield) je bežne od 800 kWh/kWp až po takmer 1 900 kWp/kWh. Prevedené na normalizovanú dennú produkciu 2,19 až 5,2 hodiny. Normalizovaná znamená, že sa berie ako by FV vyrábalo v maximálnom výkone počas celej doby produkcie, viď obrázok.

Koľko Slnka mám k dispozícii

Na ohodnotenie konkrétneho miesta slúžia viaceré nástroje. Širší popis je v tomto článku: Nástroje, ktoré pomôžu pri návrhu fotovoltiky, tu sa skôr povenujem všeobecným záverom.

A hneď na začiatku použijem dáta dostupné na sieti: mapy SolarGIS-u a PV GIS-u:

Z oboch nástrojov vychádza, že bežná ročná produkcia je medzi 850 až 1120 (1 250 u SolarGIS) kWh z jedného kWp panelov. To je teda bežná priemerná denná produkcia od 2,5 až skoro k 3,5 hodiny normalizovanej produkcie. Ak zostanem u priemeru z priemeru, tak je to približne do 3 hodín dennej produkcie.

Pekný deň v lete

Pekný deň v lete sa vyznačuje normalizovanou produkciu do 8 hodín => 1 kWp vyrobí až 8 kWh. Tu si treba uvedomiť, že maximálny výkon býva aj 80 % z nominálneho výkonu (vďaka teplotnému koeficientu). Celková denná produkcia je teda tvorená najmä dĺžkou dna a tak slnečného svetla. Takýchto dní je však v roku napočítané v malých desiatkach.

Pekný deň v zime

Pekný deň v zime vie v celodennom súhrne urobiť podobný výsledok ako predchádzajúci – do 8 hodín => 8 kWh/kWp. Avšak v zimnom dni je slnečný svit krátky a tak výsledok je ovplyvnený najmä zápornou teplotou (FV má rada zimu) a nadštandardnou energiou Slnka (viac ako 1 000 W/m²). Takýchto dní je však v roku poskromne, priemerne tak dva dni za tri roky.

Priemerný letný deň

Priemerný letný deň sa produkcia pohybuje medzi 4 až 7 hodinami => 4 – 7 kWh/kWp. Je to väčšina dní z obdobia od konca marca do poloviny októbra. Tieto dni urobia najpodstatnejší energetický zisk fotovoltiky.

Obdobie škaredých dní

S fotovoltikou sa ale treba pripraviť aj na to, že sa pokojne stane, že celý týždeň je produkcia nulová alebo na úrovni 10 % priemernej ročnej produkcie. Tzn. sotva 0,3 kWh z 1 kW panelov. Takže za týždeň sa vyprodukuje sotva 1 kWh. Takáto situácia (a aj dlhšia) môže nastať najmä pri fotovoltike s nízkym sklonom a vtedy ak na ňu nasneží a sneh zamrzne.

Takýto primrznutý sneh nie je veľmi vhodné nasilu škrabať dole, keďže hrozí popraskanie primrznutého skla panelov. Niektorí majitelia si na tento prípad pod panely nainštalujú elektrické vyhrievanie. To odmrazí vrstvu ľadu nad panelmi a ten sa potom ľahko zošuchne. Tu si však treba uvedomiť, že je to ďalšia spotreba nakupovanej elektriny, alebo elektriny z batérií. A jej bilanciu treba zarátať do energetickej a finančnej návratnosti.

Sezónne nastavenie FV panelov

Najvyššie Slnko je u nás v lete, a vtedy má sklon k rovine (eleváciu) do 65°, najnižšie obedňajšie Slnko je v zime, 21. decembra a nad horizontom sa objaví v maximálnom uhle menej ako 19°. Ďalší zaujímavý fakt, ktorý sme zabudli je, že Slnko okrem dvoch dní nevychádza presne na východe a nezapadá presne na západe. Toto sa deje iba v dňoch rovnodennosti a behom tej letnej, nakoľko máme letný čas to tiež nie je pravda. Vtedy je fyzikálny východ a západ Slnka posunutý o hodinu.

Nastavenie na maximálnu ročnú produkciu

V základnom nastavení je PV GIS pripravený počítať s maximalizáciou energetického zisku počas celého roka. Nakoľko však ráta s pevným nastavením, tak jeho optimalizačný výsledok, je koľko by mal byť optimálny uhol sklonu a otočenia vôči juhu.
Pri otočení vôči juhu je potrebné mať na pamäti, že nie vždy je presný juh najlepšie otočenie fotovoltiky.

Takýto systém je vhodný ale iba tam kde sa dá elektrina uložiť, alebo tam kde sa dá elektrina efektívne predať. Toto nastavenie zabezpečí maximalizáciu slnečných ziskov, a tak maximálne (finančné) využitie panelov.

Na obrázku je mesačná produkcia 1 kW systému s optimálnym celoročným nastavením, tu -7° od juhu (smerom na východ). Takýto systém vygeneruje cez 1 076 kWh (z toho jedného kilowattu panelov). Vidno, že zimné mesiace produkujú celkom málo.

Nastavenie na maximalizovanie zimných ziskov

Predchádzajúca optimalizácia na celoročný energetický zisk je vhodná len pre systémy, kde sa dajú prebytky výroby zhodnotiť – najmä predajom alebo povinným výkupom (doplatok, či inak Feed in Tariff – FiT). Ak ale je fotovoltika navrhovaná najmä ako doplnkový zdroj pre väčšiu energetickú samostatnosť, tak pravdepodobne bude majiteľa zaujímať najmä energetický zisk v tých zimných (slabších) mesiacoch.

Zimné nastavenie teda podľa obrázku vyššie vyžaduje panely s podstatne vyšším sklonom. V modelovom prípade na konkrétnom prípade so sklonom 70°a -7° od juhu.

Celková ročná produkcia klesla z 1 076 kWh na 956 kWh, ale zvýšila sa zimná produkcia. Síce len o necelých 10 %, ale v niektorých dňoch to môže byť presne to čo je potreba na zvýšenie sebestačnosti. Navyše takýto sklon prakticky zabraňuje zasneženiu panelov.

Záver

Týmto článkom som sa snažil ukázať bežné produkčné rámce slovenskej (a v zásade aj českej) fotovoltiky. Na presný výpočet možnej produkcie v konkrétnom mieste (aj mimo Sk a Cz) odporúčam nástroje v článku: Nástroje, ktoré pomôžu pri návrhu fotovoltiky.

Ilustračný obrázok vytvorený “umelou inteligenciou” v PlayGroundAI.

Dodatok

Ak máte na vašej fotovoltike rozdielne skúsenosti, alebo iné postrehy z prevádzky, budem rád ak sa s nimi podelíte.

Ak vás článok zaujal, alebo máte doplňujúce otázky, tak nám napíšte do diskusie pod článkom. Samozrejme nás poteší „lajk“ nie len k článkom, ale aj na našej LinkedIn stránke. Bude to malá odmena za našu snahu.