Wpływ śniegu na pracę paneli fotowoltaicznych

Nie ulega wątpliwości, że szczyt produkcji energii elektrycznej z paneli fotowoltaicznych przypada na okres wiosenno-letni. To wtedy promieniowanie słoneczne osiąga rekordowe natężenie. Przeciętna elektrownia firmowa generuje 80% swoich uzysków w miesiącach od kwietnia do września. Pozostała część wytwarzana jest w okresie jesienno-zimowym. W tym kontekście rodzi się szereg pytań, a kluczowym jest wpływ pokrywy śnieżnej na pracę paneli fotowoltaicznych. Z tego artykułu dowiedzą się Państwo czy zalegający śnieg może być problemem dla prawidłowego funkcjonowania elektrowni oraz jak można go bezpiecznie usunąć z powierzchni urządzenia.

Śnieg na panelach a przepuszczalność promieniowania słonecznego

Opady śniegu, zwłaszcza w ostatnich latach, nie są szczególnie intensywne w klimacie umiarkowanym. W zależności od konkretnej lokalizacji okres opadowy może wynosić od 40 do 100 dni w ciągu roku. Zazwyczaj są to jednak niewielkie mżawki, które nie mają praktycznie żadnego wpływu na funkcjonowanie elektrowni PV. Kluczowy jest tu bowiem czas utrzymywania się pokrywy śnieżnej na modułach. Ten ponownie, w zależności od lokalizacji, może wynosić od 20 (na zachodzie i północy kraju) do około 80 dni (wchód i południe Polski). Jaki wpływ ma śnieg na przepuszczalność promieniowania słonecznego? Nawet niewielka, dwucentymetrowa warstwa zmniejsza wydajność naszej firmowej instalacji o około 80%. Przy większej pokrywie, dochodzącej do 10 centymetrów, przepuszczalność obniża się już do minimum. Takie obciążenie sprawia, że nasze moduły nie mają prawa pracować efektywnie.

Czy śnieżna zima może znacząco wpłynąć na roczne uzyski z mikroinstalacji fotowoltaicznej?

Badania prowadzone w Niemczech, Kanadzie i USA pokazują, że zmniejszenie rocznego uzysku prądu wskutek zalegania śniegu jest niewielkie. Według analiz zaprezentowanych w raporcie „The Effects of Snowfall on Solar Photovoltaic Performance” wynosiło ono dla Kanady od 1 do 3,5% w zależności od instalacji. G. Becker, B. Schiebelsberger i W. Weber w swojej pracy dotyczącej regionu zbliżonego do Polski (Niemcy) uzyskali zbliżone rezultaty. W naszym kraju śnieg pojawia się zazwyczaj w grudniu, styczniu i lutym. Okres ten odpowiada za około 9% rocznej produkcji. Ewentualna pokrywa śnieżna nie powinna zatem znacząco destabilizować budżetu przedsiębiorstwa wykorzystującego zieloną energię elektryczną.

Co ma wpływ na zaleganie śniegu na powierzchni modułów PV?

Zaleganie śniegu na panelach fotowoltaicznych jest procesem dynamicznym. W zależności od zastanych warunków może ono bardzo różnić się na poszczególnych instalacjach. Wyróżniamy trzy zasadnicze czynniki decydujące o uciążliwości pokrywy śnieżnej:

  • Warunki pogodowe.
  • Właściwości szyby pokrywającej moduł PV.
  • Kąt nachylenia zestawu paneli fotowoltaicznych.

Pierwszy czynnik ma decydujące znaczenie i może przyczyniać się do samooczyszczania się naszych urządzeń. Jeśli na dworze podnosi się temperatura albo panują silne wiatry, nasze moduły stosunkowo szybko powrócą do pierwotnej formy. Trudniejsze są przypadki, gdy na panelach zalega przymarznięty śnieg lub szron. W tej sytuacji nie ma nadziei na samoistne zsunięcie się i trzeba czekać na wyższą temperaturę otoczenia.

Większość nowoczesnych modułów fotowoltaicznych chroniona jest szybami o wysokim poziomie hydrofobowości. Pozwala on na ułatwione zmywanie wszelkich zanieczyszczeń z powierzchni urządzenia. Pomocne w tym wypadku okazuje się także właściwe nachylenie konstrukcji. Rekomendowany w Polsce kąt nachylenia wynosi od 30 do 45 stopni. Sprzyja on nie tylko wyższej produkcji energii elektrycznej, ale także łatwości w zsuwaniu się śniegu. W przypadku lokalizacji z wydłużonym okresem zalegania śniegu na modułach (np. polskie góry) zaleca się nawet zwiększanie kąta nachylenia do 60 stopni. W ten sposób automatycznie ułatwimy samooczyszczanie się modułów.

Czy warto odśnieżać panele fotowoltaiczne?

Wielu inwestorów zastanawia się, czy odśnieżanie paneli fotowoltaicznych jest zalecane i konieczne. Tu podobnie jak w wielu innych przypadkach, wszystko zależy od danej sytuacji. Jeśli mamy do czynienia z suchym śniegiem, który prędzej czy później samoistnie spłynie z powierzchni urządzenia, podejmowanie jakichkolwiek czynności może okazać się bezzasadne. Zupełnie inną procedurę należy zastosować dla śniegu mokrego, trwale przylegającego do modułu. W tej sytuacji czekanie na wyższe temperatury może przyczynić się do znaczących strat dla firmy. Gdy dysponujemy większą elektrownią fotowoltaiczną lub farmą, spadek produkcji nawet o 1% może wiązać się ze znaczącymi konsekwencjami. Warto zatem rozważyć podjęcie określonych działań. Samodzielne zmiatanie śniegu lub polewanie go wodą czy gotowymi roztworami chemicznymi może wyrządzić więcej szkód niż przynieść pożytku. Szczególnie, że dostęp do firmowej instalacji w wielu przypadkach jest ograniczony (dach) i generuje niebezpieczeństwo poślizgnięcia. Alternatywą może być wynajęcie firmy, która przy użyciu profesjonalnych narzędzi dokona za nas czynności czyszczenia modułów fotowoltaicznych.

Korzyści z opadów śniegu dla funkcjonowania instalacji fotowoltaicznej

Prószący za oknem śnieg wcale nie musi być powodem do strasu dla właściciela instalacji fotowoltaicznej. Zsuwając się z modułów, pokrywa śnieżna usuwa liczne zabrudzenia, które pod wpływem normalnego użytkowania tworzą się na powierzchni urządzenia. Dzięki temu naturalnemu procesowi w okresie wiosennym nie ma konieczności mycia modułów zimną wodą. Są one gotowe do pracy i posiadają optymalną strukturę do produkcji energii elektrycznej.

Dodatkową zaletą śniegu zalegającego wokół elektrowni PV jest zwiększone natężenie promieniowania rejestrowanego na powierzchni modułów. Niezależnie czy posiadamy standardowe urządzenia, czy panele typu szkło-szkło, po zsunięciu śniegu obserwowane są większe uzyski dzięki promieniowaniu odbitemu od białego otoczenia.

Fotowoltaika a śnieg - podsumowanie

Problem pokrywy śnieżnej zalegającej na modułach fotowoltaicznych nie jest w większości regionów Polski istotny i warty podejmowania jakichkolwiek czynności. Usuwanie śniegu z powierzchni paneli zalecane jest tylko wtedy, gdy można to łatwo wykonać bez narażenia na szwank życia i zdrowia użytkownika. Największą opłacalność odśnieżania odnotowuje się w przypadku konstrukcji na dach płaski, gdzie kąt nachylenia konstrukcji jest stosunkowo niewielki (ograniczone możliwości samooczyszczania). Do czynności porządkowych zaleca się wykorzystanie szczotek i mioteł, które nie zarysują powierzchni modułów. W przypadku przymrozków dopuszcza się polewanie urządzeń zimną wodą. Jeśli nasze umiejętności nie pozwalają na płynne dokonanie sprzątania, można to zadanie zlecić specjalistom. Warto też pamiętać, że szczyt rocznej produkcji energii elektrycznej przypada na okres wiosenno-letni. Podczas miesięcy zimowych generuje się niecałe 10% prądu magazynowanego w sieci i z tego też powodu ewentualne straty spowodowane pokrywą śnieżną są niewielkie.