envelope redakcja@polskiinstalator.com.pl home ul. Wąski Jar 9
02-786 Warszawa











42Simon Schwarz, Sascha Bursian

Użytkownik i doradca energetyczny, którzy na etapie opracowania koncepcji instalacji fotowoltaicznej nie biorą pod uwagę ujemnych skutków wpływu zacienienia, ryzykują wysokie straty uzysku energii – i to na przestrzeni 20 i więcej lat. Już nawet cień pochodzący od anten dachowych może bowiem prowadzić do znacznego spadku zdolności wytwórczej energii przez taką instalację. Nie zawsze jednakże udaje się całkowicie uniknąć zacienienia. Niemniej istnieją metody, które mogą pomóc zminimalizować straty.

Użytkownicy instalacji częstokroć próbują na dachach swoich domów montować urządzenia fotowoltaiczne o wysokiej mocy, by osiągnąć tą drogą wysoki uzysk energii. Do tego dochodzą stale rosnące wymagania odnośnie estetyki dachów, co w konsekwencji powoduje dążenie do możliwie pełnego i równomiernego pokrycia ich powierzchni fotoogniwami. Istnienie możliwości zacienienia generujących siłę elektromotoryczną ogniw stawia użytkowników w obliczu wyboru: albo montować pokrywające prawie całą połać dachu zintegrowane moduły o znacznej mocy, albo też zrezygnować z części modułów na rzecz wysokiego jednostkowego uzysku energii. Konieczność dokonania wyboru rodzi z kolei pytanie: jak wysoki jest spadek uzysku energii wywołany zacienieniem? I w jaki sposób można ów spadek ograniczyć?

 

Zacienienie ma wiele przyczyn

Zacienienie instalacji fotowoltaicznej może mieć wiele przyczyn. W zasadzie można je podzielić na przyczyny powodujące zacienienie okresowe względnie przemijające oraz stałe. Typowym przykładem zacienienia przemijającego jest pokrycie ogniw fotowoltaicznych warstwą śniegu (rys. 1). W zależności od miejsca i wysokości położenia instalacji pokrywa śnieżna może spowodować spadek uzysku energetycznego, który trudno uznać za nieistotny. Wprawdzie zacienienie tego rodzaju jest nieuniknione, można jednak wymiernie określić jego skutki. Stosownie zatem do lokalizacji ewentualny wpływ opadów śniegu na zdolność generowania energii przez konkretną instalację fotowoltaiczną powinno się uwzględnić na etapie doboru jej odpowiedniego rozmieszczenia.

 

43a 43b
1. Typowym przykładem zacienienia okresowego jest osadzenie się na powierzchni fotowoltaicznej powłoki śnieżnej 2. Zacienienie stałe jest zazwyczaj spowodowane obecnością w sąsiedztwie instalacji różnych obiektów – np. budynków, przewodów napowietrznych linii energetycznych oraz latarni ulicznych

 

 

Sytuacja przedstawia się inaczej w wypadku okresowych zacienień wywołanych obecnością zanieczyszczeń, takich jak: liście, igliwie, pyłki, nasiona, kurz, pył, sadza i ptasie odchody. Zanieczyszczeń tego rodzaju nie można zazwyczaj przewidzieć na etapie projektowania. Jeśli jednak pozostają one przez dłuży okres czasu na powierzchni fotoogniw, należy się liczyć z odpowiednim spadkiem uzysku energii. Efekt wystarczającego samooczyszczania oraz spłukiwania względnie rozpuszczania zanieczyszczeń przez spływające wody deszczowe uzyskuje się przy kącie nachylenia modułów wynoszącym 15°. W wypadku mniejszych kątów nachylenia można zastosować dodatkowo inne metody czyszczenia. Wiążą się one jednak ze znacznymi nakładami, a ponadto – gwoli uniknięcia uszkodzeń generujących energię fotoogniw – wymagają zachowania szczególnej ostrożności. Obowiązująca zasada to: im większy jest kąt nachylenia modułu fotowoltaicznego, tym skuteczniejsze jest samooczyszczanie, przy czym zawsze konieczna będzie optymalizacja kąta ustawienia modułów pozwalająca na osiągnięcie maksymalnego uzysku energii.

Wnikliwa analiza zacienienia

Zacienienia stałe są w większości wypadków wywołane obecnością różnych obiektów w otoczeniu instalacji – takich jak np. góry, sąsiednie budynki, napowietrzne linie energetyczne i uliczne latarnie (rys. 2). W wypadku budynków cień rzucają przede wszystkim lukarny, attyki, ławy kominiarskie, wywietrzniki, kominy, anteny dachowe, odgromniki oraz czasze anten satelitarnych (rys. 3). W wypadku osadzanych na wspornikach i montowanych w rzędach modułów fotowoltaicznych w instalacji może dojść do powstania tzw. zacienienia samoistnego, tzn. spowodowanego zbyt małym odstępem pomiędzy poszczególnymi rzędami modułów. Prognozowanie ewentualnych stałych zacienień wymaga uprzedniego przeprowadzenia gruntownej analizy lokalizacji instalacji. Należy rozważyć, w jaki sposób na przestrzeni całego roku rzucają cień wszystkie obiekty znajdujące się w pobliżu instalacji. W porównaniu do lata, kiedy to cienie pojawiają się na krótko lub nie występują w ogóle, zimą – z powodu mniejszej wysokości słońca nad ziemią – cienie są znacznie dłuższe lub nawet mogą występować trwale. Należy również pomyśleć o zmianie długości cienia wywołanej wzrostem znajdujących się w pobliżu drzew i krzewów oraz uwzględnić możliwość powstania w sąsiedztwie nowych budynków.

43c

3. Na samych budynkach znajdują się urządzenia rzucające cień – przede wszystkim wywietrzniki, kominy, anteny dachowe, odgromniki oraz czasze anten satelitarnych

 

Specjaliście do przeprowadzenia analizy zacienienia wystarczy z reguły to, co widzi gołym okiem. W razie braku pewności zaleca się ustalenie możliwości powstawania cienia przy wykorzystaniu stosownego analizatora zacienienia, wykresu drogi Słońca względem Ziemi lub istniejących planów sytuacyjnych, względnie projektów budowlanych. Uzyskane tą drogą wyniki można wykorzystać w dalszych szacunkach wykonywanych przy użyciu programów symulacyjnych przeznaczonych do analizy instalacji fotowoltaicznych (rys. 4).

 

 

Czytaj więcej w PI 4/2013

 

Czytaj więcej w PI 4/2013

 


 

pi