Sončne elektrarne so pogosto povezane z vročimi poletnimi dnevi, vendar so sposobne proizvajati energijo tudi v hladnejših mesecih. Mnogi se sprašujejo, ali sončne elektrarne sploh delujejo pozimi, saj so takrat dnevi krajši, temperature nižje in sneg pokriva zemljo.
Presenetljivo je dejstvo, da so sončne elektrarne celo bolj učinkovite v hladnejših mesecih, sončne celice namreč potrebujejo svetlobo za delovanje in ne toplote. Zato lahko v hladnem vremenu, ko je nebo jasno in sončno, proizvajajo presenetljivo količino energije. Temu pravimo negativni temperaturni koeficient, torej hladneje ko je, višja je proizvodnja fotovoltaičnih celic, topleje ko je, manjša je proizvodnja.
Drži pa seveda dejstvo, da je na naši zemljepisni širini manj sonca pozimi in je zato skupna proizvodnja sončnih elektrarn pozimi seveda manjša.
Eden izmed velikih mitov je, da sončne elektrarne pozimi skoraj ne proizvajajo energije. Mnogi mislijo, da bodo zaradi snega, hladnega vremena in oblačnosti postale neučinkovite, vendar so sončne celice lahko v hladnih pogojih bolj učinkovite – nizke temperature zmanjšajo temperaturno izgubo in omogočajo boljšo pretvorbo svetlobe v elektriko. Drug mit pa se nanaša na sneg, ki pokriva panele in tako zmanjša njihovo delovanje. Sneg se zaradi toplote modulov hitro stopi, kar ne preprečuje proizvodnjo električne energije.
V tem članku bomo podrobneje preučili vpliv različnih dejavnikov, kot so krajši dnevi, sneg, nagib in orientacija panelov ter kako geografska lega vpliva na učinkovitost sončnih elektrarn pozimi.
Osnovna načela delovanja sončnih elektrarn pozimi
Sončna elektrarna kot vir energije uporablja sončno energijo. Je naprava, ki pretvarja sončno energijo v električno energijo. Sončni žarki padajo na sončne module, ki absorbirajo svetlobo in jo pretvorijo v enosmerni tok – ta proces imenujemo fotovoltaični učinek. Sončne celice, združene v solarne panele, proizvajajo električno energijo, ki se lahko uporablja za napajanje gospodinjstev in industrije ali pa se shrani za kasnejšo uporabo.
Sončna elektrarna lahko proizvaja elektriko tudi v zimskem času, saj za proizvodnjo energije ne potrebuje direktno sočno svetlobo, ampak tudi odbojno svetlobo. Je pa res, da je proizvodnja pozimi manjša zaradi krajših dni oz. manjše osončenosti.
Sončne celice za proizvodnjo električne energije potrebujejo svetlobo in ne toplote. Toplota sicer vpliva na delovanje sončnih celic, vendar negativno, torej v splošnem velja, da so hladnejši pogoji za obratovanje sončnih elektrarn bolj ugodni. Višja kot je temperatura, manjša je njihova učinkovitost.
Sončne celice imajo negativen temperaturni koeficient, kar pomeni, da imajo pri nižjih temperaturah večjo učinkovitost. Izračunano je bilo, da se za vsako stopinjo nad sobno temperaturo proizvodnja modulov zmanjša za 0,5%.
Dejavniki, ki vplivajo na proizvodnjo elektrike pozimi
Na proizvodnjo električne energije pozimi na sončni elektrarni vplivajo različni dejavniki, najpogostejši so:
Krajši dnevi
Zima je letni čas, ko sončne energije ni na pretek zaradi krajših dni. Sonce pozimi obrise krajšo pot po nebu, kar pomeni, da svetloba ni tako intenzivna in se prične razprševati bolj horizontalno. Ker je manj sončnih ur, je tudi manjša proizvodnja električne energije.
Nagib in orientacija modulov
Za postavitev sončnih modulov je najbolj pomembna pravilna postavitev le teh. Optimalen nagib in orientacija omogočata največjo absorpcijo sončne svetlobe. Za zimske razmere je priporočljivo, da so moduli nagnjeni pod večjim kotom, saj se tako zmanjšajo učinki snega.
Na splošno so moduli usmerijo proti jugu, saj se najbolje izkoristi dnevna svetloba.
Sneg in zmrzal
Proizvodnja energije ni mogoča, če so moduli prekriti s snegom. Sneg na modulih se zelo redko zadrži zaradi gladke površine modula, montaže pod dovolj velikim kotom, da lahko sneg hitro zdrsi navzdol in večje osončenosti na južni strani, kjer so praviloma moduli nameščeni. S tem se zmanjša tveganje za večje izgube energije, saj se je mogoče izogniti dolgotrajnemu pokrivanju modula s snegom. Prav tako se sneg na modulih hitro stopi zaradi toplote, ki jo generirajo sami moduli pri pretvorbi sončne svetlobe v električno energijo. Pri hudih zimah pa je smiselno občasno očistiti module, da se zagotovi čim večja učinkovitost.
Geografska lega
Geografska lega sistema ima velik vpliv na izkoristek fotovoltaičnih panelov. Območja, ki so bolj sončna in imajo daljše poletne dni (na primer jugozahodni del Evrope), običajno dosežejo višje letne izkoristke, saj so moduli dalj časa izpostavljeni sončni svetlobi.
Na drugih območjih, kjer prevladujejo dolgi zimski meseci ali oblačno vreme, bo izkoristek nižji. Regije z manj sončnih dni in daljšimi zimami tako dosegajo manjšo proizvodnjo energije v zimskih mesecih.
Praktični nasveti za povečanje učinkovitosti sončne elektrarne pozimi
Pravočasno čiščenje snega in ledu
Za zagotavljanje maksimalne učinkovitosti sončnih modulov pozimi je ključnega pomena pravočasno odstranjevanje snega in ledu, saj ti lahko bistveno zmanjšajo količino svetlobe, ki doseže sončne celice. Pravilno čiščenje sončnih modulov ne le da povečuje njihovo energijsko proizvodnjo, temveč tudi podaljša življenjsko dobo sistema.
V primeru, da je čiščenje snega iz modulov nujno, se pri tem uporabljajo primerna orodja kot so mehke krtače ali plastične lopatice, da se ne poškodujejo površine celic. Pri čiščenju se ne sme pozabiti, da sončni sistemi proizvajajo napetost tudi v oblačnem vremenu, zato se je pred delom potrebno prepričati, da je sistem izklopljen.
Optimizacija kota naklona
Sončni moduli se montirani pod določenim kotom za optimalno izpostavljenost sončnemu sevanju skozi vse leto. Sprememba kota naklona modulov omogoča, da so sončni moduli optimalno usmerjeni glede na letni čas in geografsko lokacijo. Moduli na hišnih elektrarnah se prilagodijo glede na naklon strehe, pri prostostoječih elektrarnah pa lahko izbiramo kot naklona.
Poletni meseci zahtevajo manjši kot naklona, saj je sonce višje na nebu. Pozimi pa je sonce nizko, zato je priporočljivo povečati naklon, da se poveča izpostavljenost sončnim žarkom.
Nekateri napredni sistemi omogočajo tudi avtomatsko sledenje soncu, kar pomeni, da se naklon in usmerjenost modulov prilagajata na podlagi trenutne pozicije sonca. Takšni sistemi so pogosto dražji, vendar omogočajo maksimalno učinkovitost skozi vse leto.
Uporaba optimizatorjev in hranilnikov energije
Prav tako lahko z določeno dodatno opremo zagotovimo večjo učinkovitost sončne elektrarne – to so optimizatorji in hranilniki energije. Optimizatorji zagotavljajo, da vsak modul deluje na svoji maksimalni zmogljivosti, kar pomeni večjo izkoriščenost energije, zlasti v pogojih, kjer so moduli delno zasenčeni ali pod različnimi nakloni. Prav tako lahko natančno spremljate delovanje vsakega modula, kar je dobro za hitro prepoznavanje težav.
Baterijski sistemi omogočajo shranjevanje presežka energije, ki je proizvedena čez dan in omogočajo njeno uporabo ponoči ali ob oblačnih dneh. S shranjevanjem energije v baterijskih sistemih se zmanjša odvisnost od omrežja, kar je še posebej uporabno v oblačnih dneh ali ponoči. Prav tako pomagajo uravnotežiti porabo energije v časih z visokimi potrebami (npr. pozimi), ko je sončna proizvodnja manjša.
Optimizatorji torej pripomorejo k večjemu izkoristku energije, baterije pa zagotavljajo boljšo stabilnost delovanja skozi vse leto.
Ali je sončna elektrarna smiselna naložba tudi za zimo?
Čeprav je proizvodnja pozimi nekoliko manjša kot poleti, lahko s proizvedeno energijo vedno pokrijemo del potreb in tako znižamo stroške za električno energijo. Sončne elektrarne so zasnovane tako, da delujejo tudi v hladnejših pogojih.
Sneg na panelih sicer lahko začasno zmanjša njihovo učinkovitost, vendar se ta težava hitro odpravi, ko se sneg stopi ali odstrani. Prav tako sončna energija pomaga stabilizirati energetski sistem, saj prispeva k razpršeni proizvodnji, ki zmanjšuje odvisnost od centraliziranih virov energije.
Sončne elektrarne prinašajo koristi tudi, če pozimi proizvodnja nekoliko upade. So dolgoročna naložba z življenjsko dobo, ki običajno presega 25 let. Zaradi nizkih stroškov vzdrževanja so stroškovno učinkovite tudi v zimskih mesecih. Pomagajo pri zmanjšanju odvisnosti od omrežja.
Sončno energijo lahko kombiniramo tudi z drugimi viri kot so hranilnik energije ter s tem zagotovimo večjo neodvisnost od omrežja. Ena od največjih prednosti sončnih elektrarn je možnost shranjevanja presežka proizvedene energije v baterije. V zimskih mesecih, ko je proizvodnja manjša, se uporabi energija, shranjeno v baterijah ter tako zagotovi neprekinjena oskrbo z energijo. Baterije omogočajo boljše izkoriščanje sončne energije v obdobjih z manj sonca, saj se energija shrani za uporabo ponoči ali med oblačnimi dnevi.
Kljub izzivom, kot so krajši dnevi in več oblačnosti pozimi, sončne elektrarne ostajajo učinkovite in dolgoročno donosne. Z ustreznim shranjevanjem energije v baterijah lahko dosežemo visoko raven energetske neodvisnosti, kar omogoča večjo stabilnost in zmanjšanje stroškov za energijo skozi celo leto.
