Optymalne ustawienie paneli fotowoltaicznych na płaskim dachu

Kilka miesięcy temu na moim drugim kanale YouTube opublikowałem rozmowę z Maćkiem Borowiakiem z kaliskiej firmy Brewa, zajmującej się instalacjami fotowoltaicznymi. Rozmawialiśmy m.in. o programie dotacji do paneli fotowoltaicznych „Mój Prąd”, oraz o ustawieniu paneli.

To ostatnie zagadnienie zaciekawiło mnie także dlatego, że rozmawialiśmy na dachu budynku, na którym zamontowano testową instalację — panele ustawione niemal płasko, skierowane pod niewielkim kątem na wschód i zachód.

Wbrew pozorom takie rozwiązanie na dachu płaskim wcale nie jest złe, co postaram się za moment udowodnić. 🙂

Ile paneli zmieści się na dachu płaskim?

Przyjmijmy do dalszej analizy jeden panel o rozmiarach 1648×990 mm, o mocy szczytowej 310 Wp, polskiego producenta. Koszt takiego panelu w chwili pisania tego tekstu to 609 zł brutto.

Przyjmijmy dach o szerokości 10 metrów, który w całości chcemy zastawić tymi panelami, ustawiając je wzdłuż.

Łatwo policzyć, że dzieląc 10 metrów na 1,648 metra zmieścimy na dachu 6,07 panela, a ponieważ panele są niepodzielne, umieścimy na tym jednostkowym fragmencie dachu 6 leżących na płasko paneli.

Jeśli zaczniemy panele ustawiać pod kątem, każdy kolejny rząd paneli będzie musiał być odsunięty od poprzedniego o odpowiedni dystans. Dystans ten zależy w naszym przypadku tylko od dwóch rzeczy — wysokości poprzedniego rzędu paneli oraz naszej szerokości geograficznej. Oblicza się go w oparciu o wysokość górowania słońca na nieboskłonie w zimie, następującym wzorem:

x = h / tg α

gdzie h to wysokość rzędu paneli, a

α = 90° – szerokość geograficzna instalacji – 23°27′

I teraz dla ustawienia panelu o długości 1,648 m pod kątem 10 stopni do poziomu, wysokość h = 0,29 m, a dla szerokości geograficznych okolic Warszawy (ok. 52°N) x = 1,1 m.

Tak, to jest zaskakująco duża wielkość — pochylając panele o ledwie 10 stopni musimy je odsunąć od siebie na ponad metr!

I dlatego, ustawiając panele pod kątem zmieścimy:

  • 4 panele pod kątem 10°,
  • 3 panele pod kątem 20°,
  • 2 panele pod kątem 30°, 39° ale i 50°.

Ile prądu wytworzą panele ustawione pod danym kątem?

Kąt 39° wybrałem nieprzypadkowo, bo wg mojego ulubionego kalkulatora jest to optymalny kąt ustawienia panelu dla wolnostojącej instalacji fotowoltaicznej, pozwalający na maksymalny roczny uzysk energii dla jednego panela.

Kąt 50° zaś pozwala na większe uzyski zimą (choć mniejsze latem).

W szczegółach wygląda to tak, że instalacja fotowoltaiczna o mocy 1 kWp wytworzy rocznie w pobliżu Warszawy (dane wg podlinkowanego wyżej kalkulatora):

  • 860 kWh dla paneli leżących płasko,
  • 933 kWh dla paneli pod kątem 10°,
  • 986 kWh dla paneli pod kątem 20°,
  • 1 016 kWh dla paneli pod kątem 30°,
  • 1 025 kWh dla paneli pod kątem 39°,
  • 1 009 kWh dla paneli pod kątem 50°.
Dwie demonstracyjne instalacje obsługiwane przez firmę Brewa. Jedna ma panele skierowane pod niewielkim kątem na południe. Druga, widoczna w głębi, ma panele skierowane naprzemiennie na wschód i zachód. To rozwiązanie pozwala zmieścić jeszcze więcej paneli na płaskim dachu, niż ułożenie ich płasko.

Ile wytworzy realna instalacja?

Tyle dla jednostkowej instalacji. A jak to będzie wyglądało dla instalacji składającej się z 2-6 paneli, zależnie od kąta ustawienia? Otóż w naszym przypadku:

  • 6 paneli leżących płasko będzie miało moc 1,86 kWp i wytworzy rocznie 1 600 kWh,
  • 4 panele pod kątem 10° osiągnie moc 1,24 kWh i wytworzy 1 157 kWh,
  • 3 panele 20° → 930 Wp → 917 kWh,
  • 2 panele 30° → 620 Wp → 630 kWh,
  • 2 panele 39° → 620 Wp → 635 kWh,
  • 2 panele 50° → 620 Wp → 626 kWh.

Czy to się opłaca?

Powyższe kwestie były proste. Trudność zaczyna się tutaj.

Czarno na białym widać, że analizując uzyski z danej powierzchni płaskiego dachu, najlepiej mieć panele ustawione płasko. Gdy uwzględnimy koszty paneli, sprawa zacznie wyglądać inaczej.

Wariant optymalny to 6 paneli za nieco ponad 3 600 zł brutto łącznie. Koszt paneli do wyprodukowania 1 kWh energii elektrycznej rocznie w tym przypadku to 2,28 zł.

W przypadku wariantów z panelami ustawionymi pod kątem 30-50 stopni (2 panele) koszt ten wyniósł 1,92-1,95 zł/kWh rocznego uzysku. 3 panele ustawione pod kątem 20 stopni generowały koszt 1,99 zł/kWh rocznego uzysku, zaś 4 panele pod kątem 10 stopni — 2,10 zł/kWh.

Minimum to 1,92 zł/kWh rocznie przy panelach pod kątem 39 stopni. A zatem wariant optymalny jest od niego droższy o ok. 18,8%.

Najlepsze rozwiązanie

I tu mam pomysł, jak to powinno realnie wyglądać.

Najlepszym rozwiązaniem byłoby ustawienie jednego rzędu paneli pod optymalnym kątem, albo nawet jeszcze bardziej stromo (50 stopni), przy północnej krawędzi dachu. Całą resztę powierzchni zaś niech zajmą panele zamontowane płasko.

W takim wariancie zmieścimy 1 panel ustawiony pod kątem (wytworzy 323 kWh rocznie) oraz 5 paneli leżących płasko (wytworzą 1 333 kWh rocznie). Łączna produkcja z tych paneli wyniesie zatem 1 645 kWh, a koszt jednostkowy — 2,22 zł / kWh rocznego uzysku (o 2,5% taniej od wariantu optymalnego i o 15,6% drożej od najtańszego).

Czego moja analiza nie uwzględnia

Niestety, analiza jest uproszczona i nie uwzględnia wielu czynników, m.in.:

  • zacieniania jednego rzędu przez drugi — wzory na liczenie odległości między rzędami paneli zakładają, że w momencie górowania słońca w południe w najkrótszy dzień w roku, cały panel w drugim rzędzie będzie oświetlony — ale przez resztę dnia nie będzie to prawda, a więc uzyski w każdym wariancie z panelami ustawionymi pod kątem będzie generować straty,
  • zacieniania paneli przez inne obiekty, budynki, drzewa, ale też np. komin budynku,
  • zabrudzenia i zaśnieżenia paneli, które co oczywiste będzie bardziej uciążliwe przy panelach leżących płasko, niż przy panelach pod stromym kątem,
  • kosztu instalacji, który jest tym wyższy, im bardziej skomplikowany montaż paneli na dachu — na konstrukcję ustawiającą panele pod kątem idzie więcej metalu, niż na konstrukcję płaską.

Komentarzy do wpisu “Optymalne ustawienie paneli fotowoltaicznych na płaskim dachu”: 3.

  1. paweł says:

    u nas w gminie mają dawać dofinansowanie… ciekaw jestem jak to wypadnie na tle innych gmin, które do tej pory już to pozałatwiały dawno tylko u nas ciągle jakieś problemy a przecież to świetna inwestycja

  2. Solartime says:

    Bardzo dobry artykuł, bardzo uświadamia że nawet nie wielkie zmiany mają duże znaczenie. I to że zawsze trzeba podejść do tematu indywidualnie, bo czasem bardziej liczy się to by na małej powierzchni uzyskać jak największą produkcje i wtedy nie jest to najtańsze rozwiązanie, natomiast gdy miejsca jest pod dostatkiem szukamy najefektywniejszych ustawień.

  3. You can definitely see youyr skills in the work you write.
    The sector hopes for more passionate writers like you who
    are not afraid too say how they believe. All the
    time go after your heart.

Dodaj komentarz

Twój adres email nie zostanie opublikowany. Pola, których wypełnienie jest wymagane, są oznaczone symbolem *