K čemu mi bude fotovoltaika v zimě? Bude mi něco vyrábět nebo je mi v zimě úplně k ničemu? Obecná představa většiny poptávajících je, že fotovoltaika je pouze letní záležitostí a vyplatí se ji mít pouze během slunných letních měsíců. Ale je tomu skutečně tak?

Často se můžete setkat s tvrzením, že se fotovoltaika v zimě nevyplatí, protože solární elektrárna přece nic nevyrábí. To samozřejmě není pravda. Solární elektrárna funguje a vyrábí elektřinu i v zimních měsících, jen je to častěji méně (výkon elektrárny se hodně liší v závislosti na lokalitě a počtu slunečných dní v daném roce a místě, ale dá se říci, že v zimních měsících se může pohybovat výkon kolem 10-30 % maximálního výkonu v porovnání s letními měsíci).

Pojďme se tedy podívat nyní blíže na to, jestli se solární elektrárna vyplatí, jak může vypadat její výkon v zimních měsících, kolik vyrábí elektrárna v zimě a jak je tomu v létě i na to, jak může vypadat návratnost celé elektrárny v čase.

Co málokterý uživatel ví je, že chlad fotovoltaice svědčí a díky němu bývá účinnost fotovoltaických panelů v zimě až o 20 % vyšší než v horkých letních měsících. V zimních měsících může snížená intenzita slunečního záření kompenzovat chladné počasí a zejména sněhová pokrývka, která odráží světlo zpět na solární panely, tím zvyšuje jejich efektivitu.

Tyto vlastnosti ale naopak kompenzuje fakt, že fotovoltaika zpravidla vyrábí méně a spotřeba i ceny energií v zimě jsou vyšší, protože roste i logicky poptávka po energiích ze strany všech dalších domácnosti a firem (například kvůli vytápění prostor v zimě a napříkladi i díky nižší produkci elektřiny z jiných alternativních zdrojů energií – kam spadá i fotovoltaika).

Co je důležité vědět – v České republice je dostatek slunečního svitu, aby solární systémy mohly poskytovat významné úspory nákladů na elektřinu – a to až do výše 80 % ročních výdajů.

Jak funguje fotovoltaická elektrárna v zimě – solární panely a sníh

Jak jsme si již řekli, tak zimní období představuje pro elektrárnu ideální podmínky. Protože sluneční paprsky dodávají panelům potřebné světlo, ale zbytečně panely nezahřívají/nepřehřívají. V zimě vám tak solární energie z panelů pomůže s vytápěním i s běžnou spotřebou (byť bude výkon nejspíše menší, než v létě).

Ukázku toho, jak může vypadat modelová výroba solární elektrárny v zimě, najdete níže.

Prosinec může oproti nejsilnějším měsícům v létě (červen-červenec) dosahovat kolem 20 % výroby. Zbytek topné sezóny pak již však tento výpadek postupně dorovnává. Duben oproti období červen-červenec běžně dosahuje kolem 60-75 % maximální výroby. Vše se ale vždy odvíjí od specifikace jednotlivých domů a jejich spotřeby a také konfigurace fotovoltaiky.

V létě naopak můžete přebytky prodávat zpět do sítě a na fotovoltaice vydělávat.

Průběh spotřeby elektřiny bez fotovoltaiky a pokrytí spotřeby s fotovoltaikou může být pak následující.

Jedná se o modelový příklad FVE o výkonu 9,9 kWp s baterií 10,24 kW, což patří k našim nejběžnějším konfiguracím zajišťující maximální možný výkon i dotaci. Samotné pokrytí spotřeby se však odvíjí od lokality a počtu slunečných dní v dané lokalitě a také od spotřeby samotné domácnosti v čase (kdy jsou spínány spotřebiče – to se odvíjí i od jednotlivých členů domácnosti a jejich zvyklostí).

Je důležité mít na paměti celkový roční výkon – protože fotovoltaické systémy jsou dlouhodobou investicí. Často má elektrárna životnost až 20-30 let, a proto by měl být jejich výkon hodnocen v delším časovém horizontu (v součtu za jeden celý rok, ideálně i v porovnání za několik let využití elektrárny). To vám umožní lepší pochopení celkových úspor a efektivity celého fotovoltaického systému.

Jak může vypadat modelová návratnost fotovoltaiky u rodinného domu?

Pro výpočet byla použita aktuální cena elektřiny 8,23 Kč/kWh (v době psaní článku byly použity ceny elektřiny u EONu) a cena výkupu elektřiny počítáme s cca 2,5 Kč/kWh.

Proč solární panely pozitivně ovlivňuje chlad?

Zima přináší specifické podmínky, které mohou mít pozitivní vliv na účinnost solárních panelů. Přestože je během zimních měsíců méně slunečního záření, což vede k celkové nižší produkci elektřiny, výkon solárních panelů se paradoxně může zvýšit díky nižším teplotám.

Účinnost solárních panelů v zimě roste. Přibližně o 0,4 % na každý °C.

To je způsobeno fotovoltaickým jevem, kdy nižší teploty zvyšují účinnost přeměny světla na elektrickou energii ve fotovoltaických článcích.

Proč? Protože nízká teplota pomáhá průběhu fotovoltaického jevu, v němž dochází ve fotovoltaických článcích u solárních panelů.

• Fotony ze slunečního záření aktivují elektrony v atomu křemíku, které se dávají do pohybu, což vede k výrobě elektrické energie.
• Čím rychleji se elektrony v článku pohybují, tím více elektrické energie solární panely poté vyrobí.
• Celkový výkon solárního panelu záleží na tom, jaký je rozdíl energie mezi elektrony v klidovém stavu, a v pohybu. Nižší teploty znamenají, že elektrony mají v klidovém stavu nižší energii, což umožňuje, že když jsou aktivovány slunečním zářením, jejich zvýšení energie je výraznější. Tím pádem může být výkon solárních panelů v zimě vyšší než v teplejších obdobích.

A jak funguje fotovoltaická elektrárna v létě?

Během letních měsíců vyrábí často domácí elektrárna nejvíce. A to i přes vysoké teploty, kdy každý 1 stupeň Celsia nad 25°C navíc snižuje účinnost panelů až o 0,5 % v závislosti na použité technologii panelů.

Údaje o vlivu tepla na účinnost panelů najdete pod položkou teplotní koeficient panelu, doporučujeme sledovat také parametr Pmax (maximální výkon), tyto hodnoty ve svých produktových listech udává každý spolehlivý výrobce solárních panelů.

Jak ovlivní výkon elektrárny sníh a námraza na solárních panelech?

Sníh a námraza mohou sice na krátkou dobu omezit účinnost solárních panelů, avšak obvykle to není vážný problém. Moderní fotovoltaické panely jsou navrženy tak, aby odolaly i extrémním povětrnostním podmínkám, včetně zatížení odpovídajícího až 4 metrům mokrého sněhu (5 400 Pa).

Proto tuto hodnotu (5 400 Pa) můžete často najít v produktových listech u solárních panelů.

Instalace panelů obvykle probíhá pod sklonem 15–50°, což spolu s hladkým povrchem panelů zajišťuje, že sníh a jiný materiál ze solárních panelů přirozeně sklouzne. Navíc, i když jsou panely pokryté sněhem, mohou stále produkovat elektřinu díky pronikání slunečního záření skrze sněhovou vrstvu. Tento proces také napomáhá k rychlejšímu tání sněhu a námrazy na panelech.

Zajímavostí je, že v některých případech může sníh dokonce zlepšit výkon panelů prostřednictvím tzv. „albedo efektu“, kdy sníh odrazí sluneční světlo zpět na panely.

Tzv. albedo je definováno jako poměr odraženého slunečního záření od povrchu k celkovému množství dopadajícího slunečního záření na tento povrch. Má hodnotu mezi 0 a 1 – povrchy s vysokým albedem (blížícím se 1) odráží většinu dopadajícího světla, zatímco povrchy s nízkým albedem (blížícím se 0) absorbuji většinu světla.

Povrchy s vysokým albedem, jako jsou ledovce nebo sníh, mají vysokou odrazivost, zatímco tmavší povrchy, jako je les nebo oceán, mají nízké albedo.

Co se týče optimálního sklonu panelů v zimních měsících, je důležité brát v úvahu změny pozice Slunce během roku.Pro zimní období by bylo efektivnější nastavit panely pod větším úhlem, zatímco v létě by byly efektivnější panely umístěné vodorovně.

Proto se ostatně v České republice se obvykle doporučuje sklon okolo 35°, který celkově přes rok poskytuje nejvyšší výkon.

Navíc – při sklonu panelů menším než 15° je potřeba častější údržba, protože nečistoty se samovolně nesklouzávají.

Čištění solárních panelů v zimě – je to třeba?

Solární panely je třeba čistit, aby se udržela jejich maximální účinnost. Jak jsme již ale uvedli výše, sníh i led většinou sám odtaje.

Část majitelů solární panely ometá a tím dojde k rychlejšímu mírnému nárůstu výkonu, ale vždy záleží na každém, zda se mu vyplatí investovat čas do neustálého ometání panelů pro zisk pár dodatečných kilowatthodin.

Nečistoty jako prach, pyl nebo ptačí trus mohou postupem času snížit výkon panelů až o 10-20 %. V České republice mnoho lidí tuto údržbu neprovádí, neboť i bez toho solární panely poskytují dostatek elektřiny pro běžný provoz domácnosti.

Při sklonu panelů menším než 15° je potřeba častější údržba, protože nečistoty se samovolně nesklouzávají. Doporučuje se čištění svěřit odborníkům, kteří používají speciální vybavení jako vysokotlakové čističe s demineralizovanou vodou, což zabraňuje tvorbě vodního kamene a různým impregnacím, které zabraňují ulpívání nečistot. Vždy je však třeba ověřit u dodavatelské firmy nebo u výrobce panelů, jaká forma čištění panelů je doporučována přímo výrobcem, aby nedošlo k poškození panelů/ztrátě záruky.

Odborníci na čištění fotovoltaiky zároveň provádějí optickou kontrolu panelů, díky které mohou odhalit případné poškození nebo nedostatečné upevnění. Tím je zajištěn bezpečný a efektivní provoz fotovoltaického systému.

Solární baterie u fotovoltaiky – proč je akumulace do baterií výhodná zejména v zimě?

Solární baterie umožní maximalizovat využití vyrobené energie z fotovoltaiky výměnou za vyšší počáteční investici Nicméně i na solární baterie lze čerpat dotační podporu z NZÚ (to se týká zejména domácností), ale i další dotační výzvy zaměřené na podnikatelské subjekty umožňují čerpat dotaci na akumulaci do baterií.

I když solární panely v zimě nevyrobí dostatek energie pro úplnou nezávislost na elektrické síti po celý rok, mohou přesto poskytnout významné úspory.

Výhody solárních baterií u fotovoltaiky v zimních měsících

• Úspora za energie za celý rok se může pohybovat kolem 50 – 80 % nákladů za elektřinu (záleží, zda se elektřinou také vytápí v nemovitosti/jak velká je celková spotřeba a závislost na elektřině). Pokud vaše domácnost potřebuje více energie, než fotovoltaika vyrobí, doplníte (nakoupíte) ji z distribuční sítě, často ve špičce. Tento nákup drahé energie se dá právě minimalizovat za pomocí solárních baterií.
• Přes den se energie, kterou elektrárna vyrobí a nepotřebuje ji použít k okamžité spotřebě, použije k nabití solárních baterií pro pozdější použití (zpravidla večerní hodiny, kdy již fotovoltaika tolik nevyrábí).
• Hybridní fotovoltaický systém s baterií vás ochrání i před výpadky proudu, které jsou v zimě častější. Fotovoltaický systém v kombinaci s tepelným čerpadlem může také přispět k ohřevu vody a vytápění, i když v zimě nebude pokrývat veškeré náklady. V létě, kdy fotovoltaika produkuje více energie, než je potřeba, můžete přebytky prodávat zpět do sítě. V létě totiž fotovoltaika vyrobí až klidně o 100 – 200 % elektřiny, více než kolik vaše domácnost dokáže spotřebovat (ale zase jsou často ceny výkupu nižší nebo i krajních případech záporné). S fotovoltaikou tak můžete dosáhnout nejen úspor (například na pohánění klimatizace nebo rekuperace), ale i finančního zisku.

Pro maximalizaci výroby elektřiny je důležitá správná orientace a sklon panelů, umístění bez stínění a pravidelná údržba.

Maximalizovat výrobu elektřiny vám pomůže:

• • Vhodná orientace panelů (hlavně ne na sever).
  • Správný sklon (ideálně 30–⁠40°).
  • Údržba solárních panelů – aby nebyl výkon solárních panelů snižován kvůli jejich silnému znečištění.
  • Umístění panelů tak, aby nebyly pravidelně zastíněny.

Zastínění panelů a výkon fotovoltaiky za zhoršených světelných podmínek

Fotovoltaické systémy mohou být efektivní i za zhoršených světelných podmínek, jako jsou zimní měsíce s kratšími dny, kdy je k dispozici méně slunečního svitu. I když v tomto období fotovoltaika obvykle pokrývá přibližně 10-30 % energetických potřeb domácnosti, stále dokáže pracovat i za oblačného počasí a vyrábět elektřinu z rozptýleného světla.

Je ovšem důležité si uvědomit, že výkon solárních panelů v zimě může být zhruba desetkrát nižší než za ideálních podmínek.

V extrémních případech, jako je hustá mlha nebo silné sněžení, mohou panely vyprodukovat jen minimální množství energie nebo nevyrobí téměř nic.

Pokud jde o výkon solárních panelů pod mrakem, tyto mohou stále efektivně generovat energii díky schopnosti zachytávat rozptýlené sluneční záření. Produkce energie v těchto podmínkách závisí na řadě faktorů, včetně úhlu slunečního záření a povětrnostních podmínek.

Výkon solárních panelů za oblačného počasí je ovlivněn přítomností rozptýleného světla. Toto světlo se odráží nebo lomí na atmosférických částicích a dosahuje tak na panely nepřímo. Přestože fotovoltaické panely jsou schopny vyrábět elektřinu i z tohoto rozptýleného světla, jejich produkce bývá nižší než za jasných slunečních dnů. Množství vyrobené elektřiny v těchto podmínkách tak hodně závisí na několika dalších faktorech, jako je úhel dopadajícího světla, tloušťka atmosféry a aktuální povětrnostní podmínky atd. I během zimních měsíců, kdy je slunečního svitu méně, však právě díky tomuto jevu mohou solární panely stále produkovat elektřinu, i když ne své maximum Díky správně nastavenému směru a sklonu a umístění panelů a využití přebytků elektřiny z letního období může fotovoltaický systém i v těchto méně příznivých podmínkách poskytovat významný příspěvek k energetickým potřebám domácnosti.

Počet slunečních dní v ČR pro fotovoltaiku

V České republice, i když nemáme tolik slunečních dní jako oblasti blíže k rovníku, je stále dostatek sluneční energie, aby se investice do fotovoltaiky vyplatila (viz mapa níže a vývoj slunečního svitu v letech i možná prognóza na další roky).

Jedná se o průměrné hodnoty za rok. Zdroj: CHMI.cz (Český hydrometeorologický ústav)

V zeměpisných podmínkách ČR se ročně v průměru vyskytuje 1330–1800 slunečních hodin, což umožňuje každému instalovanému 1 kWp vyrobit ročně přibližně 800–1100 kWh elektrické energie. To jsou dostatečné hodnoty pro efektivní provoz fotovoltaického systému a i proto fotovoltaika v našich podnebných podmínkách dává opravdu velký smysl.

Doufáme, že vám pomohl tento článek lépe osvětlit, jak funguje fotovoltaika v zimě i za zhoršených světelných podmínek. Pokud právě přemýšlíte nad fotovoltaikou a nebo jste se rozhodli, že si solární elektrárnu chcete pořídit také, rádi vám pomůžeme spočítat, kolik by vám vaše solární elektrárna mohla vyrábět energie.

Vyplňte krátký formulář u nás na webu a my se vám obratem ozveme ohledně kalkulace i možné návratnosti a pokrytí spotřeby.