Orientacja i kąt nachylenia ogniw fotowoltaicznych
Dwa parametry geometryczne instalacji fotowoltaycznej mają podstawowe znaczenie dla uzysku energii: kąt nachylenia modułów względem poziomu (tilt) oraz ich orientacja azymutu (azimuth). Oba parametry są od siebie niezależne i każdy z nich wpływa na roczną produkcję w inny sposób.
Azymut – kierunek orientacji modułów
Azymut określa, w jakim kierunku kompasu zwrócona jest powierzchnia modułu. W konwencji przyjętej przez PVGIS azymut 0° odpowiada kierunkowi południowemu, wartości ujemne – wschodowi, a dodatnie – zachodowi.
Dla półkuli północnej orientacja na południe (azymut 0°) jest w większości przypadków optymalna dla rocznego uzysku. Słońce przemieszcza się po łuku po stronie południowej nieba, a moduł skierowany na południe jest prostopadle do jego trajektorii w godzinach południowych, gdy natężenie promieniowania jest największe.
Tolerancja odchyleń azymutu
W praktycznych instalacjach dachowych orientacja idealna (dokładnie południe) jest często niemożliwa ze względu na ukształtowanie budynku. Dla środkowej Polski straty związane z odchyleniem azymutu od południa są stosunkowo niskie przy odchyleniach do ±30°:
Szacunkowe straty uzysku przy odchyleniu od południa (kąt nachylenia 35°, ok. 52°N)
- Azymut ±15° (SSE / SSW): strata < 1%
- Azymut ±30° (SE / SW): strata 2–4%
- Azymut ±45° (ESE / WSW): strata 6–10%
- Azymut ±90° (E / W): strata 15–20%
Wartości orientacyjne opracowane na podstawie danych PVGIS (JRC EC).
Kombinacja kąta i azymutu
Odchylenie azymutu i kąta nachylenia wpływa na uzysk w sposób skumulowany. Moduł skierowany na wschód lub zachód przy stromym nachyleniu (45°) traci znacznie więcej niż moduł o tym samym azymucie, lecz przy małym nachyleniu (15°), gdyż przy niskim nachyleniu różnica między kierunkami jest mniej wyraźna.
Instalacja z azymutami pomiędzy SE a SW przy nachyleniu 30°–40° zazwyczaj daje uzysk w przedziale 90–98% wartości uzysku instalacji optymalnej. Dane dla lokalizacji w Polsce środkowej, źródło: PVGIS.
Orientacja wschodnia i zachodnia
Część instalacji, zwłaszcza na dachach płaskich lub przy ograniczeniach budowlanych, montowana jest z orientacją na wschód lub zachód. Produkcja jest wówczas przesunięta odpowiednio do godzin porannych lub popołudniowych. Dla niektórych profili zużycia energii (np. biura czynne rano, lub popołudniowy szczyt poboru w gospodarstwach domowych) odchylenie od południa może być technicznie uzasadnione.
Instalacje na dachu płaskim
Na dachach płaskich moduły montuje się na specjalnych stelażach pod kątem 10°–20° z orientacją na południe lub w układach wschód–zachód (bifacial lub back-to-back). Układ wschód–zachód zmniejsza obciążenia wiatrem i pozwala na zwiększenie zagęszczenia instalacji na powierzchni dachu, kosztem nieznacznego zmniejszenia rocznego uzysku.
Jak sprawdzić wartości dla konkretnej lokalizacji
Narzędzie PVGIS umożliwia analizę wrażliwości uzysku na kąt i azymut. Funkcja „Optimal inclination" automatycznie wyznacza kąt nachylenia dla maksymalnego uzysku przy zadanym azymucie. Dane klimatyczne dostępne w PVGIS obejmują cały obszar Polski.
Szczegółowe dane o nasłonecznieniu poziomym (GHI) dla Polski dostępne są również w Global Solar Atlas.
Powiązane artykuły: Optymalne nachylenie paneli słonecznych w Polsce · Wpływ zacienienia na wydajność instalacji PV