Czy warto odśnieżać panele fotowoltaiczne?

Zmienność pór roku to wciąż stały element polskiego krajobrazu, mimo że klimat ulega zauważalnym zmianom, a typowa mroźna i śnieżna zima coraz częściej stanowi zjawisko incydentalne niż regułę. Dlatego śnieg i lód może mieć wpływ na bezpieczne użytkowanie instalacji fotowoltaicznej, ale nie tylko. Co istotne, kwestia odśnieżania paneli może być frapująca tak dla nowych użytkowników, jak i tych bardziej doświadczonych. A zatem, czy zaśnieżenie modułów jest aż tak istotne, żeby powodowało konieczność podjęcia prac mających na celu bezwzględne usunięcie białego puchu?

Wydajność instalacji a usuwanie śniegu z fotowoltaiki

Na początku warto przypomnieć, jak rozkłada się bilans energetyczny instalacji fotowoltaicznej w ujęciu rocznym. W polskich szerokościach geograficznych zdecydowanie najwięcej promieniowania słonecznego dociera do powierzchni ziemi w miesiącach letnich. W tym dość krótkim czasie instalacja jest w stanie wyprodukować ok. 70% energii elektrycznej. Na okres wiosny i jesieni przypada ok. 20% udziału w procesie wytwarzania prądu. Natomiast zimą, kiedy moc i czas promieniowania są najmniejsze – uzyskuje się maksymalnie do ok. 10% energii w relacji rocznej.

Ogółem w Polsce notuje się średnio 1300-1700 godzin z promieniowaniem słonecznym – lokalnie nawet do 2000. W zestawieniu z krajami basenu Morza Śródziemnego, gdzie występuje ok. 3000 godzin ze słońcem, jest to wynik mniejszy, ale zupełnie normalny i wciąż dający wymierne korzyści polskim inwestorom.

Na ogólną wydajność instalacji PV wpływa przede wszystkim wspomniany dostęp do promieniowania słonecznego oraz kilka innych czynników, które mogą przełożyć się na wzrost lub spadek produkcji energii elektrycznej. Mowa m.in. o: ustawieniu paneli względem kierunków świata (najlepiej południe, południowy-zachód), kątach nachylenia (optymalne to 30-50°), obecności barier zacieniających, warunkach pogodowych (np. zachmurzenie) czy występowaniu zanieczyszczeń na warstwie wierzchniej.

Wymienione elementy w największym stopniu odpowiadają za wydajność instalacji PV, szczególnie latem. Dlatego zaśnieżenie, które pojawia się prawie zawsze zimą, kiedy produkcja energii wynikająca z małego kąta padania promieni słonecznych oraz „krótkiego dnia”, ma znikomy wpływ na efektywność instalacji w bilansie rocznym. Jeśli z tych 10% odjąć czas pełnego zaśnieżenia i faktycznego braku produkcji przez instalację PV, spadek będzie nieistotny. Dlatego z ekonomicznego i racjonalnego punktu widzenia jest to ubytek całkowicie pomijalny. A zważywszy, że większość systemów PV nadal jest rozliczanych w systemie opustów (net-meteringu), pozwala to wykorzystać letnie nadwyżki właśnie w okresie zimowym, kiedy zapotrzebowanie na prąd jest znaczne. Dla inwestorów rozliczających się na zasadzie net-billingu zaśnieżenie również nie będzie miało wpływu na opłacalność przedsięwzięcia. W ich przypadku znacznie lepiej sprawdzi się magazyn energii lub ciepła oraz inteligentny system zarządzania energią.

Co ciekawe, cienka pokrywa śnieżna zalegająca na powierzchni paneli wcale nie oznacza całkowitego zaprzestania docierania fotonów do kryształów krzemu. Podobnie zresztą jest w przypadku lekkiego zachmurzenia, kiedy promieniowanie słoneczne i tak dociera do paneli, ale w znacznie mniejszym stopniu. Aby całkowicie odciąć dostęp do światła, pokrywa śnieżna powinna mieć co najmniej kilka- kilkanaście centymetrów grubości. Płatki śniegu mają wysokie albedo, a więc potrafią odbijać promienie słoneczne znacznie lepiej niż inne elementy środowiska przyrodniczego, co skutkuje możliwością większej koncentracji światła na ogniwach instalacji PV.

Moduły solarne na dachu

Ten sposób rozlokowania modułów solarnych jest najpopularniejszym rozwiązaniem, ponieważ pozwala wykorzystać wolną przestrzeń pokrycia dachowego wraz z jego nachyleniem oraz często południową ekspozycją. Nawet jeśli w takiej sytuacji pojawi się śnieg, to zwykle nie utrzyma się on długo ze względu na nachylenie, większą koncentrację promieniowania, które rozpuści śnieg oraz fakt nagrzewania się paneli.

Z drugiej strony instalacja może być też na dachu płaskim, a sam śnieg może współwystępować z oblodzeniem. Wówczas istotna będzie jego waga i wynikające z niej zagrożenia – i to nie tyle w odniesieniu do wytrzymałości modułów (max 550 kg/m²), lecz dachu. Wówczas zaleca się bezwzględne usunięcie śniegu, samodzielnie lub przy udziale firmy alpinistycznej.

Panele słoneczne na konstrukcji gruntowej

Inwestorzy posiadający duży teren, pozbawiony istotnych barier zacieniających są w komfortowej sytuacji, ponieważ mogą ustawić konstrukcję fotowoltaiczną na gruncie. Wówczas oczyszczenie (choć zbędne!) nie będzie stanowiło najmniejszego trudu ani zagrożenia.

Ciekawym rozwiązaniem są naziemne konstrukcje obrotowe, które podążają za słońcem przez cały dzień. W okresie zimowym, podczas pełnego nasłonecznienia przez wiele dni i tygodni, ewentualne usunięcie śniegu może mieć symboliczny sens. Dodatkowym czynnikiem sprzyjającym zimowej wydajności jest otoczenie pokryte śniegiem, które odbija promienie i zwiększa jego natężenie na powierzchnię oczyszczonych modułów solarnych. Jednak wciąż są to wartości bez istotnego wpływu na wydajność systemu ze względu na krótki czas nasłonecznienia i zbyt niski kąt padania promieni.

Jak bezpiecznie odśnieżać fotowoltaikę?

Brak uzasadnienia dla usuwania śniegu z paneli PV nie oznacza, że we wszystkich przypadkach należy zrezygnować z tej czynności. Chodzi przede wszystkim o płaskie i/lub duże dachy, które akumulują ekstremalną masę śniegu (zwłaszcza lodu), mogącą doprowadzić do uszkodzenia poszycia dachowego lub katastrofy budowlanej. Szczególnie narażone są tu różnego rodzaju obiekty wielkopowierzchniowe, tj. sklepy, hale produkcyjne czy magazyny.

Natomiast inwestorzy indywidualni posiadający panele słoneczne na klasycznym, stromym dachu nie powinni w ogóle podejmować się odśnieżania. Ewentualnie mogą to być posiadacze jednokondygnacyjnych budynków z dachem płaskim czy konstrukcji PV posadowionych na gruncie. Wtedy wystarczy szczotka z miękkim włosiem, najlepiej wyposażona teleskopowe ramię. Co ważne, czyszczenie powinno odbywać się płynnie, bez mechanicznego szorowania, ponieważ powierzchnia większości paneli jest podatna na zarysowania. W pozostałych przypadkach warto odpuścić samodzielne odśnieżanie, by skorzystać z usług firm alpinistycznych.

Należy podkreślić, że moduł PV jest zabezpieczony szkłem hartowanym, które doskonale chroni go przed gradobiciem, ptactwem oraz ciężarem śniegu. Z czasem samoistne topnienie i zsuwanie się warstwy śniegowej nie tylko odsłoni ogniwa, ale przy okazji dobrze oczyści zabrudzoną powierzchnię paneli PV.

Podsumowanie

Ogólnie nie warto odśnieżać paneli fotowoltaicznych, ponieważ taka czynność nie ma uzasadnienia ekonomicznego, a ponadto może być niebezpieczna zarówno dla osoby wykonującej tę czynność, jak i dla samych paneli.

Jednak w ściśle określonych przypadkach usunięcie śniegu z modułów PV będzie wskazane. Mowa przede wszystkim o obiektach komercyjnych, które posiadają dużą i/lub płaską połać dachu, jak również na dachach płaskich w budynkach mieszkalnych.

W takich sytuacjach nadmierna masa zalegającego śniegu czy lodu może skutkować zniszczeniem dachu, a nawet zawaleniem się obiektu. Wtedy zaleca się skorzystać z usług firm alpinistycznych, które skutecznie i bezpiecznie usuną pokrywę śnieżną z paneli słonecznych i dachu. Z kolei posiadacze naziemnych konstrukcji PV mogą podjąć się rekreacyjnego oczyszczenia paneli, pamiętając o użyciu miękkich szczotek, aby nie uszkodzić powłoki ochronnej.