Wschód czy zachód? Wybór orientacji paneli, gdy część nieba jest zasłonięta

Reguła, którą wszyscy cytują, i dlaczego to tylko połowa historii

Na półkuli północnej słońce stoi w południowej połowie nieba przez cały dzień. Więc stały panel zwrócony dokładnie na południe, nachylony ku równikowi, łapie najwięcej energii w ciągu roku. W Polsce optimum to mniej więcej orientacja południowa przy kącie nachylenia około 30 do 35 stopni. To podręcznikowa odpowiedź i dla pojedynczej, czystej połaci dachu jest poprawna.

Problem w tym, że podręcznik zakłada otwarte niebo. Większość rzeczywistych miejsc go nie ma. Dom sąsiada, rząd iglaków, komin lub kalenica zasłania część drogi, którą słońce naprawdę przemierza. Kierunek geograficzny, który wygrywa na papierze, może przegrać z innym kierunkiem, gdy uwzględnisz to, co jest na drodze. Dlatego orientacja powinna być drugim pytaniem. Pierwsze brzmi: gdzie moje niebo jest zasłonięte i o której porze dnia?

Warto też wiedzieć, ile naprawdę tracisz, kierując się z dala od południa. Odpowiedź jest mniejsza, niż większość ludzi się obawia.

Ile naprawdę kosztują cię azymut i kąt nachylenia

Azymut to po prostu kierunek geograficzny, w który zwrócony jest panel. Kąt nachylenia to jego kąt względem poziomu. Oba zmieniają uzysk, ale mniej gwałtownie, niż możesz sądzić, bo duża część energii w pochmurnym klimacie dociera jako światło rozproszone z całego nieba, a nie jako bezpośrednia wiązka.

Względem odniesienia południowego przy 100 procentach, dach południowo-wschodni lub południowo-zachodni traci tylko około 5 procent. Panel zwrócony dokładnie na wschód lub zachód ląduje wokół 80 do 85 procent wartości południowej, czyli strata 15 do 20 procent. System dzielony, z połową modułów na wschód i połową na zachód, zwykle traci około 10 do 15 procent rocznej energii. Symulacja PVGIS jednego projektu domowego wykazała, że przypadek wschód-zachód produkował zaledwie 12 procent mniej niż hipotetyczna instalacja południowa.

Kąt nachylenia jest jeszcze bardziej wybaczający. Odchylenie do 10 stopni od optimum ledwie rusza produkcję. Dla systemu 10 kWp w okolicy Poznania modelowana produkcja spadła tylko o około 5 procent przy przejściu z kąta 30 stopni do stromego kąta 50 stopni. Wniosek: nie trać snu przez kilka stopni. Martw się zamiast tego o zacienienie i o gruby kierunek.

• Południe: 100 procent (odniesienie)
• Południowy wschód lub południowy zachód: około 95 procent
• Dokładnie wschód lub dokładnie zachód: około 80-85 procent
• Podział wschód-zachód: około 85-90 procent instalacji południowej
• Północ: w Polsce zwykle nie warto

Dlaczego zacienienie kierunkowe odwraca decyzję

Oto część, którą kalkulatory pomijają, chyba że nakarmisz je prawdą. Zacienienie rzadko jest symetryczne. Wysoki budynek lub kępa drzew zwykle stoi po jednej stronie, zasłaniając słońce poranne albo popołudniowe, a nie oba po równo.

Jeśli ciężka przeszkoda jest na wschodzie, twoje poranne słońce już przepadło. Skierowanie paneli na wschód celowałoby nimi prosto w przeszkodę w jedynych godzinach, gdy miałyby z niego korzyść. Nachylenie zachodnie zamiast tego łapie otwarte popołudniowe niebo i odzyskuje znacznie więcej użytecznego słońca. Przypadek lustrzany jest równie realny: drzewa na zachodzie oznaczają, że nachylenie wschodnie zbiera czyste poranne godziny, zanim nadejdzie cień.

Dlatego ogólne narzędzie mapowe może cię zmylić. Google Project Sunroof, regionalny kataster słoneczny lub SunCalc pracują na geometrii dachu i średnich horyzontach. Nie widzą konkretnego iglaka ani szczytu sąsiada, który pochłania twoje słońce o 8 rano albo o 17. Naprawa to zmierzenie rzeczywistego horyzontu zacienienia z dokładnie tego miejsca, gdzie staną panele: faktycznej wysokości, w stopniach, każdego drzewa, kalenicy i ściany wokół ciebie. Omiatanie telefonem w rzeczywistości rozszerzonej, czyli to, co robi SunMeasure, uchwytuje ten horyzont i pokazuje, które godziny są naprawdę czyste. Dopiero wtedy wybór wschód kontra zachód staje się oczywisty.

Kiedy wschód-zachód bije południe celowo

Nawet przy otwartym niebie wiele gospodarstw świadomie wybiera wschód-zachód. Powodem jest autokonsumpcja. Instalacja południowa wyrzuca wysoki, wąski pik mocy około południa, gdy wiele domów jest na wpół pustych. Układ wschód-zachód produkuje dwa szersze garby: moduły wschodnie pracują od mniej więcej 6 rano do południa, moduły zachodnie od wczesnego popołudnia do wieczora. Ta krzywa pokrywa się z rzeczywistym zapotrzebowaniem przy śniadaniu, na początku pracy, przy gotowaniu i wieczorem.

Liczby to potwierdzają. Bez magazynu podział wschód-zachód zwykle podnosi udział autokonsumpcji do przedziału 35 do 60 procent, wobec mniej więcej 25 do 30 procent dla czystego systemu południowego. Ponieważ każda kilowatogodzina, którą zużyjesz sam, jest warta około 1,30 do 1,50 złotego uniknięte z sieci, podczas gdy oddanie tej samej jednostki przynosi znacznie mniej według obecnych zasad rozliczeń, wyższa autokonsumpcja może z nadwyżką zrekompensować o 10 do 20 procent niższy łączny uzysk.

Więc uczciwe ujęcie brzmi: południe maksymalizuje łączne kilowatogodziny, wschód-zachód maksymalizuje wartość tych kilowatogodzin, jeśli twoje życie toczy się rano i wieczorem. Najpierw wybierz cel.

Dachy płaskie i balkony

Na płaskim dachu nie jesteś uwiązany do kierunku budynku, więc montujesz panele na stelażach pod kątem, jaki chcesz. Wbrew intuicji układ wschód-zachód na płaskim dachu często produkuje więcej łącznej energii niż południowy na tym samym dachu. Rzędy nachylone na południe muszą być rozstawione, by się nawzajem nie zacieniały, co marnuje powierzchnię dachu. Panele wschód-zachód stoją plecami do siebie przy niskim kącie nachylenia niemal bez przerwy, więc mieści się ich znacznie więcej. Każdy panel daje nieco mniej, ale jest ich znacznie więcej. Dla płaskich dachów rozsądny kąt nachylenia jest niski, około 10 do 15 stopni, co też zmniejsza obciążenie wiatrem. Utrzymaj 12 stopni lub stromiej, by deszcz nadal czyścił szkło.

Fotowoltaika balkonowa (Balkonkraftwerk) to własna sytuacja, a w Niemczech do połowy 2025 roku przekroczono milion zarejestrowanych systemów. Tutaj kierunek ściany jest zwykle z góry narzucony, a moduł często wisi niemal pionowo na balustradzie. Pionowy panel już traci uzysk w porównaniu z nachylonym, więc kierunek, w który jest zwrócony, ma większe znaczenie, nie mniejsze. Balkony wschodnie i zachodnie są oba w porządku i sprzyjają autokonsumpcji. Jeśli możesz odchylić panel od balustrady, nawet skromne 20 do 30 stopni pomaga. A ponieważ balkon jest często zamknięty przez sam budynek, otaczający horyzont zacienienia często jest czynnikiem rozstrzygającym, więc zmierz go, zanim się zdecydujesz.

Prosty porządek decyzji działa dla niemal każdego miejsca: najpierw zmierz, gdzie i kiedy twoje niebo jest zasłonięte; potem wybierz gruby kierunek zwrócony ku twoim najczystszym godzinom; potem ustaw kąt nachylenia w wygodnym paśmie 10 do 35 stopni; i dopiero na końcu zdecyduj, czy gonisz za maksymalnymi kilowatogodzinami, czy za maksymalną autokonsumpcją.

• Otwarte niebo, chcesz maksymalnej łącznej energii: południe, 30-35 stopni.
• Otwarte niebo, chcesz pokrycia rana i wieczora: wschód-zachód, 10-20 stopni.
• Silne zacienienie z jednej strony: zwróć się w przeciwną, czystą stronę.
• Płaski dach, ograniczona powierzchnia: wschód-zachód przy 10-15 stopniach mieści więcej paneli.
• Balkon: kierunek i otaczające zacienienie liczą się najbardziej; odchyl od balustrady, jeśli możesz.