Saulės elektrinė žiemą: kiek elektros ji iš tikrųjų pagamina?

Sekite TechNaujienos Google

Žiemą saulės elektrinė Lietuvoje tikrai gamina elektrą, tačiau jos rezultatas smarkiai skiriasi nuo vasaros. Ir svarbiausia – pagrindinė priežastis nėra šaltis. Saulės modulius žiemą labiausiai riboja trumpesnė diena, žemas saulės kampas, dažnas debesuotumas ir sniego danga. Todėl vertinti elektrinę pagal vieną gruodžio ar sausio mėnesį būtų klaidinga – daug svarbiau žiūrėti į visų metų balansą.

Europos Komisijos Jungtinio tyrimų centro PVGIS sistema skirta būtent tokiems skaičiavimams: ji leidžia įvertinti saulės spinduliuotę ir fotovoltinės sistemos gamybą pagal konkrečią vietą, elektrinės galią, modulių nuolydį, kryptį ir sistemos nuostolius. PVGIS taip pat pateikia mėnesinius bei metinius gamybos vidurkius, todėl galima gana aiškiai pamatyti, kiek didelis yra sezoniškumas Lietuvoje.

Trumpai: 10 kW saulės elektrinė Lietuvoje per metus gali pagaminti apie 10–13 tūkst. kWh idealiomis sąlygomis, tačiau gruodis ir sausis dažnai sudaro tik nedidelę metinės gamybos dalį. ESO taip pat pabrėžia, kad didesnė elektrinė nebūtinai reiškia geresnį finansinį rezultatą – svarbu ją derinti prie realaus namų ūkio vartojimo.

Kiek pagamina 10 kW saulės elektrinė žiemą?

Vienas praktiškiausių Lietuvos pavyzdžių pateiktas akademiniame darbe, kuriame buvo analizuota 15 realiai veikusių 10 kW saulės elektrinių. Jų vidutinė metinė generacija siekė 9 741 kWh. Tyrimo duomenys aiškiai parodo, kad skirtumas tarp žiemos ir vasaros gali būti daugiau nei dešimteriopas.

Naujausi straipsniai

4 min. skaitymo • prieš 46 minutės

„Jie lošia mūsų gyvybėmis“: DI tyrėjas paliko „Anthropic“ su šiurpiu perspėjimu

3 min. skaitymo • prieš 53 minutės

Lietuvos NT rinka keičiasi: namai perkami vis aktyviau, o butų pardavimų augimas beveik sustojo

3 min. skaitymo • prieš 1 val

Kuriose pasaulio šalyse vis dar taikoma mirties bausmė?

Visi naujausi straipsniai →

Šis pavyzdys labai aiškus: gruodį 10 kW elektrinė vidutiniškai pagamino tik 93 kWh, o liepą – 1 403 kWh. Kitaip tariant, liepos gamyba buvo maždaug 15 kartų didesnė. Sausį skirtumas taip pat milžiniškas – 105 kWh prieš 1 403 kWh liepą.

Tačiau vieno tyrimo skaičių nereikėtų laikyti universalia taisykle kiekvienam stogui. PVGIS skaičiavimuose gamyba priklauso nuo konkrečios vietos ir sistemos konfigūracijos. Europos Komisijos JRC nurodo, kad skaičiuojant tinklo saulės elektrinės našumą vertinama ne tik saulės spinduliuotė, bet ir temperatūra, vėjo greitis, modulių technologija, nuolydis bei orientacija. Todėl du vienodos galios namai Vilniuje ir Klaipėdoje ar net du kaimyniniai namai su skirtingais stogo kampais gali turėti skirtingą rezultatą.

ESO pateikia dar vieną svarbų orientyrą: idealiomis sąlygomis 10 kW elektrinė per metus gali pagaminti apie 10–13 tūkst. kWh elektros energijos. Tai rodo, kad metinė gamyba Lietuvoje gali būti labai solidi, nors gruodį ir sausį ji atrodo kukli.

Čia slypi viena dažniausių klaidų: žmogus žiemą atsidaro inverterio programėlę, pamato kelias ar keliolika kilovatvalandžių per dieną – o kartais ir beveik nulį – ir nusprendžia, kad elektrinė neveikia. Iš tiesų ji tiesiog dirba tuo metų laiku, kai saulės energijos resursas yra mažiausias.

Kas iš tikrųjų riboja saulės elektrinę žiemą?

Šaltis nėra pagrindinis priešas. JAV Energetikos departamentas aiškina, kad fotovoltiniai moduliai paprastai veikia efektyviau esant žemesnei temperatūrai. Kai moduliai įkaista, jų įtampa mažėja, todėl karšta vasaros diena modulio efektyvumui gali būti net mažiau palanki nei giedra šalta diena. Kitaip tariant, minusinė oro temperatūra pati savaime nėra priežastis, kodėl žiemą gaminama mažai.

Didžiausia problema – saulės kiekis. Lietuvoje žiemą diena yra trumpa, saulė kyla žemai virš horizonto, o debesuotų dienų daug. Net labai efektyvus modulis negali pagaminti daug elektros, jeigu į jo paviršių per dieną patenka gerokai mažiau saulės spinduliuotės nei birželį ar liepą.

Sniegas gali trumpam beveik sustabdyti gamybą. JAV Energetikos departamento žiemos sąlygų rekomendacijose pažymima, kad sniegas ir ledas gali riboti gamybą bei apkrauti modulius mechaniškai. Nacionalinės atsinaujinančios energijos laboratorijos (NREL) tyrimuose taip pat nurodoma, kad sniego nuostoliai priklauso nuo to, kiek sniego iškrenta ir kiek laiko jis išlieka ant modulių.

Modulių kampas čia svarbus. JAV Energetikos departamentas nurodo, kad statesnis nuolydis padeda sniegui greičiau nuslysti, o pastebimas pagerėjimas dažnai matomas ties maždaug 30–35 laipsnių kampu. Vis dėlto tai nereiškia, kad kiekvienam namui reikėtų aklai rinktis vienodą kampą – projektuojant reikia derinti žiemos sniego pasišalinimą, metinę generaciją, vėjo apkrovas ir konkretaus stogo konstrukciją.

Dalinis uždengimas kartais kenkia neproporcingai stipriai. Jei sniegas dengia tik dalį modulio ar modulių eilės, rezultatas priklauso nuo modulio elektrinės struktūros, apėjimo diodų ir sistemos sujungimo. Todėl vien tai, kad matoma dalis juodo modulio paviršiaus, dar nereiškia, kad visa sistema veikia proporcingai tam atidengtam plotui.

Ar verta sniegą valyti rankomis? Dažniausiai reikėtų būti atsargiems. Lipti ant apsnigto stogo vien tam, kad nuvalytumėte modulius, gali būti gerokai pavojingiau nei prarasti kelias žiemos gamybos dienas. Be to, netinkama šluota ar grandiklis gali subraižyti stiklą ar pažeisti modulį. Jei sistema įrengta tinkamu kampu, dalis sniego nutirpsta arba nuslysta savaime.

O kaip su kaupikliu? Baterija nepaverčia gruodžio liepa – ji negali sukaupti energijos, kurios elektrinė nepagamino. Tačiau kaupiklis gali padėti geriau išnaudoti tą energiją, kuri pagaminama dieną. ESO skaičiuoja, kad 5 000 kWh per metus suvartojantis namų ūkis su 10 kW saulės elektrine be kaupiklio vidutiniškai gali tiesiogiai suvartoti iki 35 proc. dienos metu pagaminamos elektros, o su 7,5 kWh naudingo tūrio kaupikliu energetinis autonomiškumas gali išaugti iki 71 proc. Apie tai plačiau rašėme straipsnyje apie saulės energijos kaupiklius.

Ar saulės elektrinė Lietuvoje vis tiek apsimoka? Vien žiemos mėnesiais atsakymo ieškoti nereikėtų. Saulės elektrinės ekonomika vertinama per visus metus, o didžioji gamybos dalis sukuriama nuo pavasario iki rudens. Būtent todėl Lietuvoje gaminantys vartotojai dalį perteklinės energijos perduoda į tinklą ir ją vėliau susigrąžina pagal pasirinktą atsiskaitymo modelį.

ESO taip pat perspėja nepervertinti galios poreikio. Organizacijos duomenimis, gyventojai dažnai renkasi beveik 10 kW elektrines, nors jų namų ūkiui pakaktų mažesnės sistemos. Jei elektrinė nuolat pagamina daugiau, nei namai sugeba suvartoti ar ekonomiškai panaudoti, papildomi moduliai nebūtinai pagerina investicijos atsiperkamumą.

Saulės energetika Lietuvoje jau tapo svarbia elektros sistemos dalimi – apie spartų atsinaujinančių šaltinių augimą ir Lietuvos poziciją Europoje plačiau rašėme straipsnyje „Lietuva – tarp Europos lyderių: didžioji dalis elektros vartotojams pagaminama iš atsinaujinančių šaltinių“.

Taigi atsakymas paprastas: žiemą saulės elektrinė Lietuvoje gamina gerokai mažiau, tačiau ne dėl to, kad „nemėgsta šalčio“. Didžiausią skirtumą lemia saulės spinduliuotės kiekis, dienos trukmė, debesuotumas ir sniegas. Todėl 10 kW elektrinė gruodį gali pagaminti tik keliolika ar kelias dešimtis kartų mažiau nei geriausiais vasaros mėnesiais, bet tai savaime nereiškia, kad sistema suprojektuota blogai.

Šaltiniai: Europos Komisijos Jungtinis tyrimų centras – PVGIS; JRC metodika tinklo PV sistemoms; Lietuvos akademinis 10 kW saulės elektrinių generacijos tyrimas; JAV Energetikos departamentas – PV efektyvumas ir temperatūra; JAV Energetikos departamentas – saulės elektrinės žiemos sąlygomis; NREL – PV gamybos nuostoliai dėl sniego; ESO – optimali saulės elektrinės galia; ESO – elektros energijos kaupikliai.