Montaż paneli fotowoltaicznych poziomo: Czy to możliwe i kiedy warto?

Kiedy myślimy o zielonej energii, często przed oczami stają nam rzędy błyszczących modułów skierowanych idealnie na południe pod optymalnym kątem – tak uczono nas przez lata, i w sumie słusznie. Ale życie to nie podręcznikowy schemat, a architektura i warunki często zmuszają nas do niestandardowych rozwiązań, a nawet eksperymentowania w ramach dozwolonych norm. W związku z tym pojawia się pytanie, które intryguje wielu inwestorów i instalatorów, szukających optymalnego wykorzystania dostępnej powierzchni: Czy panele fotowoltaiczne można montować poziomo? Odpowiedź brzmi: Tak, jest to możliwe, choć wiąże się to ze specyficznymi wyzwaniami i potencjalnymi konsekwencjami, o których warto wiedzieć, aby podjąć świadomą decyzję o takim ułożeniu modułów.

Zanim zagłębimy się w szczegóły techniczne i aspekty wydajności, spójrzmy na dane, które pomogą nam lepiej zrozumieć, co tak naprawdę wpływa na efektywność pracy systemu PV w różnych konfiguracjach, w tym tych zbliżonych do poziomego ułożenia. Brak konkretnych, łatwo dostępnych danych porównujących "poziomy" i "pionowy" montaż paneli fotowoltaicznych jako dwie ściśle zdefiniowane, przeciwstawne kategorie często utrudnia ocenę, ponieważ "poziomy" może oznaczać zarówno moduł ustawiony dłuższą krawędzią horyzontalnie (orientacja krajobrazowa), jak i instalację pod bardzo niskim kątem nachylenia na dachu płaskim czy gruncie.

Przyjrzyjmy się kluczowym czynnikom, które są brane pod uwagę przy projektowaniu każdej instalacji i które zyskują na znaczeniu, gdy decydujemy się na rozwiązania mniej typowe, takie jak montaż paneli fotowoltaicznych poziomo w sensie ich ułożenia blisko płaskiej powierzchni lub w orientacji krajobrazowej. Poniższa tabela przedstawia hipotetyczne porównanie kilku ważnych parametrów dla standardowej instalacji na dachu skośnym (orientacja pionowa modułów, optymalny kąt) i instalacji na dachu płaskim z modułami ułożonymi w orientacji poziomej (krajobrazowej) pod niskim kątem.

Patrząc na te, nawet orientacyjne, dane, staje się jasne, że decyzja o ułożeniu paneli w sposób odbiegający od teoretycznego optimum południa i kąta 30-40 stopni (szczególnie pod bardzo niskim kątem, jak przy montażu "poziomym" na dachu płaskim) ma realne przełożenie na efektywność. Choć wykres pokazuje relatywny uzysk dla niskich kątów nachylenia, nie uwzględnia on wprost potencjalnych strat wynikających z gorszego samooczyszczania czy wyższej temperatury pracy, co w realnej instalacji może jeszcze bardziej pogłębić różnicę w uzyskach rocznych w stosunku do optymalnych ustawień.

Główne powody wyboru poziomego ułożenia paneli PV.

Decyzja o poziome ułożenie paneli PV, rozumianym w tym kontekście szerzej – zarówno jako orientacja modułów w poziomie (krajobrazowo), jak i instalacja pod bardzo niskim kątem na dachu płaskim lub gruncie – rzadko jest przypadkowa. Najczęściej stoi za nią szereg konkretnych, pragmatycznych przesłanek, wynikających z ograniczeń architektonicznych, warunków lokalnych, czy specyficznych celów inwestora. Architekci często "upierają się" przy określonej estetyce budynku, gdzie gładka, prawie płaska powierzchnia paneli jest preferowana wizualnie, a sterczące ku słońcu konstrukcje mogłyby zakłócić zamierzony efekt wizualny.

Płaskie dachy to w ogóle odrębna bajka w świecie fotowoltaiki. Typowy moduł o mocy około 400 Wp, mierzący powiedzmy 1,75 m x 1,04 m, zamontowany w orientacji pionowej na dachu skośnym zajmuje fizycznie tyle samo miejsca, co w poziomie. Jednak na płaskim dachu moduły montuje się na specjalnych systemach wsporczych, nadających im kąt nachylenia – zazwyczaj od 10 do 15 stopni, rzadziej niżej. Ułożenie modułów w orientacji poziomej (krajobrazowej) na tych systemach pozwala na niekiedy lepsze wykorzystanie dostępnej powierzchni dachu, zwłaszcza gdy mamy do czynienia z niestandardowymi wymiarami lub licznymi przeszkodami, takimi jak kominy, wywietrzniki czy świetliki.

Na dachach płaskich często kluczowe jest również rozłożenie ciężaru systemu. Konstrukcje balastowe, popularne do stabilizacji systemów na płaskich dachach bez naruszania poszycia, mogą wymagać znacznego obciążenia – nierzadko 15-30 kg na panel, w zależności od strefy wiatrowej i wysokości budynku. Optymalizacja układu paneli, w tym ich orientacja (pionowa vs. pozioma na konstrukcji), może wpłynąć na rozkład tego obciążenia, co jest szczególnie ważne na starszych lub mniej wytrzymałych konstrukcjach dachowych.

Kolejnym czynnikiem bywa kwestia wiatru. Choć wyższy kąt nachylenia teoretycznie lepiej radzi sobie z "opływem" powietrza od czoła, niskie, niemal poziome ułożenie paneli PV, zwłaszcza na dobrze zaprojektowanych konstrukcjach balastowych na dachu płaskim, może oferować mniejszy opór wiatru, co przekłada się na niższe wymagania dotyczące obciążenia balastem. Dotyczy to szczególnie dużych instalacji na obiektach komercyjnych czy przemysłowych, gdzie redukcja wagi systemu ma niebagatelne znaczenie dla konstrukcji nośnej dachu.

Czasem chodzi po prostu o praktykę montażową i logistykę na danym dachu. Wpasowanie długich modułów (np. 2,1m x 1,04m w erze modułów powyżej 500Wp) w ograniczoną szerokość fragmentu dachu między oknami dachowymi czy lukarnami może wymusić ich poziome ułożenie modułów (orientację krajobrazową), podczas gdy pionowe by się po prostu nie zmieściły lub wymagałyby nieefektywnego rozmieszczenia, zostawiając "puste" miejsca. To twardy orzech do zgryzienia dla projektantów.

Aspekt dostępności do poszczególnych sekcji dachu dla ekipy montażowej czy serwisowej również ma znaczenie. Poziome ułożenie paneli na konstrukcji (zwykle w rzędach) na dachu płaskim, przy zachowaniu odpowiednich odstępów komunikacyjnych (np. 1 metra, często wymaganego przepisami przeciwpożarowymi), może ułatwić późniejsze prace konserwacyjne czy naprawy. Gdy panele są zamontowane "na płasko" pod bardzo niskim kątem, łatwiej przejść między rzędami.

W niektórych przypadkach, szczególnie w krajach o specyficznym nasłonecznieniu lub w systemach, gdzie priorytetem jest maksymalizacja autokonsumpcji w określonych godzinach dnia (np. popołudnie w biurowcach), preferowane może być poziomy montaż na dachu płaskim w konfiguracji wschód-zachód. W takiej konfiguracji moduły skierowane są częściowo na wschód i częściowo na zachód, zazwyczaj pod niskim kątem rzędu 10-15 stopni. Chociaż łączny roczny uzysk jest nieco niższy niż przy optymalnym ustawieniu na południe (różnica 5-10% w zależności od lokalizacji), produkcja jest bardziej rozłożona w ciągu dnia, lepiej dopasowując się do profilu zużycia energii przez budynek komercyjny czy przemysłowy.

Studium przypadku z życia wzięte: biurowiec w centrum miasta, płaski dach ograniczony kominami wentylacyjnymi i attykami. Architekt zaprojektował minimalistyczną bryłę, a inwestor chciał dyskretnej instalacji PV, która nie rzucałaby się w oczy z poziomu ulicy. Rozwiązaniem okazał się system balastowy z modułami ułożonymi poziome ułożenie paneli PV (orientacja krajobrazowa) pod niskim kątem 8 stopni na południe. To pozwoliło zachować estetykę, zmieścić znaczną moc w ograniczonej przestrzeni dachu i spełnić wymagania dotyczące obciążenia konstrukcyjnego. Chociaż idealny kąt wynosiłby około 35 stopni, uzysk z 8 stopni wciąż był opłacalny w połączeniu z korzyściami pozaenergetycznymi.

Zdarza się również, że poziome ułożenie (krajobrazowe) na dachu skośnym jest jedynym sposobem na zamontowanie odpowiedniej liczby paneli, aby osiągnąć planowaną moc systemu. Wyobraźmy sobie dach o nietypowych, prostokątnych polach, gdzie szerokość jest znacznie większa niż wysokość od okapu do kalenicy. Moduły zamontowane w orientacji pionowej (portretowej) po prostu by się nie zmieściły w rzędzie w wystarczającej liczbie, zmuszając do tworzenia nieefektywnych konfiguracji lub rezygnacji z części planowanej mocy. Orientacja pozioma (krajobrazowa) pozwala na "wpasowanie" modułów, wykorzystując szerokość dachu.

Co więcej, w przypadku bardzo długich rzędów paneli montowanych w orientacji poziomej (krajobrazowej) na dachu płaskim, problemem może być potencjalny wpływ "hot-spotów" lub uszkodzeń mechanicznych. Uszkodzenie jednej komórki w panelu może wpłynąć na cały string ogniw połączonych szeregowo. W orientacji krajobrazowej stringi te biegną wzdłuż dłuższego boku modułu. Dlatego w takich instalacjach, aby zminimalizować wpływ zacienienia (choćby od brudu na dolnej krawędzi) czy uszkodzeń, często stosuje się technologie MLPE (Module Level Power Electronics), czyli optymalizatory mocy lub mikroinwertery, instalowane przy każdym module. Choć to zwiększa koszty początkowe, pozwala na większą tolerancję na zacienienie i maksymalizację produkcji każdego panelu indywidualnie, niwelując negatywny wpływ niskiego kąta i poziomej orientacji.

Podsumowując, poziome ułożenie modułów czy poziomy montaż paneli fotowoltaicznych pod niskim kątem na płaskim dachu wynika najczęściej z kompromisu między idealnymi warunkami technicznymi a rzeczywistością architektoniczną, konstrukcyjną lub biznesową. Priorytetem może być estetyka, optymalne wykorzystanie skomplikowanej powierzchni dachu, ograniczenia wagowe, regulacje lokalne czy dopasowanie profilu produkcji energii do specyficznego zapotrzebowania, a niekoniecznie maksymalny roczny uzysk z metra kwadratowego paneli. To skomplikowany układanka.

Wpływ orientacji poziomej na odprowadzanie opadów i wentylację.

Przy poziomy montaż na dachu płaskim lub pod bardzo niskim kątem, kwestie odprowadzania opadów oraz zapewnienia odpowiedniej wentylacji zyskują na znaczeniu, stając się jednymi z kluczowych wyzwań technicznych, które mogą bezpośrednio wpłynąć na długoterminową wydajność i żywotność systemu. Wyobraźcie sobie typowy panel – szklaną powierzchnię zamkniętą w aluminiowej ramie. Kiedy pada deszcz, na standardowej, nachylonej instalacji na dachu skośnym (kąt 30-40 stopni) woda swobodnie spływa, naturalnie czyszcząc powierzchnię z kurzu, pyłków, liści czy ptasich odchodów. To darmowa, naturalna myjnia, która działa z zadziwiającą skutecznością.

Sytuacja zmienia się diametralnie, gdy mówimy o instalacji pod kątem 5, 10 czy nawet 15 stopni, czyli często stosowanym przy poziomy montaż na dachu płaskim. Przy tak niskim nachyleniu, siła grawitacji jest znacznie słabsza, a napięcie powierzchniowe wody odgrywa większą rolę. W efekcie woda spływa wolniej lub wręcz zalega na powierzchni, zwłaszcza jeśli powierzchnia dachu pod panelami nie jest idealnie równa lub sam moduł ma minimalne wady (np. lekko ugięte ramy, co zdarza się przy niedoświadczonym montażu czy na skutek obciążenia). To sprzyja osadzaniu się brudu i powstawaniu nieestetycznych, a co gorsza, ograniczających dostęp światła zacieków.

Zaleganie zanieczyszczeń nie jest jedynie problemem estetycznym. Cząsteczki kurzu, piasku, pyłki roślin, a przede wszystkim ptasie odchody czy spadające liście, tworzą "plamy" na powierzchni modułu. Na niskich kątach nachylenia brud ma tendencję do zbierania się głównie wzdłuż dolnej krawędzi paneli, jeśli są one ustawione w orientacji pionowej (co na niskim kącie bywa rzadsze ze względu na wiatr) lub na dolnej krawędzi w orientacji poziomej (krajobrazowej), blokując światło dostające się do całego rzędu ogniw w dolnej części modułu. Te ogniwa połączone są szeregowo, a zacienienie nawet niewielkiego ich fragmentu może drastycznie obniżyć wydajność całego modułu, prowadząc do strat rzędu kilku do kilkunastu procent rocznie, w zależności od stopnia zabrudzenia i lokalizacji (np. w pobliżu pól uprawnych, ruchliwych dróg, przemysłu).

Dodatkowo, wpływ orientacji poziomej na wydajność objawia się także poprzez problemy z odprowadzaniem śniegu. Podczas gdy na stromych dachach śnieg często zsuwa się samoczynnie, zwłaszcza gdy moduły zaczynają się delikatnie nagrzewać, na niskich kątach nachylenia śnieg potrafi zalegać tygodniami, całkowicie blokując dostęp do słońca. W regionach o obfitych opadach śniegu może to oznaczać brak produkcji energii przez znaczną część zimy, chyba że system będzie regularnie odśnieżany, co jest zarówno kosztowne, jak i potencjalnie ryzykowne dla paneli i ekipy serwisowej. Konieczność uwzględnienia obciążenia śniegiem przy projektowaniu konstrukcji pod poziomy montaż na dachu płaskim również jest kluczowa – 1 metr sześcienny świeżego śniegu to około 100 kg wagi, a zbitego nawet 400 kg! Dach musi unieść ten ciężar.

Kolejny, równie ważny aspekt to wentylacja. Panele fotowoltaiczne, jak każde urządzenie elektroniczne, generują ciepło podczas pracy. Standardowa temperatura pracy paneli (Standard Test Conditions, STC) to 25°C. Powyżej tej wartości, każdy stopień Celsjusza podnosi temperaturę pracy modułu, powodując spadek jego wydajności o około 0,3-0,4% na stopień. Moduł wystawiony na słońce na dachu w letni dzień może osiągnąć temperaturę 50-70°C. Różnica 25-45°C powyżej STC oznacza potencjalny spadek mocy o 7,5% do nawet 18%. Efektywne chłodzenie, czyli wentylacja, jest zatem kluczowe.

Na dachach skośnych, panele są montowane na konstrukcji z listew montażowych, które naturalnie tworzą szczelinę między modułem a połacią dachu (zazwyczaj 5-10 cm). Ciepło pod panelami unosi się do góry (konwekcja), a świeże powietrze napływa od dołu, zapewniając skuteczne chłodzenie. Przy poziome ułożenie paneli PV na dachu płaskim, zwłaszcza na systemach balastowych czy przyściennych o bardzo niskim profilu, bez zapewnienia odpowiedniej wysokości nad powierzchnią dachu (zaleca się minimum 10-15 cm), przepływ powietrza może być ograniczony.

Układ paneli w rzędach, typowy dla systemów na dachach płaskich, również wpływa na wentylację. Jeśli rzędy paneli są ustawione zbyt blisko siebie (aby zmieścić jak najwięcej modułów), może dochodzić do kumulacji ciepła między rzędami. Powietrze nagrzane przez pierwszy rząd modułów ogrzewa kolejne rzędy, co prowadzi do wyższych temperatur pracy całego systemu w stosunku do instalacji z lepszym przewiewem. Wyższa temperatura to niższa sprawność, a co za tym idzie – niższa produkcja energii, szczególnie w upalne, słoneczne dni, kiedy teoretycznie panele powinny pracować najefektywniej.

Producenci systemów montażowych do dachów płaskich oferują różne rozwiązania, które mają na celu zapewnienie odpowiedniej wentylacji, np. poprzez podniesienie modułów na wspornikach, stosowanie systemów o otwartej konstrukcji czy zalecanie odpowiednich odstępów między rzędami. W praktyce jednak, zmagając się z ograniczeniami przestrzeni na dachu i chęcią maksymalizacji zainstalowanej mocy, zdarza się, że te zalecenia są lekko ignorowane lub kompromisowo redukowane. Niskie poziome ułożenie modułów na dachu płaskim wymaga przemyślanego projektu systemu montażowego, który uwzględnia zarówno optymalny kąt nachylenia (choćby minimalny), jak i przestrzeń pod modułami oraz między rzędami dla swobodnego przepływu powietrza.

Podsumowując, choć poziomy montaż paneli fotowoltaicznych (w rozumieniu niskiego kąta lub orientacji krajobrazowej) jest możliwy i w pewnych sytuacjach uzasadniony, stawia wyższe wymagania w zakresie późniejszej eksploatacji. Wymaga częstszych inspekcji i potencjalnie regularnego czyszczenia (koszt ok. 5-10 zł/m² paneli jednorazowo) w celu utrzymania wydajności, a także dokładnego projektu konstrukcyjnego, który zapewni odpowiednią wentylację. To inwestycja w późniejszy spokój ducha i maksymalizację uzyskanej energii, mimo że kąt nachylenia może być daleki od teoretycznego optimum. Ignorowanie tych aspektów może skutkować większymi niż przewidziano stratami mocy i szybszą degradacją paneli.

Porównanie wydajności: montaż poziomy vs pionowy.

Poruszyliśmy już delikatnie ten temat, ale zagadnienie porównania wydajności między montażem paneli w orientacji pionowej a poziomej (zarówno w sensie orientacji modułu, jak i kąta nachylenia instalacji) zasługuje na głębszą analizę. Diabeł, jak zawsze, tkwi w szczegółach, a te szczegóły przekładają się na konkretne liczby na rachunkach za prąd czy w bilansie energetycznym budynku. Kiedy mówimy o optymalnej wydajności systemu PV, mamy na myśli sytuację, gdy moduły są skierowane dokładnie na południe i nachylone pod kątem odpowiadającym szerokości geograficznej dla danego obszaru (w Polsce jest to zazwyczaj 30-40 stopni). W takiej konfiguracji maksymalnie wykorzystujemy energię słoneczną przez cały rok.

Każde odstępstwo od tego ideału powoduje spadek produkcji energii. Instalacja paneli w orientacji pionowej (dłuższa krawędź w pionie, czyli portrait) lub poziomej (dłuższa krawędź w poziomie, czyli landscape), gdy mówimy o orientacji samego modułu na konstrukcji, ma wpływ na kilka rzeczy, ale kluczowa jest jednak orientacja i kąt *całej* instalacji względem słońca, jeśli panele są na dachu skośnym. Jeśli instalacja jest na dachu płaskim lub gruncie pod niskim kątem, to mówimy o poziomy montaż paneli fotowoltaicznych w sensie nisko pochylonym, często w rzędach.

Rozważmy klasyczne porównanie wydajności na dachu skośnym: panele na południe pod kątem 35 stopni (ideał) kontra panele na wschód lub zachód pod kątem 35 stopni. Uzysk na wschód/zachód będzie niższy, średnio o 10-15% rocznie, ale za to produkcja będzie bardziej rozłożona w ciągu dnia, z dwoma pikami (rano i po południu), co lepiej dopasowuje się do profilu zużycia większości gospodarstw domowych, maksymalizując autokonsumpcję. W tym kontekście, kierunki świata są ważniejsze niż orientacja samego modułu (pion/poziom), choć orientacja modułu wpływa np. na zacienienie.

Przechodząc do poziomy montaż na dachu płaskim pod niskim kątem (np. 10-15 stopni na południe), uzysk roczny będzie niższy niż na dachu skośnym pod optymalnym kątem. Z naszych hipotetycznych danych widzieliśmy spadek o około 5-10% w stosunku do idealnego nachylenia na południe. Ten spadek wynika głównie z faktu, że słońce w Polsce najwyżej jest latem, w okolicy południa, a niskie kąty nachylenia paneli (10-15 stopni) są mniej efektywne w wyłapywaniu promieniowania słonecznego padającego pod tak wysokim kątem. Lepsze są w "łapaniu" słońca, gdy jest ono niżej na horyzoncie.

Jeśli natomiast zdecydujemy się na poziomy montaż na dachu płaskim w konfiguracji wschód-zachód (np. rzędy modułów ustawione częściowo na wschód, częściowo na zachód, oba pod niskim kątem 10-15 stopni), uzysk roczny z każdego modułu będzie nieco niższy niż z modułu skierowanego na południe pod tym samym niskim kątem. Łączny uzysk z całej instalacji może być jednak porównywalny lub nawet większy, jeśli uda się zmieścić więcej modułów na tej samej powierzchni dachu, dzięki gęstszemu upakowaniu paneli (np. z redukcją odstępów między rzędami, bo nie ma problemu wzajemnego zacieniania rano/wieczorem jak przy rzędach na południe).

Inny aspekt to orientacja samego modułu (landscape vs portrait). Panele składają się z szeregowo połączonych ogniw. W typowym panelu, ogniwa są podzielone na stringi (często 2-3, wzdłuż dłuższego lub krótszego boku, w zależności od producenta i technologii). Zacienienie nawet niewielkiej części ogniw w jednym stringu może spowodować drastyczny spadek mocy całego modułu. W przypadku montażu paneli w orientacji pionowej (portrait), potencjalne zacienienie (np. komin, liść, brud) zablokuje wertykalny pas ogniw. W przypadku montażu w orientacji poziomej (landscape), ten sam cień zablokuje horyzontalny pas. To drugie ułożenie może być bardziej wrażliwe na zacienienia dolnej krawędzi od brudu, ponieważ zaciemniony pas ogniw rozciąga się wzdłuż dłuższego boku, potencjalnie blokując większą część modułu (chyba że zastosowano zaawansowane technologie, np. panele bifacjalne z rozdzielonymi diodami bocznikującymi).

Nowoczesne panele często wykorzystują technologię "half-cut cells" i podzielone bypass diody, które dzielą moduł na niezależne sekcje. Niezależnie od orientacji modułu, częściowe zacienienie może wyłączyć jedynie część modułu, a nie cały. Niemniej jednak, w orientacji poziomej (landscape), brud gromadzący się na dolnej krawędzi może zacienić właśnie tę dolną, niezależną sekcję, powodując spadek mocy o 30-50% w całym panelu, zamiast potencjalnie 10-20% w przypadku zacienienia bocznego fragmentu panelu w orientacji pionowej (portrait). To niuans, który projektanci systemów muszą brać pod uwagę, zwłaszcza w miejscach o dużym zapyleniu lub na niskich kątach nachylenia, gdzie samooczyszczanie jest gorsze.

Reasumując, wpływ orientacji poziomej na wydajność, w rozumieniu niskiego kąta nachylenia na dachu płaskim czy gruncie, jest zazwyczaj negatywny w kontekście maksymalnego rocznego uzysku energetycznego w przeliczeniu na kWp zainstalowanej mocy w porównaniu do instalacji o optymalnym nachyleniu na południe. Spadki wydajności rzędu 5-15% w zależności od kąta i orientacji (południe vs wschód-zachód) są realistyczne. Dodatkowo, niższa wydajność może wynikać z wyższej temperatury pracy (jeśli wentylacja jest słaba) i mniejszej efektywności samooczyszczania. Jednakże, wybór takiej konfiguracji jest często uzasadniony innymi czynnikami, takimi jak lepsze wykorzystanie powierzchni dachu (więcej kWp na m² w konfiguracji E-W) czy dopasowanie produkcji do lokalnego zużycia, co może przełożyć się na wyższą stopę zwrotu z inwestycji dzięki większej autokonsumpcji. W takim przypadku, wyższa moc zainstalowana (więcej paneli) częściowo kompensuje niższą wydajność jednostkową panelu wynikającą z suboptymalnego kąta i potencjalnych problemów z zanieczyszczeniami.

Szacuje się, że instalacja 10 kWp na dachu skośnym na południe pod kątem 35 stopni w centralnej Polsce może wyprodukować około 10 500 kWh rocznie. Taka sama moc zainstalowana na dachu płaskim pod kątem 15 stopni na południe może wyprodukować około 9500-10 000 kWh. Jeśli ta sama moc 10 kWp zostanie rozłożona w konfiguracji wschód-zachód pod kątem 10 stopni (często stosowane, aby uniknąć wzajemnego zacieniania i zmieścić więcej paneli), roczna produkcja może wynieść około 9000-9500 kWh. Różnica w uzyskach jest wymierna i powinna być skalkulowana na etapie projektu, biorąc pod uwagę specyfikę lokalizacji i profil zużycia energii przez budynek.

Poziomy montaż paneli: Kluczowe zalety i wady.

Analizując poziomy montaż paneli fotowoltaicznych w szerszym kontekście – zarówno jako instalację pod niskim kątem nachylenia, jak i potencjalne ułożenie modułów w orientacji krajobrazowej (landscape) – stajemy przed klasycznym dylematem inżynierskim: co zyskujemy, a co tracimy? Nie ma jednego, uniwersalnego rozwiązania dla każdego dachu i każdego inwestora. Decyzja o zastosowaniu takiego rozwiązania powinna być podjęta po przeanalizowaniu wszystkich za i przeciw, dostosowanych do konkretnych warunków lokalizacyjnych, architektonicznych i ekonomicznych.

Do kluczowych zalety poziomego montażu na dachu płaskim z niskim kątem nachylenia z pewnością należy elastyczność projektowa. Dachy płaskie są zazwyczaj mniej ograniczone kształtem niż dachy skośne, co pozwala na większą swobodę w rozmieszczeniu modułów, omijaniu przeszkód i optymalnym wykorzystaniu dostępnej powierzchni. Możliwe jest zastosowanie różnych kątów i orientacji dla poszczególnych rzędów paneli, aby lepiej dopasować produkcję do lokalnego zużycia energii, na przykład poprzez systemy wschód-zachód, które, choć generują nieco mniej energii rocznie na kWp, rozkładają produkcję bardziej równomiernie w ciągu dnia.

W niektórych przypadkach, poziome ułożenie paneli PV na konstrukcji (np. na dachu płaskim) pozwala na zainstalowanie większej mocy na tej samej powierzchni dachu w porównaniu do systemu pionowego na dachu skośnym. Dotyczy to zwłaszcza konfiguracji wschód-zachód, gdzie dzięki niskim konstrukcjom nośnym i odpowiedniemu ułożeniu modułów można znacząco zredukować odległości między rzędami paneli, maksymalizując liczbę paneli na metrze kwadratowym powierzchni dachu. To może być kluczowe dla inwestorów, którzy mają ograniczoną przestrzeń, ale chcą osiągnąć jak największą moc systemu PV, aby zaspokoić wysokie zapotrzebowanie na energię (np. duże budynki przemysłowe, centra logistyczne).

Aspekt estetyczny, choć może wydawać się drugorzędny, w przypadku nowoczesnej architektury czy budynków zlokalizowanych w widocznych miejscach może stać się głównym powodem wyboru niskiego kąta montażu. Moduły ułożone nisko nad powierzchnią dachu płaskiego są mniej widoczne z poziomu ulicy, a ich gładka, niemal płaska powierzchnia wkomponowuje się lepiej w minimalistyczne projekty. To korzyść, która dla niektórych inwestorów może przeważyć nad niewielką stratą w uzyskach energetycznych.

Dostęp do paneli na dachu płaskim z systemem niskokątowym jest zazwyczaj łatwiejszy niż na stromym dachu skośnym, co ułatwia późniejsze prace konserwacyjne, inspekcje czy ewentualne czyszczenie, które, jak już wiemy, przy niskim kącie bywa bardziej potrzebne. Projektując system na dachu płaskim z uwzględnieniem dróg komunikacyjnych (np. pasa 1 metra szerokości między rzędami paneli co ileś metrów), serwisowanie staje się znacznie prostsze i bezpieczniejsze dla techników.

Przechodząc do wady poziomego montażu (rozumianego jako niski kąt nachylenia), najistotniejszą jest, jak już wspomnieliśmy, potencjalnie niższa roczna produkcja energii elektrycznej w porównaniu do optymalnej orientacji na południe pod kątem 30-40 stopni. Spadek ten może wynieść od kilku do nawet kilkunastu procent i jest bezpośrednią konsekwencją gorszego kąta padania promieni słonecznych na powierzchnię paneli przez większość roku, zwłaszcza w okresie letniego południa.

Problem samooczyszczania jest kolejną istotną wadą. Niskie kąty nachylenia znacząco ograniczają skuteczność naturalnego czyszczenia paneli przez deszcz. Brud, kurz, liście czy ptasie odchody dłużej zalegają na powierzchni, co prowadzi do częściowego zacienienia, a tym samym do spadku wydajności, a w skrajnych przypadkach (tzw. hot-spoty spowodowane długotrwałym zacienieniem) nawet do szybszej degradacji panelu. Może to wymagać regularnego, odpłatnego czyszczenia, zwiększając koszty eksploatacyjne instalacji.

Zaleganie śniegu w okresie zimowym jest również poważnym problemem w regionach o obfitych opadach. Śnieg potrafi całkowicie zakryć panele zamontowane pod niskim kątem, uniemożliwiając produkcję energii przez wiele dni lub tygodni. Ośnieżone panele nie tylko nie produkują prądu, ale również stanowią dodatkowe obciążenie dla konstrukcji dachu. Na stromych dachach śnieg zsuwa się znacznie łatwiej. Walka ze śniegiem na panelach to dodatkowy wysiłek lub wymierne straty w zimowych uzyskach.

Ważną wadą jest też konieczność stosowania specjalistycznych i często droższych systemów montażowych na dachu płaskim w porównaniu do prostych konstrukcji na dachach skośnych. Systemy balastowe lub systemy mocowane mechanicznie (z ingerencją w poszycie dachu) są bardziej skomplikowane w montażu i materiałowo wymagające. Ich koszt może być wyższy o 15-25% w przeliczeniu na kWp zainstalowanej mocy w stosunku do typowych systemów na dach skośny. Dodatkowe koszty dotyczą również samych paneli – aby zrekompensować niższą wydajność jednostkową, często trzeba zainstalować większą moc (np. 10 kWp na dachu płaskim zamiast 8 kWp na skośnym), co dalej podnosi koszt całej inwestycji.

Podsumowując, choć poziomy montaż paneli pod niskim kątem na płaskim dachu czy gruncie otwiera drzwi do realizacji projektów niemożliwych na dachach skośnych, oferując elastyczność, możliwość lepszego wykorzystania specyficznych powierzchni czy dopasowania produkcji do konsumpcji, wiąże się jednocześnie z wymiernymi kompromisami. Niższy roczny uzysk jednostkowy, zwiększone ryzyko związane z brudem i śniegiem oraz wyższe koszty początkowe i eksploatacyjne to czynniki, które trzeba starannie rozważyć. Ostateczna decyzja powinna być poprzedzona szczegółową analizą opłacalności, która uwzględnia wszystkie te zmienne i porównuje ją z alternatywnymi scenariuszami montażu, jeśli takowe istnieją.