Pod jakim kątem panele fotowoltaiczne na gruncie? Optymalny kąt dla najwyższej wydajności

Czy zastanawialiście się kiedyś, obserwując te lśniące tafle paneli wbijające się w horyzont na polach czy działkach, pod jakim kątem panele fotowoltaiczne na gruncie dają z siebie najwięcej? To nie jest pytanie retoryczne ani czcza ciekawość. Chodzi o twardą matematykę energetyczną i walkę o każdy dodatkowy kilowatogodzinę. Krótka odpowiedź jest taka: Optymalny kąt to zazwyczaj między 30 a 40 stopni, precyzyjnie dostosowany do szerokości geograficznej lokalizacji i celu instalacji (np. maksymalna produkcja roczna).

Weźmy pod lupę nieco danych, jakich byśmy użyli w szerszej analizie wielu instalacji. To nieformalne zestawienie niech posłuży nam jako punkt wyjścia do zrozumienia różnic. Zauważmy, jak subtelne zmiany położenia geograficznego wpływają na teoretyczne zalecenia dla osiągnięcia najwyższej efektywności rocznej. Przyjrzyjmy się teoretycznym optymalnym kątom dla kilku przykładowych szerokości geograficznych w Polsce, opartych o typowe obliczenia dla maksymalizacji produkcji rocznej, przy założeniu idealnej orientacji południowej.

Powyższe dane pokazują pewien trend, który nie powinien być zaskoczeniem dla nikogo, kto choć trochę interesuje się geografią słońca. Im dalej na północ, tym wyższy teoretyczny kąt nachylenia jest zalecany, aby "łapać" słońce niżej krążące po zimowym niebie, a jednocześnie optymalnie wykorzystać wyżej położone słońce latem. To tylko teoretyczne wskazówki; w praktyce wiele czynników wpływa na ostateczny wybór, ale już widać, że kąt nachylenia paneli fotowoltaicznych na gruncie wymaga przemyślenia zależnego od konkretnej lokalizacji.

Dlaczego kąt nachylenia paneli fotowoltaicznych na gruncie jest tak ważny dla efektywności?

Pomyślcie o panelu fotowoltaicznym jak o łowcy światła. Jego sukces zależy od tego, ile promieni słonecznych uda mu się "schwytać". Idealnie, gdy te promienie padają na powierzchnię panelu prostopadle, bo wtedy największa ilość energii dociera do ogniw, gotowa do przekształcenia w prąd. Słońce jednak nie jest uprzejme stać w miejscu przez cały dzień ani przez cały rok – jego położenie na niebie dynamicznie się zmienia, zarówno w cyklu dziennym, jak i rocznym.

To właśnie ta dynamiczność położenia słońca sprawia, że kąt nachylenia panelu staje się absolutnie kluczowym elementem układanki. Źle ustawiony panel marnuje cenny potencjał energetyczny. Gdy promienie padają na panel pod dużym kątem (innym niż 90 stopni), część światła jest odbijana, a część docierającej energii rozkłada się na większej powierzchni, co obniża intensywność promieniowania przypadającego na dany punkt. To trochę tak, jakby próbować podlewać trawnik z bardzo ostrego kąta – woda rozbryzguje się i dociera do celu z mniejszą siłą.

Różnica w produkcji energii między optymalnie ustawionym panelem a tym, którego kąt nachylenia jest niedopasowany, może być znacząca. Nawet 10-15 stopni odchylenia od ideału dla danej pory roku może skutkować kilkunastoprocentową stratą rocznej produkcji energii. W przypadku instalacji o mocy kilku czy kilkunastu kilowatopików, mówimy tu o setkach, a nawet tysiącach kilowatogodzin rocznie, co bezpośrednio przekłada się na realne oszczędności finansowe lub ich brak. Inwestując w fotowoltaikę, chcemy wycisnąć z niej "ostatnie poty", a nie zostawiać darmowej energii słońca niewykorzystanej na stole.

Co więcej, optymalny kąt nie jest wartością uniwersalną dla całego globu. Zależy od szerokości geograficznej, pory roku, a nawet od tego, czy bardziej zależy nam na maksymalnej produkcji rocznej, czy np. na zwiększeniu produkcji w okresach mniejszego nasłonecznienia, jak zima. Projektowanie kąta nachylenia paneli fotowoltaicznych to nie sztuka dla sztuki – to inżynieryjne zadanie, którego celem jest maksymalizacja uzysków energetycznych paneli fotowoltaicznych, a tym samym szybszy zwrot z inwestycji. Zaniedbanie tego aspektu to, krótko mówiąc, strzał w kolano w kontekście długoterminowej opłacalności systemu. Należy do tego podejść metodycznie, bo detale decydują o sukcesie całego przedsięwzięcia energetycznego. Nie możemy sobie pozwolić na "mniej więcej", gdy słońce jest takim cennym, acz wymagającym źródłem energii.

Warto uświadomić sobie, że mówiąc o efektywności, mamy na myśli nie tylko sprawność samego modułu fotowoltaicznego, ale sprawność całej instalacji w przekształcaniu dostępnego promieniowania słonecznego w użyteczną energię elektryczną. Kąt nachylenia wpływa bezpośrednio na ilość energii docierającej do powierzchni panelu w ciągu roku. Na przykład, w Polsce, gdzie słońce waha się na niebie od bardzo nisko zimą do stosunkowo wysoko latem, stały, dobrze dobrany kąt jest kompromisem między produkcją letnią a zimową. Typowy kąt 30-40 stopni, często podawany jako optymalny dla Polski, ma na celu właśnie zrównoważenie produkcji w cyklu rocznym. Mówimy o dążeniu do jak największej sumarycznej liczby kWh w ciągu 12 miesięcy.

Nieprawidłowy kąt to nie tylko strata potencjalnej energii, ale także dłuższy okres zwrotu inwestycji. Jeśli instalacja o mocy 10 kWp, która powinna wyprodukować 10 000 kWh rocznie przy optymalnym ustawieniu, z powodu źle dobranego kąta produkuje tylko 9 000 kWh, tracimy 1 000 kWh. Przy założeniu, że 1 kWh to dajmy na to 0,70 zł oszczędności (mix autokonsumpcji i rozliczenia z siecią), roczna strata wynosi 700 zł. Przez 25 lat eksploatacji to już 17 500 zł – znacząca kwota, prawda? A to tylko na jednym aspekcie, czyli kącie. Widzimy więc, że precyzyjne dobranie kąta paneli na gruncie ma realne, finansowe konsekwencje.

Dodatkowo, optymalny kąt nachylenia wpływa na naturalne oczyszczanie powierzchni paneli. Ustawienie pod odpowiednim kątem ułatwia spływanie deszczu, który pomaga usuwać kurz, pyłki i inne zabrudzenia, mogące obniżać wydajność modułów. Panele zamontowane zbyt płasko, na przykład pod kątem 10-15 stopni, są znacznie bardziej narażone na osadzanie się brudu, co może wymagać częstszego, ręcznego czyszczenia. A to generuje dodatkowe koszty i wysiłek. Zatem kąt wpływa nie tylko na bezpośredni odbiór światła, ale i na utrzymanie czystości powierzchni absorbującej, co również przekłada się na efektywność działania paneli fotowoltaicznych na gruncie.

W kontekście polskich warunków klimatycznych, odpowiedni kąt jest również kluczowy zimą. Gdy słońce jest nisko, wyższy kąt nachylenia (bliżej 40-50 stopni, a nawet więcej, jeśli celujemy głównie w produkcję zimową) pozwala na efektywniejsze wykorzystanie dostępnego promieniowania. Co więcej, pomaga on w samoczynnym osuwaniu się śniegu z powierzchni paneli. Zasypany śniegiem panel produkuje znikome ilości energii, a ręczne usuwanie śniegu z dużej instalacji naziemnej bywa uciążliwe i czasochłonne. Dobierając kąt, myślimy więc także o całorocznej funkcjonalności systemu. Inwestując w fotowoltaikę, kupujemy przyszłość energetyczną, a każdy szczegół w projekcie wpływa na to, jak jasna (i opłacalna) ta przyszłość będzie.

Montaż na gruncie a możliwość precyzyjnego dostosowania kąta nachylenia

Decydując się na fotowoltaikę, stajemy przed wyborem: dach czy grunt? Obie opcje mają swoje plusy i minusy, ale gdy mówimy o precyzyjnym dostosowaniu kąta paneli fotowoltaicznych, instalacje naziemne grają w zupełnie innej lidze. Wyobraźcie sobie sytuację: macie idealny dach, nachylony pod standardowym kątem, powiedzmy 30 stopni. Chcecie tam zamontować panele. Czy możecie łatwo zmienić ten kąt na 35, 40 stopni, a może nawet 45, jeśli obliczenia dla Waszej konkretnej lokalizacji i potrzeb wskazują, że byłoby to korzystniejsze? W większości przypadków – nie tak łatwo.

Montaż na dachu siłą rzeczy ogranicza nas do kąta nachylenia samej połaci dachowej. Owszem, istnieją systemy montażowe, tak zwane konstrukcje podwyższające, które pozwalają na lekką korektę. Można spróbować ustawić panele np. 5-10 stopni wyżej niż wynosi kąt dachu. Ale to są zazwyczaj niewielkie korekty. Nie jesteśmy w stanie magicznie zmienić 30-stopniowego dachu w 40-stopniowy, zachowując estetykę i bezpieczeństwo instalacji. To trochę jak próba wciśnięcia kwadratowego klocka w okrągły otwór – można kombinować, ale nigdy nie będzie idealnie i bezkompromisowo.

I tu wchodzi on – montaż na gruncie – cały na biało (choć konstrukcje są zazwyczaj aluminiowe lub stalowe). Na gruncie mamy swobodę, o której dachy mogą tylko pomarzyć. Konstrukcje naziemne są projektowane w ten sposób, aby umożliwiać regulację kąta nachylenia paneli w szerokim zakresie, często od kilkunastu do nawet kilkudziesięciu stopni. To pozwala na ustawienie paneli fotowoltaicznych pod kątem optymalnym dla konkretnej lokalizacji, bez oglądania się na geometrię budynku. To tak, jakbyście mieli do dyspozycji nie jeden, z góry narzucony pędzel, ale całą paletę, z której możecie wybrać narzędzie idealnie dopasowane do Waszych potrzeb artystycznych... a w tym przypadku - energetycznych.

Ta elastyczność daje ogromne możliwości optymalizacji. Projektując instalację naziemną, analityk może dokładnie obliczyć idealny kąt dla danej szerokości geograficznej, uwzględniając nawet lokalne mikroklimatyczne warunki. Na przykład, w rejonach, gdzie zimowe opady śniegu są bardzo obfite, można świadomie wybrać nieco wyższy kąt niż czysto teoretyczne optimum roczne (np. 40-45 stopni zamiast 35), aby ułatwić samoczynne zsuwanie się śniegu. Zmniejszy to roczne uzyski o ułamek procenta w warunkach bezśnieżnych, ale znacząco poprawi produkcję zimą i ograniczy potrzebę interwencji. Na dachu taki zabieg byłby często niemożliwy do zrealizowania bez skomplikowanych i kosztownych rozwiązań. Swoboda regulacji kąta to niewątpliwie potężna broń w arsenale projektanta systemów fotowoltaicznych naziemnych, pozwalająca na lepsze dopasowanie instalacji do lokalnych warunków i celów inwestora. To nie jest mały dodatek; to fundamentalna przewaga montażu na gruncie, gdy mówimy o wydajności.

Instalacje naziemne mogą być realizowane na różnych rodzajach konstrukcji: od prostych, stałych systemów wbitych w grunt, przez systemy balastowe (idealne, gdy nie można naruszać gruntu), po bardziej zaawansowane konstrukcje ze śrubami fundamentowymi. Każdy z tych typów konstrukcji umożliwia precyzyjne ustawienie kąta, choć w różny sposób. Stałe konstrukcje często wymagają dokładnego pomiaru i ustawienia na etapie montażu, a zmiana kąta po zainstalowaniu jest trudna lub niemożliwa. Natomiast niektóre systemy, zwłaszcza te balastowe czy śrubowe, mogą oferować łatwiejszą regulację lub nawet być elementem konstrukcji pozwalającej na sezonową zmianę kąta.

Możliwość sezonowej zmiany kąta to kolejna potencjalna korzyść montażu na gruncie. Choć w Polsce rzadko stosowana w małych instalacjach przydomowych ze względu na koszty i wysiłek, w większych farmach fotowoltaicznych lub instalacjach o szczególnych wymaganiach bywa rozważana. Latem, gdy słońce jest wyżej, optymalny kąt jest niższy (bliżej 20-25 stopni). Zimą, gdy słońce jest nisko, optymalny kąt jest znacznie wyższy (nawet 50-60 stopni dla maksymalnej produkcji zimowej). Sezonowa zmiana kąta, na przykład dwukrotnie w ciągu roku (wiosną i jesienią), może zwiększyć roczną produkcję energii o kilka procent w porównaniu do optymalnego stałego kąta. W przypadku dachu taka operacja byłaby w zasadzie niewykonalna. To pokazuje, jak wielki potencjał do optymalizacji niesie ze sobą fakt, że panele stoją stabilnie... ale jednocześnie z możliwością ruchu. Swobodne dostosowanie kąta paneli fotowoltaicznych to fundament efektywnej instalacji naziemnej.

Wybór między montażem na dachu a na gruncie powinien zawsze uwzględniać dostępną przestrzeń, warunki gruntowe, lokalne przepisy i oczywiście, cel instalacji. Jednak z punktu widzenia osiągnięcia maksymalnej możliwej produkcji energii z dostępnej powierzchni i mocy, montaż na gruncie z jego elastycznością w zakresie regulacji kąta i orientacji często okazuje się bardziej atrakcyjny, zwłaszcza gdy kształt i nachylenie dachu odbiegają od ideału. Pomyślcie o tym jak o krawcu szyjącym garnitur na miarę w porównaniu do kupowania gotowego ubrania z wieszaka. Instalacja naziemna może być "uszyta" precyzyjniej do warunków panujących na działce i oczekiwań użytkownika, właśnie dzięki lepszemu dopasowaniu kąta nachylenia paneli fotowoltaicznych na gruncie.

Ta precyzja ustawienia, możliwa dzięki konstrukcji naziemnej, pozwala na realne zwiększenie produkcji w skali roku. Producenci konstrukcji montażowych naziemnych często podają zakresy regulacji kąta nachylenia, np. od 15 do 60 stopni. To ogromna elastyczność w porównaniu do standardowych dachowych systemów, które zazwyczaj mają stały kąt mocowania lub niewielki zakres regulacji rzędu kilku stopni. Ta swoboda wyboru optymalnego ustawienia kąta jest jednym z głównych powodów, dla których inwestorzy, posiadający odpowiednio duży i nieosłonięty teren, coraz częściej skłaniają się ku instalacjom naziemnym. Wiedzą, że dzięki temu zyskają najwięcej z paneli fotowoltaicznych, jakie postawią na swojej posesji.

Jak szerokość geograficzna wpływa na dobór optymalnego kąta nachylenia?

Nasz glob to wielki, obracający się kamień w przestrzeni, a słońce krąży po niebie (z naszej perspektywy) różnie w zależności od tego, gdzie na tym globie stoimy. To podstawy geografii, które mają fundamentalne znaczenie dla fotowoltaiki. Szerokość geograficzna określa nasze położenie na osi północ-południe. Im bliżej równika (0° szerokości geograficznej), tym wyżej słońce wspina się na niebo w ciągu dnia. Im dalej od równika, w kierunku biegunów (90° szerokości geograficznej), tym niżej słońce jest przez większość roku, a jego dzienna ścieżka staje się bardziej płaska i krótsza (szczególnie zimą).

W Polsce, położonej na półkuli północnej w strefie umiarkowanej, nasza szerokość geograficzna waha się mniej więcej od 49° N na południu (okolice Bieszczad) do około 54.5° N na północy (wybrzeże Bałtyku). Ta różnica, choć pozornie niewielka (około 5.5 stopnia szerokości), ma mierzalny wpływ na optymalny kąt nachylenia paneli fotowoltaicznych, jeśli chcemy zmaksymalizować roczne uzyski. Generalna zasada jest taka, że optymalny stały kąt nachylenia paneli, zorientowanych idealnie na południe, powinien być zbliżony do lokalnej szerokości geograficznej. Dlaczego? Bo takie ustawienie w przybliżeniu odpowiada średniej wysokości słońca na niebie w ciągu roku w godzinach największego nasłonecznienia. Przecież chcemy, żeby panele "patrzyły" tam, skąd najczęściej przychodzi najwięcej światła.

Zobaczmy na konkretach. Dla południa Polski (powiedzmy szerokość 50° N) teoretyczny optymalny kąt roczny to okolice 35-36 stopni. Dla centralnej Polski (Warszawa, 52.2° N) będzie to już bliżej 37-38 stopni. Natomiast dla północy (Gdańsk, 54.4° N) optymalny kąt roczny przesunie się w okolice 39-40 stopni. Różnice rzędu 3-4 stopni między południem a północą kraju mogą wydawać się niewielkie, ale pamiętajmy, że walczymy o każdy procent wydajności. Instalacja w Gdańsku ustawiona pod kątem 35 stopni (idealnym dla Krakowa) straci rocznie około 1-1.5% energii w stosunku do instalacji w Gdańsku ustawionej pod kątem 39-40 stopni. To pieniądze wyrzucone w błoto, bo poprawne ustawienie nie kosztuje więcej.

Warto też dodać, że wspomniane "optymalne kąty" (zazwyczaj gdzieś między 30 a 40 stopni dla Polski) to kompromis mający na celu maksymalizację *rocznej* produkcji. Jeśli celem jest zwiększenie produkcji w konkretnej porze roku, kąt będzie inny. Na przykład, aby zmaksymalizować produkcję zimą, gdy słońce jest nisko, panele powinny być ustawione pod znacznie większym kątem, często równym lub nawet większym od szerokości geograficznej plus 10-15 stopni, czyli 50-60 stopni dla Polski. Aby zmaksymalizować produkcję latem, gdy słońce jest wysoko, optymalny kąt będzie znacznie niższy, rzędu 15-20 stopni. Ale w większości instalacji przydomowych i małych farm dąży się do maksimum rocznego, stąd zalecenia oscylujące wokół lokalnej szerokości geograficznej. Dlatego właśnie mówimy o dostosowaniu kąta paneli fotowoltaicznych do szerokości geograficznej – to klucz do optymalizacji.

Projektant instalacji naziemnej, korzystając z profesjonalnego oprogramowania do symulacji nasłonecznienia (np. PVsyst, Helioscope), uwzględnia dokładne dane geograficzne danej lokalizacji: szerokość i długość geograficzną. Na tej podstawie oprogramowanie potrafi precyzyjnie obliczyć idealny kąt i orientację (azymut), które dadzą największe uzyski energetyczne dla tego konkretnego miejsca, z dokładnością co do stopnia, a czasem nawet ułamka stopnia. Choć w praktyce montażu dokładność rzędu 1-2 stopni jest w zupełności wystarczająca. Znajomość własnej szerokości geograficznej to pierwszy krok do zrozumienia, jaki kąt będzie dla nas optymalny. To trochę jak ustawianie anteny satelitarnej – niby zawsze celuje się w "ten sam punkt", ale kąt i kierunek różnią się znacząco w zależności od tego, czy mieszkamy na północy czy na południu kraju. Energia słońca działa podobnie – jest wszędzie, ale trzeba umieć ją odpowiednio złapać, dostosowując ustawienie naszego "łapacza" do lokalnych uwarunkowań geograficznych. To nie kosmetyka, to fundament, który wpływa na ostateczne uzyski paneli fotowoltaicznych na gruncie.

Inwestorzy często pytają o "magiczny kąt" dla całej Polski. Niestety, nie ma jednego takiego uniwersalnego rozwiązania. Chociaż ogólne zalecenie "30-40 stopni" jest dobrą wskazówką, profesjonalne podejście wymaga dokładniejszej analizy bazującej na konkretnej lokalizacji inwestycji. Ignorowanie wpływu szerokości geograficznej to prosta droga do postawienia instalacji, która będzie produkować mniej energii niż mogłaby. Każdy stopień nachylenia ma znaczenie w długoterminowej perspektywie eksploatacji systemu fotowoltaicznego. To przypomina sytuację, gdy kupujemy buty – rozmiar M pasuje "mniej więcej" wielu osobom, ale tylko dopasowane buty zapewniają komfort i pozwalają na długi spacer bez otarć. W fotowoltaice "wygoda" to maksymalna produkcja energii. I tej produkcji sprzyja dobranie optymalnego kąta nachylenia paneli fotowoltaicznych na gruncie, skorelowane z naszym miejscem na Ziemi.

Nawet niewielka różnica w szerokości geograficznej, rzędu kilkudziesięciu kilometrów na osi północ-południe, może wpłynąć na optymalny kąt o 1-2 stopnie. Dlatego precyzyjne oprogramowanie korzysta z dokładnych współrzędnych GPS miejsca instalacji. To nie jest przesada. Panele fotowoltaiczne mają działać wydajnie przez 25-30 lat, a przez tak długi czas każdy procent straty czy zysku kumuluje się, dając znaczące różnice finansowe. Wyobraźmy sobie, że różnica 2 stopni w kącie nachylenia kosztuje nas 0.5% rocznej produkcji. Przy instalacji 15 kWp, która produkuje 15 000 kWh rocznie, to strata 75 kWh rocznie. Przez 25 lat to prawie 1900 kWh. Wartość tych kilkuset, czy tysięcy złotych przez cały okres życia instalacji uzasadnia dokładne obliczenia i precyzyjny montaż. To inwestycja, która zwraca się nie tylko w kilowatogodzinach, ale i w poczuciu dobrze wykonanej pracy, gdzie nic nie zostało pozostawione przypadkowi.

Należy także pamiętać, że oprócz szerokości geograficznej, na wybór kąta może wpływać lokalne zacienienie. Jeśli na przykład na południe od instalacji znajduje się wysokie drzewo lub budynek, który zimą rzuca cień na panele, projektant może świadomie wybrać nieco inny kąt, aby zminimalizować straty wynikające z zacienienia w godzinach największej ekspozycji słonecznej. To pokazuje, że choć szerokość geograficzna jest kluczowym czynnikiem wyjściowym, ostateczny wybór kąta nachylenia paneli fotowoltaicznych na gruncie jest wynikiem analizy wielu zmiennych. Tylko kompleksowe podejście gwarantuje optymalne wykorzystanie potencjału miejsca, gdzie ma powstać instalacja. W końcu chodzi o to, aby energia słońca pracowała dla nas tak efektywnie, jak to tylko możliwe.

Orientacja (azymut) paneli fotowoltaicznych na gruncie – dlaczego jest równie ważna co kąt?

Omówiliśmy już dogłębnie kąt nachylenia, ten pionowy wymiar ustawienia panelu. Ale panele, tak jak anteny satelitarne czy kwiaty słonecznika, mają również wymiar poziomy – orientację, czyli azymut. Azymut to kąt odchylenia od kierunku północnego, mierzony zgodnie z ruchem wskazówek zegara (północ to 0°, wschód to 90°, południe to 180°, zachód to 270°). I jeśli kąt jest kluczowy dla "łowienia" słońca na różnej wysokości na niebie w ciągu roku, to azymut jest kluczowy dla "łowienia" go o różnych porach dnia.

W przypadku instalacji na półkuli północnej (czyli także w Polsce), słońce przemieszcza się po niebie z mniej więcej ze wschodu na zachód, osiągając najwyższy punkt (południe słoneczne) w okolicy godziny 12:00-13:00 czasu słonecznego (lub 13:00-14:00 czasu urzędowego w zależności od pory roku). Naturalnie, aby złapać najwięcej energii w ciągu całego dnia, panele powinny być skierowane tam, skąd nadchodzi najwięcej promieni słonecznych – czyli na południe (azymut 180°). Panele zorientowane idealnie na południe złapią maksimum energii z punktu widzenia całodziennej sumy nasłonecznienia.

Ustawienie paneli na południe, w połączeniu z optymalnym kątem nachylenia dla danej szerokości geograficznej, tworzy idealne duet dla maksymalizacji rocznej produkcji energii z paneli fotowoltaicznych. To klasyczne, "złote" ustawienie. Odchylenie od kierunku południowego (na południowy wschód, południowy zachód, wschód, zachód) zawsze oznacza stratę w całkowitej rocznej produkcji energii w porównaniu do czystego południa. Teoretycznie, odchylenie o 30 stopni na wschód (azymut 150°) lub zachód (azymut 210°) może oznaczać spadek produkcji o około 5-10%, w zależności od kąta nachylenia i lokalizacji. Odchylenie o 60 stopni (azymut 120° lub 240°) to już spadek rzędu 15-20% i więcej. Ustawienie idealnie na wschód (90°) lub zachód (270°) może oznaczać straty nawet rzędu 25-30%. A na północ (0°)? To już energetyczna katastrofa w naszej strefie klimatycznej, generująca minimalne uzyski, bo słońce praktycznie nigdy nie pojawia się na północnej stronie nieba w naszej szerokości geograficznej.

I tu znowu montaż na gruncie błyszczy w porównaniu do montażu na dachu. Podczas gdy na dachu często jesteśmy ograniczeni do orientacji połaci dachowych (dach może być skierowany na wschód, zachód, czy nawet północ), instalacje naziemne pozwalają na swobodne ustawienie paneli w dowolnym kierunku. Mając działkę, możemy postawić konstrukcję i skierować ją precyzyjnie na południe (180°) lub wybrać dowolny inny azymut, jaki uznamy za stosowny. Ta możliwość precyzyjnego dostosowania orientacji paneli na gruncie jest tak samo kluczowa, jak swoboda regulacji kąta. Oba parametry idą ze sobą w parze i decydują o ostatecznych uzyskiach. Wyobraźmy sobie ustawianie wspomnianej anteny satelitarnej – nie tylko kąt podniesienia (jak nasz kąt nachylenia) jest ważny, ale też kierunek, w którym ją skierujemy (jak nasz azymut). Pomylenie choćby jednego z tych parametrów skutkuje brakiem sygnału, a w przypadku fotowoltaiki – znaczącą stratą produkcji.

Choć ustawienie na czyste południe jest optymalne dla sumarycznej rocznej produkcji, czasami strategicznie wybiera się inną orientację. Na przykład, jeśli zużycie prądu w domu jest największe rano i wieczorem, można rozważyć lekkie skierowanie paneli na południowy wschód (azymut 150-170°) lub południowy zachód (azymut 190-210°). Panele na południowy wschód będą produkować więcej energii rano, a te na południowy zachód - po południu i wczesnym wieczorem. To może być korzystne z punktu widzenia autokonsumpcji – czyli bezpośredniego zużycia wyprodukowanej energii, bez konieczności oddawania jej do sieci. Lekkie odchylenie od południa nie powoduje drastycznych strat w produkcji rocznej (rzędu kilku procent dla 20-30 stopni odchylenia), a może lepiej dopasować krzywą produkcji do krzywej zużycia energii przez domowników.

Możliwość swobodnego doboru azymutu na gruncie daje więc dodatkową warstwę optymalizacji, której często brak przy montażu dachowym. Inwestor, we współpracy z projektantem, może świadomie podjąć decyzję o optymalizacji pod kątem maksymalnej produkcji (czyste południe) lub maksymalnej autokonsumpcji (lekkie przesunięcie na wschód/zachód, często z rozłożeniem paneli na dwie powierzchnie wschodnią i zachodnią, tzw. wschód-zachód). Ten ostatni układ (Wschód-Zachód) jest szczególnie interesujący w instalacjach naziemnych, gdzie często dysponujemy większą powierzchnią. Zamiast stawiać wszystkie panele w jednym rzędzie na południe, możemy stworzyć dwie równoległe konstrukcje, skierowane jedna na wschód, druga na zachód. Chociaż całkowita roczna produkcja będzie nieco niższa niż przy optymalnym południu, produkcja rozkłada się bardziej równomiernie w ciągu dnia (dwa "garby" – jeden rano, jeden po południu), co doskonale wpisuje się w profil zużycia energii typowego gospodarstwa domowego. Jest to doskonały przykład tego, jak możliwość dostosowania orientacji paneli na gruncie przekłada się na konkretne korzyści dla użytkownika.

Podsumowując, kąt nachylenia i orientacja (azymut) paneli to dwa filary, na których opiera się wydajność instalacji fotowoltaicznej, zwłaszcza tej naziemnej. Montaż na gruncie daje nam pełną kontrolę nad oboma tymi parametrami. Możemy nie tylko ustawić panele fotowoltaiczne pod optymalnym kątem dopasowanym do szerokości geograficznej, ale także skierować je w kierunku (azymut), który najlepiej odpowiada naszym potrzebom – czy to maksymalizacji całkowitej produkcji, czy lepszego dopasowania do profilu zużycia. Ignorowanie któregokolwiek z tych aspektów to świadome rezygnowanie z części potencjalnych zysków. Dlatego precyzyjne ustawienie paneli, zarówno pod kątem nachylenia, jak i azymutu, jest absolutnie kluczowe, jeśli chcemy, aby nasza inwestycja w zieloną energię pracowała dla nas z najwyższą możliwą wydajnością przez wiele, wiele lat. Nie ma tutaj miejsca na fuszerkę, a wiedza o tym, jak i dlaczego te parametry są ważne, to pierwszy krok do sukcesu. W końcu, celowanie w dziesiątkę z ustawieniem paneli to nie sztuka magiczna, to solidna inżynieria i fizyka promieniowania słonecznego w praktyce.

Jeszcze słowo o różnicach w kosztach między konstrukcjami umożliwiającymi idealne ustawienie a tymi bardziej kompromisowymi. Systemy naziemne generalnie są droższe na 1 kWp niż montaż na dachu (m.in. ze względu na większą masę konstrukcji, fundamenty, potrzebę przygotowania terenu, często ogrodzenia), ale dają tę przewagę w zakresie optymalizacji. Cena konstrukcji naziemnej pod system 10 kWp może wahać się np. od kilku do kilkunastu tysięcy złotych, w zależności od materiału (aluminium/stal) i systemu mocowania (wbijane/balastowe/śrubowe). Systemy pozwalające na dużą swobodę regulacji kąta i azymutu mieszczą się w tym standardowym zakresie, ale kluczem jest dobranie odpowiedniego rodzaju konstrukcji do warunków gruntowych i specyfiki projektu. Ostateczne ustawienie paneli fotowoltaicznych na gruncie zależy od tych wszystkich czynników, a wybór konkretnego modelu konstrukcji pozwala na osiągnięcie teoretycznie obliczonych parametrów ustawienia.

Warto również pomyśleć o przyszłości. Choć większość instalacji naziemnych w Polsce to konstrukcje stałe, technologia podąża w kierunku systemów śledzących słońce (tzw. trackery). Systemy jednoosiowe (śledzące słońce wschód-zachód, z ustalonym kątem nachylenia) lub dwuosiowe (śledzące słońce zarówno wschód-zachód, jak i zmieniające kąt nachylenia góra-dół) pozwalają na uzyskanie znacznie wyższej produkcji energii w ciągu roku (nawet 20-40% więcej w stosunku do konstrukcji stałych). Montaż na gruncie jest idealną platformą dla takich rozwiązań, które na dachu są praktycznie niemożliwe do zaimplementowania na większą skalę. To pokazuje, jak możliwości montażu paneli na gruncie wykraczają daleko poza proste ustawienie stałego kąta i orientacji; otwierają drzwi do zaawansowanej optymalizacji produkcji energii, której celem jest wyciśnięcie absolutnego maksimum z każdego promienia słońca docierającego do naszej działki.