Nasłonecznienie terenu – jak sprawdzić potencjał solarny działki?

Jak zamienić energię słoneczną na energię elektryczną, czyli co to jest fotowoltaika?

Termin “fotowoltaika” pochodzi od słów: “foton” – cząsteczka promieniowania elektromagnetycznego przenosząca energię i “wolt” – jednostka napięcia elektrycznego. Oznacza on zatem napięcie elektryczne powstające wskutek przejęcia energii pochodzącej z fotonów. Proces ten zachodzi w specjalnie skonstruowanych panelach, które zbudowane są z modułów, a te z ogniw fotowoltaicznych. Ogniwa wykonane są z materiałów półprzewodnikowych, przeważnie z oczyszczonego i odpowiednio spreparowanego krzemu. Na krzemowych płytkach nadrukowuje się metalowe elektrody.

Promieniowanie słoneczne, padając na fotoogniwo, wybija elektrony z atomów krzemu, przez co powstają pary nośników o przeciwnych ładunkach elektrycznych. Pole elektryczne istniejące w urządzeniu powoduje rozdzielenie tych ładunków i powstanie różnicy potencjałów elektrycznych, czyli właśnie napięcia prądu. Aby w wyniku tego procesu powstał prąd, który będzie można wykorzystać do zasilania różnych urządzeń w naszych domach i miejscach pracy, konieczny jest jeszcze jeden element całego systemu, czyli falownik. To w nim powstający w panelu prąd stały, zamieniany jest na prąd zmienny, który płynie w przewodach elektrycznych.

Analiza nasłonecznienia działki

Jak nietrudno się domyślić, im więcej fotonów, tym więcej energii elektrycznej mogą wytworzyć panele fotowoltaiczne. Przed ich instalacją na działce warto zatem sprawdzić, jaki jej obszar słońce oświetla najbardziej intensywnie. Temu właśnie służy analiza nasłonecznienia działki. Nasz raport o terenie zawiera między innymi informacje o miejscach, do których dociera najwięcej, oraz najmniej światła słonecznego. Raport wskazuje ilość energii słonecznej docierającej do powierzchni gruntu i do dachów znajdujących się na działce budynków. Dzięki temu można właściwie dobrać instalację fotowoltaiczną, a także oszacować okres zwrotu inwestycji.

Raport o terenie zawiera wiele różnych informacji o działce, z zakresu infrastruktury, geologii, fizjografii, czy potencjalnych zagrożeń i uciążliwości. Dane związane z wykorzystaniem energii słonecznej to przede wszystkim analizy potencjału solarnego dla charakterystycznych dni w roku. Przedstawione są one w formie map nasłonecznienia oraz tabel, zawierających informacje o rozkładzie nasłonecznienia i jego wartości a także o wartościach statystycznych, czyli minimalnej, średniej i maksymalnej wartości promieniowania słonecznego dla wybranych dni.

Mapa potencjału solarnego

Dane, na których opieramy nasze analizy są rzetelne i sprawdzone. Ich podstawę stanowi Numeryczny Model Pokrycia Terenu, tworzony w oparciu o lotniczy skaning laserowy, czyli najbardziej obecnie zaawansowaną metodę obrazowania powierzchni terenu. NMPT uwzględnia ukształtowanie terenu (NMT – Numeryczny Model Terenu), jak również budynki i inne obiekty budowlane (mosty, maszty antenowe, energetyczne linie napowietrzne, itp.) oraz roślinność z podziałem na roślinność niską i wysoką. Jednostką odpowiedzialną za przechowywanie, aktualizację i udostępnianie NMPT jest Centralny Ośrodek Dokumentacji Geodezyjnej i Kartograficznej.

W celu stworzenia mapy potencjału solarnego, niezbędne są też dane meteorologiczne, pochodzące z różnych źródeł. Są to między innymi dane dotyczące ostrzeżeń meteorologicznych i hydrologicznych oraz mapy zagrożeń meteorologicznych, publikowane przez Instytut Meteorologii i Gospodarki Wodnej. Wykorzystuje się także statystyczne dane klimatyczne i mapy solarne sporządzane na bazie danych uzyskiwanych przez Ministerstwo Infrastruktury i Rozwoju, uczelnie i inne ośrodki badawcze. Mapa generowana jest przy użyciu aplikacji typu Solar Radiation, które dostępne są w systemach informacji przestrzennej (ArcGIS, QuantumGIS).

Dlaczego warto skorzystać z informacji o nasłonecznieniu działki?

Mapy potencjału solarnego i analizy nasłonecznienia, które udostępniamy na naszym portalu, pomagają określić ilość energii, jaką można uzyskać ze słońca na danym terenie. Dzięki nim, można przede wszystkim określić ilość paneli fotowoltaicznych, potrzebną w celu uzyskania odpowiedniej ilości energii. Na tej podstawie możemy przeprowadzić kalkulację kosztów montażu instalacji, kalkulację spodziewanych oszczędności wynikających z wykorzystania energii słonecznej i wynikający z tego czas zwrotu nakładów poniesionych na budowę instalacji fotowoltaicznej. To daje nam informację o opłacalności całej inwestycji.

Bardziej szczegółowe dane zawarte na mapach potencjału solarnego pomogą w wyborze najbardziej korzystnego miejsca pod instalację paneli. Dzięki uwzględnieniu pokrycia terenu przez roślinność i budynki, mapy wskazują miejsca zacienione przez obiekty znajdujące się w bezpośrednim sąsiedztwie terenu, którym się interesujemy. W niektórych obszarach, zwłaszcza w większych miastach, mapy zawierają informację o zanieczyszczeniach powietrza, w tym pyłami PM2,5 oraz PM10, które wpływają na zmniejszenie intensywności nasłonecznienia terenu. Można też znaleźć informacje dotyczące ograniczeń wynikających na przykład z przebiegu linii wysokiego napięcia.

Farmy fotowoltaiczne

Osobnym zagadnieniem jest inwestowanie w farmy fotowoltaiczne. Tutaj konieczne jest znalezienie terenu o jak największym potencjale solarnym, w czym także mogą pomóc mapy potencjału solarnego. Oczywiście taki teren musi spełniać szereg innych warunków, jak wielkość, możliwość dzierżawy czy dostęp do sieci elektrycznych. Najbardziej jednak istotne - aby produkcja energii utrzymywała się na wysokim poziomie i zapewniła efektywność inwestycji - jest zagwarantowanie odpowiedniej ilości i intensywności promieniowania słonecznego docierającego do powierzchni działki.

Korzystając z map potencjału solarnego, można wyszukać obszary, które będą spełniać nasze wymagania. Przeprowadzenie analizy terenu odpowie na pytanie, jaka jest jego ekspozycja, czy występują na nim lub na sąsiednich działkach zadrzewienia lub inne ograniczenia w dostępie światła słonecznego. Na późniejszym etapie można sprawdzić dalsze warunki, które powinna spełnić działka, lub teren składający się z kilku działek, aby inwestycja w fotowoltaikę była tu opłacalna.

Przeczytaj również: Ekspozycja terenu - usytuowanie działki względem stron świata