Lietuvoje tos pačios saulės elektrinės pagaminamas elektros energijos kiekis liepą ir sausį gali skirtis net iki devynių kartų. Tai – ne gedimas, o mūsų klimato ypatybė. Saulė čia ne visada vienodai dosni, o kartu su metų laikais keičiasi ir jų keliami iššūkiai: aukšta temperatūra, sniegas, purvas, rūkas, šešėliai.
Šiame straipsnyje apžvelgsime visus metus ir parodysime, kaip saulės elektrinių veikimas keičiasi pavasarį, vasarą, rudenį ir žiemą. Aptarsime, kodėl modulis gali neveikti net ir saulėtą dieną, kaip apsaugoti inverterį nuo karščio bei ar verta šaltuoju metų periodu nuo stogo valyti sniegą.
Svarbiausia – aptarsime, kaip pritaikyti savo sistemą, kad ji efektyviai veiktų visus metus.
Jei jau turite arba planuojate įsirengti saulės elektrinę, šis tekstas padės suprasti, kokios yra sezoniškumo rizikos ir kaip jas praktiškai valdyti.
Atsižvelgdami į savo poreikius, pasidomėkite skirtingais saulės energijos sprendimais:
- Saulės elektrinės namams – jei esate privatus asmuo ir ieškote sprendimo savo namams.
- Saulės elektrinės verslui ir ūkiui– jei atstovaujate įmonę ir svarstote apie ilgalaikę investiciją.
- Saulės parkai – jei norite naudotis saulės energija, bet negalite ar nenorite įsirengti elektrinės ant savo stogo.
- Mini saulės elektrinės – jei jums nereikalinga didelė galia, norite mobilumo ir mažesnės priklausomybės nuo tinklo.
Lietuvos klimato ir geografinės padėties ypatumai
Lietuva priklauso vidutinio klimato zonai, kuriai būdingas ryškus sezonų pasiskirstymas, dažni debesuotumo pokyčiai, didelis oro drėgnumas ir vidutinio stiprumo vėjai. Šios sąlygos daro tiesioginę įtaką saulės elektrinių veikimo efektyvumui bei projektavimo sprendimams.
Geografiškai Lietuva yra maždaug 54° šiaurės platumos. Dėl šios padėties žiemą saulės spinduliai pasiekia žemės paviršių labai žemu kampu (apie 10–15°), o vasarą – gerokai stačiau (iki 55–60°). Tai lemia ryškius saulės energijos generacijos skirtumus skirtingais metų laikais. Vidutinė metinė saulės spinduliuotė Lietuvoje siekia apie 1000–1200 kWh/m² – tai pakankamas rodiklis efektyviam elektrinės darbui, jei sistema tinkamai suprojektuota, atsižvelgiant į sezoninius pokyčius.
Debesuotumas ir krituliai taip pat pasiskirsto netolygiai: žiemą dažniau pasitaiko sniegas ir rūkas, o vasarą vyrauja trumpalaikiai lietūs bei giedros dienos. Tokios sąlygos reikalauja atsakingo požiūrio į saulės modulių pasirinkimą, montavimo kampus ir apsaugos sprendimus nuo sniego, vandens bei perkaitimo.
Tinkamai įvertinus klimato veiksnius dar projektavimo etape, galima maksimaliai išnaudoti saulės elektrinės potencialą. Apie tai, kaip profesionaliai atlikti saulės elektrinės montavimą ant stogo, plačiau rašome šiame straipsnyje: Saulės elektrinės montavimas ant stogo – ką būtina žinoti
Pavasaris (kovas–gegužė)
Saulės energijos generacija
Pavasaris žymi saulės elektrinių „atsibudimą“ po žiemos. Nuo kovo mėnesio dienos pastebimai ilgėja, o saulės spinduliai pasiekia modulius palankesniu kampu. Dėl to sistema pradeda generuoti reikšmingus elektros energijos kiekius. Vėsi aplinkos temperatūra pavasarį leidžia pasiekti vieną didžiausių modulių efektyvumo lygių – jie neperkaista ir veikia sąlygomis, artimomis laboratorinėms.
Paprastai pavasario mėnesiais sugeneruojama apie 20–25 % metinės elektros energijos, o balandis dažnai tampa vienu produktyviausių metų mėnesių – konkuruojančiu net su birželiu.
Pagrindinės problemos
Nepaisant palankių sąlygų, pavasaris atneša ir tam tikrų techninių iššūkių:
- Sniego likučiai: Ant modulių, ypač šiauriniuose šlaituose ar ant plokščių stogų, gali užsilikti sniego. Net ir esant saulėtai dienai, sniegas visiškai blokuoja saulės šviesą, todėl modulis negamina energijos.
- Drėgmės ir šalčio ciklai: Temperatūros svyravimai skatina kondensaciją ir šiluminį plėtimąsi. Dėl to gali atsirasti mikroįtrūkimų modulių rėmuose ar sujungimuose – ypač senesnėse sistemose.
- Dulkės ir žiedadulkės: Nors plika akimi gali būti nepastebimos, jos sumažina šviesos pralaidumą ir gali sumažinti elektrinės našumą keliais procentais.
Sprendimai
- Tinkamas montavimo kampas
Optimalus modulių pasvirimo kampas (30–40°) ne tik pagerina saulės spindulių sugėrimą pavasarį, bet ir padeda sniegui savaime nuslysti nuo modulių paviršiaus. - Modulių priežiūra
Po žiemos rekomenduojama atlikti vizualinę patikrą ir, jei reikia, pašalinti nešvarumus bei žiedadulkes. Plačiau apie tai, kaip pasirinkti tinkamiausius modulius pagal efektyvumą ir aplinkos sąlygas, skaitykite čia: Skirtingų saulės modulių pasirinkimas ir efektyvumas - Termovizinė diagnostika
Pavasaris – tinkamiausias metas patikrinti sistemos būklę. Naudojant termovizinę kamerą galima aptikti šiluminius nuostolius, įtrūkimus ar pavienių modulių neveikimą, atsiradusį dėl žiemos poveikio.
Vasara (birželis–rugpjūtis)
Saulės energijos generacija
Vasara yra produktyviausias sezonas saulės elektrinėms Lietuvoje – birželio ir liepos mėnesiais fiksuojamas didžiausias metinis saulės intensyvumas. Ilgos dienos (iki 18 valandų šviesos) ir aukštas saulės kampas virš horizonto leidžia sistemai dirbti beveik maksimaliu galingumu didžiąją dienos dalį. Vasarą saulės elektrinė gali pagaminti apie 40–45 % visos metinės elektros energijos, todėl tai yra pagrindinis laikotarpis, kai sugeneruojamas perteklinis energijos kiekis – jis gali būti iš karto suvartojamas arba kaupiamas per net-metering sistemą.
Pagrindinės problemos
Nepaisant optimalių saulės spinduliavimo sąlygų, vasara gali atnešti ir keletą svarbių iššūkių:
- Perkaitimas: Saulės modulių efektyvumas mažėja, kai jų paviršiaus temperatūra viršija +25 °C. Vasarą ant stogo paviršiaus esantys moduliai dažnai įkaista iki 60–70 °C, o tai gali sumažinti jų našumą net iki 10–15 %.
- Netolygus aušinimas: Ant bituminių ar tamsios spalvos stogų šiluma išlieka ilgiau, todėl natūralus aušinimas (vėjas, oras) būna silpnesnis. Tai gali lemti netolygų modulių veikimą.
- Inverterių perkrova: Jei inverteriai įrengti prastai vėdinamose patalpose arba sistema suprojektuota netinkamai, įranga gali perkaisti ir dirbti neefektyviai.
Sprendimai
- Tinkamų modulių pasirinkimas
Modulių technologija turi didelę įtaką jų temperatūriniam jautrumui. Rekomenduojama rinktis modulius su žemu temperatūros koeficientu – pavyzdžiui, monokristalinius PERC arba naujos kartos N-type sprendimus, kurie efektyviau veikia esant aukštai temperatūrai. - Natūrali ventiliacija
Tinkamai parinkti tarpai tarp modulių eilių ir jų pakėlimas nuo stogo paviršiaus pagerina oro cirkuliaciją ir padeda efektyviau išsklaidyti šilumą.
- Inverterių aušinimas
Jei inverteris montuojamas patalpoje, būtina užtikrinti gerą vėdinimą. Rekomenduojama rinktis inverterius su aktyvia aušinimo sistema – integruotais ventiliatoriais arba šilumos mainų sprendimais. Plačiau apie tai, kaip pasirinkti tinkamą inverterį, skaitykite čia: Kaip išsirinkti inverterį?
Ruduo (rugsėjis–lapkritis)
Saulės energijos generacija
Ruduo Lietuvoje žymi perėjimą nuo vasaros generacijos piko prie žiemos energinio minimumo. Rugsėjis vis dar pasižymi palankiomis sąlygomis: dienos gana ilgos, oras vėsus, todėl modulių efektyvumas išlieka aukštas. Tačiau spalį ir lapkritį elektros gamyba reikšmingai mažėja – dėl trumpėjančių dienų ir dažnesnio debesuotumo. Rudens sezono metu paprastai sugeneruojama apie 15–20 % visos metinės saulės energijos.
Pagrindinės problemos
- Debesuotumas ir rūkas: Šie reiškiniai mažina tiesioginę saulės spinduliuotę. Difuzinė šviesa, kuri vyrauja esant debesuotumui, mažiau efektyviai panaudojama – ypač senesnių technologijų moduliuose.
- Šešėliai: Rudenį saulė kyla ir leidžiasi žemiau, todėl ant modulių gali kristi ilgalaikiai šešėliai – nuo pastatų, medžių ar net pačių stogo konstrukcijų. Net daliniai šešėliai gali ženkliai mažinti generaciją.
- Lietus ir purvas: Rudens krituliai skatina purvo, dulkių ar net kerpių kaupimąsi ant modulių paviršiaus – ypač jei jie sumontuoti žemu kampu. Tai mažina šviesos pralaidumą ir modulių našumą.
Sprendimai
- Modulių optimizavimas
Naudojant mikroinverterius arba galios optimizatorius išvengiama situacijų, kai vieno šešėliuoto modulio darbas riboja visos grandinės veikimo efektyvumą. Tai itin svarbu rudenį, kai net daliniai šešėliai išlieka ilgiau. - Kampų derinimas
Modulių orientavimas labiau į pietus–vakarus padeda ilgiau „sugauti“ vakarinę šviesą, kai dar galima efektyvi energijos generacija.
- Priežiūra ir valymas
Po vasaros rekomenduojama nuo modulių nuvalyti susikaupusias dulkes, žiedadulkes ir purvą. Tai ne tik pagerina šviesos pralaidumą, bet ir sumažina ilgalaikio užteršimo riziką. Daugiau apie tai, kaip pasirinkti patikimą rangovą montavimui ir priežiūrai, skaitykite čia: Į ką atkreipti dėmesį renkantis saulės elektrinės rangovą
Žiema (gruodis–vasaris)
Saulės energijos generacija
Žiema – mažiausiai produktyvus metų sezonas saulės elektrinėms Lietuvoje. Dienos trumpos (vos 7–8 valandos šviesos), saulė kyla labai žemu kampu (~10–15°), o dažnas debesuotumas dar labiau mažina pasiekiamą spinduliuotę. Be to, dažnai susiduriama ir su sniego danga, kuri visiškai uždengia modulių paviršių. Šiuo laikotarpiu įprastai pagaminama tik apie 5–10 % metinės elektros energijos. Todėl žiemą ypač svarbu efektyviai planuoti vartojimą bei pasitelkti energijos kaupimo sprendimus.
Pagrindinės problemos
- Sniegas ant modulių: Net kelių centimetrų storio sniego sluoksnis visiškai blokuoja šviesą. Dėl žemos temperatūros ir menkos oro cirkuliacijos sniegas tirpsta lėtai – sistema gali likti neveikli dienomis ar net savaitėmis.
- Ledo sankaupos: Ledo dariniai susidaro modulio kraštuose, kai dalis sniego nuo paviršiaus ištirpsta, o vėliau vėl užšąla. Tai gali trukdyti šviesos patekimui bei kelti pavojų konstrukcijos vientisumui.
- Inverterių jautrumas šalčiui: Nešildomose ar neapsaugotose patalpose esantys inverteriai gali susidurti su trikdžiais ir veikimo klaidomis.
Sprendimai
- Tinkamas montavimo kampas
Rekomenduojama modulius montuoti stačiu – 40–60° kampu. Tai ne tik pagerina žiemos saulės spindulių sugėrimą, bet ir palengvina sniego nuslydimą. Toks sprendimas ypač efektyvus mažesnių sistemų savininkams. Daugiau skaitykite: Mini saulės elektrinių įrengimas - Sniego valymas
Esant poreikiui, galima modulius valyti rankiniu būdu, tačiau tai reikalauja ypatingo atsargumo – kad nepažeistumėte stiklo ar rėmo. Rekomenduojama naudoti specialias minkštas šluotas arba teleskopinius įrankius su gumine briauna. - Inverterių apsauga
Inverteriai turėtų būti įrengiami šildomose ar bent jau apsaugotose patalpose. Kai kurie modeliai turi integruotas temperatūros stabilizavimo funkcijas arba gali būti montuojami dėžėse su papildomais šildymo elementais. - Akumuliatoriai (energijos kaupikliai)
Nors Lietuvoje kaupiklių naudojimas dar nėra plačiai paplitęs, jie tampa vis svarbesniu sprendimu žiemos laikotarpiu. Sukaupta perteklinė vasaros ar rudens energija gali būti efektyviai panaudojama, kai gamyba minimali. Daugiau apie kaupiklius: Elektros energijos kaupiklių veikimas: nauda, privalumai, trūkumai
Kaip prisitaikyti prie sezoniškumo?
Lietuvos klimatas pasižymi ryškiu sezoniškumu, todėl saulės elektrinių generacija per metus gali svyruoti net 9–10 kartų – nuo beveik nulio žiemą iki pertekliaus vasarą. Todėl svarbu ne tik suprasti šiuos svyravimus, bet ir taikyti strategijas, padedančias subalansuoti elektros gamybą ir suvartojimą.
Vartojimo planavimas
Viena veiksmingiausių strategijų – kuo daugiau elektros energijos reikalaujančių veiklų perkelti į šiltąjį sezoną, kai generacija didžiausia. Pavyzdžiui:
- Elektrinio vandens šildytuvo darbo laiko planavimas vasarą;
- Elektromobilių įkrovimas vidurdienio valandomis;
- Vėsinimo ar vėdinimo sistemų veikimas saulėtomis dienomis.
Toks planavimas padeda sumažinti energijos poreikį žiemą, kai generacija mažiausia ir tenka dažniau naudotis elektros tinklais.
Energijos kaupimas
Akumuliacinės baterijos leidžia kaupti perteklinę elektros energiją, sugeneruotą dieną ar vasarą, ir naudoti ją tada, kai generacijos nėra – naktį, žiemą ar apniukusiomis dienomis. Tai itin aktualu tiems, kurie siekia didesnio energetinio savarankiškumo arba gyvena atokiose vietovėse.
Nors investicija į kaupiklius šiuo metu vis dar reikšminga, jų kainos palaipsniui mažėja, o technologijos tampa vis patikimesnės. Daugiau apie tai, kada verta įsirengti kaupiklį ir kaip jis veikia, skaitykite čia: Elektros energijos kaupiklių veikimas: nauda, privalumai, trūkumai
Galingumo parinkimas pagal sezoninius poreikius
Projektuojant saulės elektrinę, būtina iš anksto įsivertinti:
- Ar sistema bus skirta tik vasaros poreikiams, ar siekiama metinio energijos balanso?
- Ar numatoma naudoti net-metering sistemą?
- Ar bus papildomų energiją vartojančių prietaisų, pavyzdžiui, šilumos siurblys ar elektromobilis?
Kai kuriais atvejais verta apsvarstyti galimybę didinti didžiausią leistiną galią, kad vasarą generuojamo pertekliaus užtektų visiems metams. Apie tai plačiau aptariama straipsnyje: Ar galima viršyti ESO nustatytą saulės elektrinės galią?
