Instalacje PV a uwarunkowania lokalne – jak teren wpływa na projekt?

Wraz z rosnącym zapotrzebowaniem na energię odnawialną, instalacje fotowoltaiczne (PV) stają się coraz bardziej popularne. Jednak sukces systemu PV zależy od starannego uwzględnienia lokalnych uwarunkowań terenu, na którym jest montowany. Obszary leśne, strefy przemysłowe czy okolice zbiorników wodnych wymagają specyficznego podejścia do projektowania i montażu, aby zapewnić maksymalną wydajność, trwałość i zgodność z przepisami. W tym artykule omówimy, jak różne typy terenu wpływają na projekt instalacji PV, dostarczając praktycznych wskazówek dla instalatorów.

Przed rozpoczęciem projektowania instalacji PV należy uwzględnić uniwersalne czynniki, które mają zastosowanie niezależnie od specyfiki terenu:

1. Nasłonecznienie: Miejsce instalacji powinno zapewniać maksymalną ekspozycję na światło słoneczne przez cały rok. W Polsce optymalna orientacja paneli to kierunek południowy, z kątem nachylenia dostosowanym do szerokości geograficznej (zwykle 30-35°).
2. Cieniowanie: Należy unikać miejsc, gdzie panele mogą być zacienione przez drzewa, budynki czy inne przeszkody. Nawet częściowe zacienienie może znacząco obniżyć wydajność systemu.
3. Warunki gruntowe: Dla instalacji naziemnych grunt musi być stabilny i zdolny do utrzymania konstrukcji montażowych. W przypadku gruntów niestabilnych może być konieczne zastosowanie dodatkowych fundamentów.
4. Dostępność: Łatwy dostęp do miejsca instalacji ułatwia montaż, konserwację i ewentualne naprawy.
5. Przepisy i regulacje: Lokalne przepisy, szczególnie w obszarach chronionych, mogą nakładać ograniczenia na instalacje PV. Konieczne jest uzyskanie odpowiednich pozwoleń.

Te ogólne kryteria stanowią punkt wyjścia dla projektowania instalacji PV, ale każdy typ terenu wymaga dodatkowych, specyficznych rozważań.

Instalacje fotowoltaiczne w pobliżu lasów napotykają unikalne wyzwania związane z naturalnym środowiskiem:

• Cieniowanie przez drzewa: Drzewa mogą rzucać cień na panele, co zmniejsza ich wydajność. Badania wskazują, że nawet częściowe zacienienie może obniżyć produkcję energii o kilkadziesiąt procent (Siting Solar Systems). Aby tego uniknąć, należy wybrać lokalizację z minimalnym cieniowaniem lub rozważyć przycinanie drzew, jeśli jest to dozwolone.
• Opadające liście i gałęzie: Liście, igły i gałęzie mogą osadzać się na panelach, co wymaga częstszego czyszczenia, aby utrzymać optymalną wydajność.
• Interakcje z dziką fauną: Zwierzęta, takie jak ptaki czy gryzonie, mogą uszkodzić kable lub inne elementy instalacji. Zastosowanie siatek ochronnych lub innych zabezpieczeń może być konieczne.
• Wpływ na środowisko: Tradycyjne instalacje PV mogą wymagać wycinki drzew, co budzi kontrowersje ze względu na utratę bioróżnorodności i zdolności lasów do pochłaniania CO2 (Clearing forests for solar panels). Dlatego w takich lokalizacjach warto rozważyć innowacyjne rozwiązania.

Jednym z takich rozwiązań jest koncepcja leśnej fotowoltaiki, opisana w badaniu z Korei Południowej (Forest-photovoltaic concept). Polega ona na instalacji paneli nad koronami drzew za pomocą konstrukcji przypominających drzewa solarne. Taka metoda pozwala generować energię, jednocześnie zachowując funkcje ekologiczne lasu, takie jak pochłanianie dwutlenku węgla. Na przykład, w symulowanym projekcie w Yeondang-Ri w Korei, 88 drzew solarnych zainstalowano na obszarze górskim, zajmując zaledwie 1% powierzchni w porównaniu do tradycyjnych paneli płaskich.

Strefy przemysłowe oferują zarówno możliwości, jak i wyzwania dla instalacji PV:

• Zanieczyszczenie powietrza: W obszarach przemysłowych występuje więcej pyłu, sadzy i innych zanieczyszczeń, które osadzają się na panelach, zmniejszając ich wydajność. Badania wskazują, że nagromadzenie pyłu może obniżyć produkcję energii nawet o 60% w ekstremalnych przypadkach (Environmental factors affecting PV). Dlatego konieczne jest zaplanowanie częstszej konserwacji i czyszczenia paneli.
• Infrastruktura elektryczna: Strefy przemysłowe zazwyczaj mają dobrze rozwiniętą infrastrukturę elektryczną, co ułatwia podłączenie instalacji PV do sieci i może obniżyć koszty instalacji.
• Mniejsze ograniczenia użytkowania gruntu: W porównaniu do obszarów mieszkalnych czy chronionych, strefy przemysłowe często mają mniej restrykcyjne przepisy dotyczące użytkowania ziemi, co ułatwia uzyskanie pozwoleń.
• Zakłócenia elektromagnetyczne (EMI): W pobliżu ciężkich maszyn lub linii energetycznych mogą występować zakłócenia elektromagnetyczne, które potencjalnie wpływają na działanie inwerterów lub innych komponentów PV. Jednak badania sugerują, że odpowiednie uziemienie i filtry EMI mogą zminimalizować ten problem (Electromagnetic interference in PV).
• Dostępność przestrzeni: W strefach przemysłowych często dostępne są duże powierzchnie dachowe na magazynach lub fabrykach, co sprzyja instalacjom dachowym, minimalizując potrzebę zajmowania gruntu.

Instalacje PV a uwarunkowania lokalne 3

Instalacje PV w pobliżu zbiorników wodnych, takich jak jeziora, rzeki czy morze, wymagają szczególnej uwagi ze względu na specyficzne warunki środowiskowe:

• Korozja solna: W obszarach nadmorskich sól w powietrzu może powodować korozję komponentów instalacji. Dlatego należy używać paneli i elementów montażowych certyfikowanych pod kątem odporności na korozję solną, zgodnie z normą IEC 61701 (Solar panels by the sea). Na przykład, panele LG Solar są rekomendowane do instalacji w odległości do 200 metrów od plaży ze względu na ich odporność na sól.
• Ryzyko powodzi: W pobliżu rzek lub jezior istnieje ryzyko zalania, co wymaga projektowania instalacji powyżej potencjalnego poziomu wody lub zastosowania systemów pływających (FPV). Systemy FPV, popularne w Azji, mogą być instalowane na sztucznych zbiornikach wodnych, oferując dodatkową korzyść w postaci zmniejszenia parowania wody (Floating solar).
• Odbicia od wody: Odbicia światła od powierzchni wody mogą zwiększyć nasłonecznienie paneli, potencjalnie poprawiając ich wydajność nawet o 5-10%. Jednak wymaga to odpowiedniego zaprojektowania orientacji i kąta nachylenia paneli.
• Regulacje środowiskowe: W pobliżu zbiorników wodnych często obowiązują rygorystyczne przepisy dotyczące ochrony ekosystemów wodnych. Na przykład, instalacje mogą wymagać oceny wpływu na faunę i florę wodną, szczególnie w przypadku systemów pływających (Impact of floating PV).
• Wilgotność: Wysoka wilgotność w pobliżu zbiorników wodnych może wpływać na trwałość komponentów, dlatego należy stosować materiały odporne na wilgoć i regularnie sprawdzać stan instalacji.

W różnych częściach świata podejmowane są próby dostosowania instalacji PV do specyficznych warunków terenowych:

• Leśna fotowoltaika w Korei: W Yeondang-Ri w Korei Południowej przetestowano instalację drzew solarnych nad lasem, co pozwoliło na generowanie energii przy minimalnym wpływie na ekosystem leśny (Forest-photovoltaic concept).
• Instalacje w strefach przemysłowych: W Chinach wiele fabryk instaluje panele PV na dachach, korzystając z dostępnej przestrzeni i infrastruktury elektrycznej, co zmniejsza koszty operacyjne (Industrial PV systems).
• Pływające instalacje PV: W Japonii i Chinach systemy pływające na zbiornikach wodnych, takich jak jeziora powstałe po kopalniach, zyskały popularność dzięki efektywności i minimalnemu占用owaniu ziemi (Floating solar arrays).

Projektowanie instalacji fotowoltaicznych wymaga uwzględnienia lokalnych uwarunkowań terenu, które wpływają na wydajność, trwałość i zgodność z przepisami. W lasach kluczowe jest minimalizowanie cieniowania i wpływu na środowisko, w strefach przemysłowych należy zadbać o regularne czyszczenie paneli, a w pobliżu zbiorników wodnych chronić instalację przed korozją i powodziami. Poprzez staranne planowanie, wybór odpowiednich technologii i przestrzeganie lokalnych regulacji, instalatorzy mogą tworzyć systemy PV, które są efektywne i zrównoważone. Sprawdź naszą ofertę w hurtowni fotowoltaicznej, aby wyposażyć swoje instalacje w komponenty dostosowane do różnych warunków terenowych.