V říjnu jsem psal zkušenosti z prvních dvou měsíců provozu fotovoltaiky. Krátce poté nastalo zimní období, o kterém se v souvislosti s fotovoltaikou často mluví v tom smyslu, že během něj nic nevyrobí. Nyní mám první zimu za sebou. Jaká byla očekávání a realita?

Proč vyrobí v zimě méně

Proč vlastně FVE vyrábí v zimě méně? To je každému tak nějak intuitivně jasné: svítí méně slunce. To se dá rozdělit na dvě složky. Když už slunce svítí, intenzita svitu je slabší, protože sluneční paprsky v zimě dopadají na Zemi v naší zeměpisné šířce pod menším úhlem a jejich dráha atmosférou je delší. Tohle je částečně kompenzováno tím, že panely mají při nízkých teplotách vyšší účinnost. Může se tak stát, že panel pod vhodným úhlem může mít v zimních měsících během jasného počasí podobný výkon jako v těch letních. Co však definitivně podrazí celkovou výrobu FVE v zimě je to, že dny jsou prostě podstatně kratší a sluneční paprsky tak dopadají na panely kratší dobu. V listopadu si pak myslím, že se do toho promítá i celkově více oblačnosti.

Na následujících grafech mám dva slunečné dny. První je z 25.12., tedy velmi blízko slunovratu. Výroba začíná v osm hodin ráno a končí před čtvrtou odpoledne. To je necelých osm hodin svitu. Špičkový výkon je někde pod 2,5 kW z instalovaného výkonu 8,6 kW, ale to je do velké míry dáno úhlem panelů 15°, který jak vysvětlím dále, není pro toto období vhodný. Druhý graf je z 16.3., tedy o necelé tři měsíce dál od slunovratu. Nejenže špičkový výkon je téměř 7 kW, ale hlavně výroba začíná po šesté ráno a končí před šestou večer. To je skoro dvanáct hodin svitu, o čtyři hodiny více než v prosinci.

Úhel hraje roli

Výroba fotovoltaiky v zimě je výrazně ovlivněná úhlem panelů. Slunce je podstatně níže nad horizontem, takže hodnota ideálního úhlu roste, jak se blíží zimní slunovrat. Pro výrobu v prosinci je dokonce ideální úhel cca 70°, který je ale zase nevhodný pro léto. Platí, že panely umístěné na šikmé střeše, která svírá se zemí typicky úhel 40-45°, mají v zimě citelně vyšší výrobu než panely na rovné střeše, které se střechou typicky svírají úhel 10-20°.

Říkal jsem si, že řešením by mohly být držáky panelů, kde se dá úhel nastavit. V létě bude nízký a na zimu se panely zase zvednou. Neuvědomil jsem si ale jednu podstatnou věc: nízké zimní slunce také výrazně prodlužuje stíny. Pokud byste panely na rovné střeše zvedli, bude jedna řada stínit tu za ní a výroba bude ještě menší. Smysl by to mělo pouze v případě, kdy máte velkou střechu a můžete si dovolit na ní udělat obrovské rozestupy mezi řadami, což u rodinných domů většinou neplatí. Navíc větší plochu spíš osadíte větším počtem panelů, což se v celoroční výrobě vyplatí více.

Jak se ukázalo, stínění je v zimě problém i u našich panelů, které jsou pod úhlem 15°. Nejenže si řady stínily, ale jakýkoliv objekt v okolí, ať už je to anténa, hromosvod nebo zvýšená atika, v zimě kvůli prodlouženému stínu znamená podstatně citelnější dopad na výkon.

V zimě padá i sníh

Další, co výrazně ovlivní výrobu v zimě, je sníh. Když máte na panelech sněhovou pokrývku, nevyrobíte nic. Byla to moje první zima s FVE, takže jsem poctivě vylézal na střechu a panely ometal. Ekonomicky to nedává smysl. Ušetří tím člověk za zimu pár desítek kWh. Když jsem na střechu lezl, říkal jsem si, že pokud spadnu a něco si udělám kvůli pár desítkám korun, bude to na Darwinovku. Naštěstí mám aspoň střechu dobře přístupnou a je to relativně bezpečné. Navíc je to docela dobrá rozcvička na čerstvém vzduchu. Se sedlovkou bych se na to asi vykašlal. Za celou zimu jsem měl panely pod sněhem jen jeden celý den a ztratil kvůli tomu odhadem 10 kWh.

Výroba za očekáváním

Přesto ale právě kvůli tomu stínění zůstala výroba za očekáváním. V prosinci jsem měl podle kalkulačky vycházející z dlouhodobých dat vyrobit 220 kWh, vyrobil jsem jen 113 kWh. V lednu jsem měl vyrobit 283 kWh a vyrobil jsem jen 152. K lepšímu se to začalo obracet v únoru, kdy jsem měl vyrobit 414 a vyrobil 345 kWh. V březnu už dochází k takovému nárůstu výroby, že už ho nelze zařazovat do zimy, byť venkovní teploty by tomu pořád odpovídaly. Tento měsíc mi kalkulačka přisuzovala 746 a vyrobil jsem 728 kWh.

Rozdíly mezi kalkulovanou a skutečnou výrobou můžou být způsobené také tím, že daný měsíc měl méně slunečního svitu, než je dlouhodobý průměr. Nicméně výkyvy se v rámci jednoho měsíce většinou dobře zprůměrují, takže výsledky za celý měsíc většinou tak velké odchylky od dlouhodobého průměru nemají. Navíc jak se zimní slunovrat vzdaloval, rozdíl klesal, takže je zřejmé, že to má souvislost s polohou slunce a stíněním.

Původně jsem si maloval, že i v zimě by nám fotovoltaika mohla pokrýt alespoň čtvrtinu spotřeby elektřiny (máme na elektřině vše včetně topení, ohřevu vody a vaření), ale to se ukázalo jako příliš optimistické. V prosinci pokryla 10 %, v lednu 14 %, v únoru 35 %. V březnu už to bylo 65 % a navíc 30 % výroby jsem poslal do sítě. Celková bilance výroba/spotřeba byla v březnu 95 %, tedy už v březnu jsme byli velmi blízko energetické neutralitě.

Měsíc	Ideální	Kalkulovaná	Skutečná	Pokrytí spotřeby	Do sítě	Max den	Min den
listopad	414	285	180	26 %	7	15	1
prosinec	361	220	113	10 %	4	10	0
leden	437	283	152	14 %	7	11	1
únor	547	414	345	35 %	39	28	1
březen	823	746	728	65 %	220	39	7

V tabulce uvádím také kalkulovanou výrobou pro úhel 70° (sloupec „Ideální“) pro představu, kolik může fotovoltaika s naší instalovanou kapacitou (8,6 kW) vyrobit za ideálních podmínek (vhodný úhel a žádné stínění). Domácnosti méně náročné na elektřinu už by toto mohlo stačit. Stále ale platí, že pokud elektřinou i topíte a ohříváte vodu, fotovoltaika v zimě při výkonu do 10 kW zdaleka nestačí.

Na soběstačnost to v zimě nestačí

Nejvyšší spotřebu jsme měli v prosinci – 1140 kWh. To by s ideálním úhlem a orientací v prosinci vyrobila fotovoltaika s instalovaným výkonem 27 kW. A ani to by neznamenalo 100% soběstačnost. Pořád byste museli vyřešit výkyvy v denních výrobách. I při takovém výkonu by při špatném počasí byla výroba jen několik kWh za den, ale spotřeba by byla třeba 40 kWh. To by vyžadovalo investici do takové kapacity baterie, která ekonomicky nedává žádný smysl.

Přechodné období

Jak už jsem říkal, březen už výrobou není zima, ale takové přechodné období. Výroba oproti únoru vzroste na dvojnásobek, ale spotřeba se kvůli topení drží pořád vysoko. Po zkušenosti ze srpna až října jsem říkal, že větší baterii než 11,6 kWh nepotřebuji, protože ji stejně přes noc nestihnu vybít. V březnu by ale využití našla. Během slunečných dnů se stávající kapacita rychle nabila a elektřinu jsem posílal do sítě za cca 3 Kč/kWh. Tepelné čerpadlo dokázalo do půlky noci baterii vybít a pak jsme museli brát ze sítě za 7 Kč/kWh. Až ke konci měsíce teploty vzrostly, spotřeba elektřiny na topení poklesla a baterie vydržela až do rána a my byli i několik dní v kuse zcela soběstační.

Opět platí, že investice do větší baterie by byla pro dobrý pocit z větší soběstačnosti, ale určitě by nebyla ekonomická. Další modul baterií Solax o kapacitě 5,8 kWh stojí zhruba 70 tisíc. Dnů, kdy tu větší baterii využijete, je v roce maximálně pár desítek. Každý takový den by vám ušetřila 20-30 Kč v rozdílu mezi nákupní a prodejní cenou a poplatky. Tak si spočítejte, jaká by byla doba návratnosti.

Lepší je tohle řešit jinými způsoby, například ohřevem vody odpoledne. Několikrát jsem nechal tepelné čerpadlo ohřát vodu ve dvě odpoledne. Za prvé v tu dobu spotřebovává elektřinu, která by šla za polovinu do sítě, za druhé během dne je tepleji a čerpadlo má vyšší topný faktor. Proti tomu zase mluví to, že ohřátá voda do osmi večer, kdy ji potřebujeme ke koupání, zase o něco zchladne. Efekt byl v mém případě relativně malý. Další možností je nechat čerpadlo přes den více topit, aby nemuselo tolik topit přes noc. Tohle jsem ještě nezkoušel.

Platí, že to je problém, který řešíte tak od půlky února maximálně do půlky dubna a potom v říjnu. Od první půlky listopadu až do února nemáte problém s tím spotřebovat veškerou vyrobenou elektřinu. V nejhorších měsících se drtivá většina elektřiny hned spotřebovává a ani se nenabíjí baterie, proto je dobré zvednout minimální úroveň vybití alespoň na 30 % kapacity, aby nebyla dlouhou dobu hluboce vybitá.

To jsou mé zkušenosti s fotovoltaikou z první zimy. Jaké máte vy? Upravujete v přechodném období nějak spotřebu, abyste maximalizovali využití vyrobené elektřiny?