Скільки енергії виробляють сонячні панелі взимку

Скільки кВт·год дає станція щомісяця взимку

Сонячна станція на 5 кВт у Кропивницькому за оцінкою PVGIS приносить близько 145 кВт·год у грудні, 175 у січні і 269 у лютому. Для 10 кВт ці числа подвоюються. Липень тієї ж станції дає 746 кВт·год, тож грудень тягне приблизно на п'яту частину літнього місяця.

Добовий виробіток на кіловат потужності

PVGIS рахує на один кіловат пікової потужності. Я взяв чотири міста з оптимальним для кожного кутом і південною орієнтацією (кВт·год на 1 кВт за добу, грудень, січень, лютий, липень):

• Київ під кутом 37° дає 0,88, 1,19, 2,01 і 4,53;
• Кропивницький під 36° дає 0,94, 1,13, 1,92 і 4,81;
• Львів під 38° дає 1,06, 1,29, 2,05 і 4,25;
• Одеса під 36° дає 1,34, 1,65, 2,32 і 4,99.

У грудні Львів обганяє Київ (1,06 проти 0,88), хоча за широтою Львів навіть трохи південніше. Одеса в тому самому місяці дає приблизно в півтора раза більше за столицю. За рік різниця між ними куди менша (Київ збирає 1114 кВт·год на кіловат, Одеса 1264), тому середня річна цифра для всієї країни погано описує грудень у конкретному місті. Узимку регіон важить більше. Значно більше.

Щоб перейти до своєї сонячної станції, достатньо помножити добове число на її потужність і на кількість днів у місяці.

Грудень, січень і лютий для систем 5 і 10 кВт

Для Кропивницького з кутом 36° я взяв помісячні суми PVGIS на один кіловат і помножив їх на потужність сонячної станції.

Три зимові місяці разом приносять лише 10,2% річного виробітку. Один липень дає більше, ніж грудень, січень і лютий, узяті разом. Тривалого снігового покриву в цих числах майже немає, бо PVGIS ховає сніг у загальних 14% втрат системи, а значить, у сніжну зиму реальний результат буде нижчим.

Чому джерела називають різні цифри

В інтернеті трапляються «на 40–60% менше», «60–70% від літнього» і «близько 10%», і ці числа не обов'язково суперечать одне одному, бо описують різні місяці, різні бази порівняння й різну орієнтацію модулів. На тій самій сонячній станції в Кропивницькому грудень дає 19% від липня, лютий уже 36%, три зимові місяці разом 10,2% від року. Дах зі схилом на схід чи захід під 35° у грудні тягне всього 12% від свого ж липня. Тому, побачивши чужий відсоток, спершу шукайте, з чим його порівнюють. Без бази число порожнє. Як отримати такий розрахунок для своєї адреси, я пояснив у питаннях наприкінці.

Короткий світловий день і низьке сонце

Зимовий спад часто пояснюють морозом. Цифри кажуть інше. Улітку панель працює вдвічі довше і під сонцем, що стоїть більш ніж утричі вище, тож енергію забирає саме брак сонячного світла.

Скільки годин світла в грудні

21 грудня 2026 року в Кропивницькому сонце сходить о 7:40 і сідає о 15:57, тобто світловий день триває 8 годин 18 хвилин. 21 червня того ж року він довшає до 16 годин 8 хвилин. Майже вдвічі. Вранці й під вечір грудневе сонце ледь піднімається над обрієм і світить слабко, тому годин, коли сонячна панель справді виробляє помітну потужність, набирається менше, ніж показує календар.

Кут падіння променів

Опівдні 21 грудня сонце над Кропивницьким піднімається лише на 18,1°, у червні на 64,9°. Низький промінь довше йде крізь атмосферу і лягає на поверхню навскоси, тому на кожен квадратний метр сонячного модуля припадає менше енергії. За PVGIS площина панелі в грудні отримує 34,56 кВт·год на квадратний метр за місяць, а в липні 196,92, тобто 18% липневого світла. Виробіток падає майже в тій самій пропорції, до 19%. Холод цю картину майже не змінює.

Чи працюють сонячні панелі в мороз

Працюють, і за низьких температур навіть трохи краще, якщо світла стільки ж. Потужність сонячної панелі паспортують за стандартних умов випробування, тобто за опромінення 1000 Вт/м² і температури комірки 25 °C. У DAH Solar DHM-54X10-FS температурний коефіцієнт потужності становить мінус 0,35% на градус, отже кожен градус нижче 25 °C додає потужності, а кожен вище забирає. Для комірки за 0 °C я порахував приріст близько 8,75%, і це розрахунок, а не замір, причому для температури повітря він завищений, бо комірка на сонці тепліша за повітря навколо. Улітку все навпаки, і перегріті сонячні панелі втрачають частину номіналу. Найкраще панелі працюють у ясний морозний день.

Напруга панелей на холоді

Разом із потужністю на холоді росте й напруга холостого ходу, у DAH на 0,31% за кожен градус нижче 25 °C. Інвертори серії Deye SUN-3.6/5K-SG03LP1 мають діапазон вхідної напруги 125–500 В за даташитом, тому довжину стрінга рахують із запасом на найсильніший мороз. Це розрахунок монтажника, тож спитайте його, чи враховано напругу на найнижчій температурі.

Вплив снігу і хмарності на виробіток

Суцільний шар снігу на сонячних модулях зводить генерацію майже до нуля, а похмурий день лишає панелям лише частину світла. Перше триває днями, друге минає з хмарами.

Засипані панелі

Ранок після снігопаду на більшості дахів виглядає однаково. Сонячні панелі білі, інвертор показує майже нуль, і далі все вирішують кут нахилу та перше сонце. На шести станціях у Колорадо й Вісконсині Національна лабораторія відновлюваної енергетики США (NREL) виміряла місячні втрати через сніг до 90%, а за рік виходило від 1% до 12%. Лабораторія Sandia називає опубліковані оцінки від 1% до 12% на рік і до 100% в окремі місяці. Її дослідники у 2024 році показали, що масиви з більшим нахилом скидають сніг швидше і повніше.

Скільки днів сходить сніг з панелей

Сніг не завжди сходить так швидко, як обіцяють. Власник сонячної станції з форуму SolarPanelTalk читав, що з нахиленого масиву все злізе наступного ж сонячного дня, а в нього при нахилі 25–30° п'ять дюймів снігу танули понад три доби.

Ще гірше виходить, коли сніг падає на панелі після сонячного дня, підтає і замерзає. Учасник DIY Solar Forum з Мічигану описував, що по такій кірці льоду щітка вже нічого не брала.

Похмурі дні й розсіяне світло

У суцільну хмарність сонячна панель живе розсіяним світлом. Метеорологи вважають небо суцільно хмарним, коли до поверхні доходить менше 40% можливого опромінення, а за ясного неба ця частка сягає 78–80% (модель дифузної частки, журнал Energies, 2017). Похмурий зимовий день, отже, дає панелям щонайменше вдвічі менше світла, ніж ясний. Точної частки виробітку для такого дня первинні дослідження не наводять. Числом я її не називаю.

Під яким кутом ставити модулі на зиму

Для зими вигідніший крутіший нахил, ніж для року, і одного кута, найкращого для обох сезонів, немає. Я прогнав у PVGIS шість варіантів розміщення сонячних панелей для Кропивницького і порівняв грудень з річним оптимумом.

Колонку про сніг я заповнив за висновком Sandia про те, що втрати від снігу падають зі зростанням нахилу. PVGIS сніг окремо не рахує. Як на сніг впливає орієнтація, колонка не показує.

Південний схил даху

Під 60° південний схил дає в грудні на 13% більше за річний оптимум, але за рік втрачає 6,5% (1081 кВт·год на кіловат проти 1156). Пологий дах під 15° забирає чверть грудневого виробітку. Раджу тримати південний схил близько до річного оптимуму і не задирати модулі заради трьох зимових місяців, бо разом вони все одно дають десяту частину року. Це рішення для проєкту; якщо сонячна станція вже стоїть, кут не міняйте, зимою допомагають чистка снігу і боротьба з тінню.

Схід і захід

Сонячні панелі на схилі схід чи захід у грудні дають приблизно половину від південного оптимуму, а за рік 931 і 910 кВт·год на кіловат. Низьке зимове сонце ще й підсилює тінь від сусідніх будинків.

Вертикальний фасад

Сонячні панелі на вертикальній стіні на південь у грудні навіть обганяють оптимальний кут (106%), бо низьке сонце б'є в них майже прямо, а крутий нахил швидше скидає сніг (це висновок з даних Sandia, окремого заміру немає). За рік фасад приносить лише 68% від оптимуму, 781 кВт·год на кіловат. Такий варіант має сенс там, де дах зайнятий або затінений.

Коли власної генерації не вистачає будинку

Грудень дає сонячній станції найменше енергії за рік, а вечір, коли вмикають світло, плиту й техніку, настає вже після заходу сонця. Ці дві речі не збігаються в часі.

Звичайне побутове споживання

Середнього зимового споживання українського приватного будинку я в первинних даних не знайшов, тому чуже число сюди не підставляю. Простіше взяти власний рахунок за минулий грудень і покласти поруч з оцінкою PVGIS для своєї потужності, тобто з тими 145 кВт·год, які в Кропивницькому дає сонячна станція на 5 кВт, або з 290 кВт·год для 10 кВт. Така різниця скаже про ваш будинок більше, ніж будь-яке середнє по країні, бо в ній уже сидять ваша площа, ваша техніка і ваші звички.

Опалення тепловим насосом

Тепловий насос бере найбільше електроенергії в найхолодніші місяці, якраз тоді, коли короткий день і низьке сонце зрізають виробіток сонячних панелей до п'ятої частини липневого, і цей розрив між попитом і генерацією ніяке налаштування станції не закриває. У польовому випробуванні ґрунтових теплових насосів у нових будинках Німеччини середній коефіцієнт перетворення на опалення і гарячу воду сягав 3,9, тобто на кожну кіловат-годину електрики припадало майже чотири кіловат-години тепла. Насос економний, але взимку він усе одно може з'їсти більшу частину місячного виробітку маленької сонячної станції. Частку самозабезпечення в такому будинку я числом не даю, бо вона залежить від площі, утеплення і самого насоса.

Вечір і відключення світла

21 грудня сонце сідає до четвертої дня (15:57 у Кропивницькому), тож пральну машину, бойлер і зарядку техніки варто вмикати у світлові години. Це нічого не коштує, і більше власної енергії йде в будинок, а не пропадає.

На вечір і на відключення денну сонячну енергію треба десь накопичити. Так працює гібридна сонячна електростанція під ключ, де інвертор удень заряджає акумулятори, а ввечері живить будинок від них. Без накопичення вечір лишається на мережі.

Як підняти продуктивність у холодні місяці

Три дії додають зимових кіловат-годин. Літнього рівня не поверне жодна.

Очищення від снігу без подряпин

Найпоширеніша порада звучить як «змети сніг», і саме тут найлегше зашкодити і панелі, і собі. Сніг знімають м'якою щіткою на телескопічній штанзі з землі, без гарячої води і металевих скребків, бо скло й покриття сонячного модуля від цього страждають. Учасник того самого треду на SolarPanelTalk чесно писав, що драбини до даху не має, а лізти нагору зі щіткою, коли сніг лежить і на землі, вважає способом убитися. Якщо з землі до панелей не дістати, на дах не лізьте. Сніг зійде сам, а втрати за ці дні неминучі. Покрокову інструкцію очищення я дам окремо.

Тінь від дерев і сусідніх дахів

Опівдні 21 грудня сонце на висоті 18,1° змушує кожен предмет кидати тінь приблизно втричі довшу за його висоту (це мій розрахунок за кутом). Гілка, яку влітку ніхто не помічав, бо високе сонце світило понад нею, узимку може закрити частину сонячного масиву на весь короткий день. Година чи дві тіні з восьми світлових годин грудня важать для виробітку куди більше, ніж та сама тінь у шістнадцятигодинному червневому дні. Якщо ще осінь, обріжте такі гілки зараз; якщо мороз уже настав, відкладіть до відлиги і не чекайте, що ця гілка перестане давати тінь цієї зими.

Моніторинг генерації в застосунку

Застосунок інвертора показує, скільки сонячні панелі дали за день, і порівнювати це число варто з минулими ясними днями та з місячною оцінкою PVGIS. Якщо сонячна станція нова і історії немає, порівнюйте лише з оцінкою PVGIS. Власник станції на 10,85 кВт із форуму SolarPanelTalk отримав за грудень 543 кВт·год замість 686, які обіцяв калькулятор PVWatts (інструмент NREL; станція в США, частина панелей дивиться на схід), тобто на 21% менше.

Різкий провал у ясний день після кількох нормальних підказує сніг, тінь або несправність. Ці три дії повертають утрачене через сніг і тінь, а короткий день і низьке сонце не змінить ніщо.

Часті питання про зимову роботу обладнання