Φωτοβολταϊκά με συννεφιά: Παράγουν ρεύμα όταν ο ήλιος κρύβεται;

Τα φωτοβολταϊκά με συννεφιά συνεχίζουν να παράγουν ρεύμα, ακόμη κι όταν δεν βλέπουμε τον ήλιο στον ουρανό. Η παραγωγή τους όμως συνήθως μειώνεται, καθώς τα σύννεφα περιορίζουν την άμεση ηλιακή ακτινοβολία.

Το φως που φτάνει στα πάνελ δεν χάνεται ολόκληρο πίσω από τα σύννεφα: ένα μέρος του διαχέεται στην ατμόσφαιρα και εξακολουθεί να είναι διαθέσιμο. Το πόσο ρεύμα θα παραχθεί εξαρτάται από τη συννεφιά, την περιοχή και την ίδια την εγκατάσταση.

Πώς λειτουργούν τα φωτοβολταϊκά με συννεφιά;

Τα φωτοβολταϊκά μετατρέπουν την ηλιακή ακτινοβολία σε ηλεκτρική ενέργεια. Δεν χρειάζονται τη θερμότητα ως καύσιμο, ούτε απαιτούν να φαίνεται συνεχώς ο ηλιακός δίσκος για να λειτουργήσουν.

Η ακτινοβολία που φτάνει σε μια επιφάνεια περιλαμβάνει την άμεση και τη διάχυτη. Η πρώτη έρχεται απευθείας από τον ήλιο, ενώ η δεύτερη έχει σκεδαστεί ή ανακλαστεί στην ατμόσφαιρα και φτάνει από διαφορετικά σημεία του ουρανού. Μπορεί επίσης να συνυπολογιστεί η ακτινοβολία που ανακλάται από το έδαφος ή από κοντινά αντικείμενα.

Όταν τα σύννεφα κρύβουν τον ήλιο, η άμεση ακτινοβολία δεν φτάνει στα πάνελ όπως σε έναν καθαρό ουρανό. Η διάχυτη όμως παραμένει διαθέσιμη. Γι’ αυτό μια συννεφιασμένη ημέρα δεν ισοδυναμεί αυτομάτως με ημέρα χωρίς παραγωγή.

Το φως αυτό δεν κατανέμεται πάντοτε ομοιόμορφα: ορισμένα σημεία του ουρανού μπορεί να είναι φωτεινότερα από άλλα. Έτσι, ακόμη και όταν ο ουρανός φαίνεται γκρίζος, οι συνθήκες ακτινοβολίας δεν είναι αναγκαστικά ίδιες σε κάθε στιγμή.

Πόσο πέφτει η παραγωγή;

Δεν υπάρχει ένα ποσοστό που να περιγράφει κάθε συννεφιασμένη ημέρα. Η ένταση και η διάρκεια της νεφοκάλυψης έχουν σημασία, όπως και η θέση, η εποχή και τα χαρακτηριστικά των πάνελ.

Μια αριθμητική σύγκριση δείχνει γιατί χρειάζεται προσοχή. Το Υπουργείο Ενέργειας των ΗΠΑ αναφέρει ότι οι ατμοσφαιρικές συνθήκες μπορούν να μειώσουν την άμεση ακτινοβολία κατά 10% σε καθαρή και ξηρή ημέρα και κατά 100% σε πυκνή συννεφιά.

Το δεύτερο ποσοστό δεν σημαίνει ότι το φωτοβολταϊκό χάνει όλη την παραγωγή του. Αναφέρεται στην άμεση ακτινοβολία, όχι στη συνολική ακτινοβολία που μπορεί να αξιοποιήσει το πάνελ. Η διάχυτη ακτινοβολία εξακολουθεί να φτάνει από τον ουρανό.

Με άλλα λόγια, το ότι ο ήλιος κρύφτηκε δεν αρκεί για να υπολογίσουμε πόσες κιλοβατώρες χάθηκαν. Χρειάζονται στοιχεία για τις συνθήκες στο συγκεκριμένο σημείο και χρονικό διάστημα.

Παίζει ρόλο η περιοχή στην Ελλάδα;

Δύο ίδιες εγκαταστάσεις σε διαφορετικές περιοχές μπορεί να έχουν διαφορετική παραγωγή, λόγω των τοπικών συνθηκών. Οι συνθήκες ακτινοβολίας και το τοπίο γύρω τους διαφέρουν, ενώ η εποχή αλλάζει επίσης την εικόνα.

Σε εργασία του Εθνικού Μετσόβιου Πολυτεχνείου εξετάστηκαν 40 αντιπροσωπευτικές τοποθεσίες στην Ελλάδα. Η ανάλυση επισημαίνει ότι η φωτοβολταϊκή παραγωγή επηρεάζεται από τις γεωγραφικές διαφορές στο κλίμα, την τοπογραφία, τα αιωρούμενα σωματίδια και την υγρασία.

Ας υποθέσουμε, για παράδειγμα, δύο όμοια συστήματα: το ένα βρίσκεται σε σημείο όπου ένας λόφος κρύβει τον ήλιο για μέρος της ημέρας, ενώ το άλλο δεν έχει αυτή τη σκίαση. Στο πρώτο, όσο ο ήλιος κρύβεται από τον λόφο, η άμεση ακτινοβολία δεν φτάνει στο σημείο, αλλά η διάχυτη παραμένει.

Η σύγκριση δεν δίνει από μόνη της έναν αριθμό παραγωγής. Δείχνει όμως γιατί η εκτίμηση για μια συγκεκριμένη στέγη χρειάζεται στοιχεία της τοποθεσίας της και όχι μόνο μια γενική εικόνα για την ηλιοφάνεια της χώρας.

Τι άλλο μπορεί να μειώσει το ρεύμα;

Η κλίση και ο προσανατολισμός καθορίζουν πώς τοποθετούνται τα πάνελ απέναντι στην ακτινοβολία. Σημασία έχει και η σκίαση από το ανάγλυφο: λόφοι ή βουνά μπορούν να κρύψουν τον ήλιο από μια εγκατάσταση.

Η κατάσταση της επιφάνειας των πάνελ είναι ένας ακόμη παράγοντας. Η σκόνη και η βρωμιά μπορούν να τα καλύψουν, ενώ η επίδρασή τους εξαρτάται, μεταξύ άλλων, από τη βροχή και την κλίση των πλαισίων. Όταν τα πάνελ καλύπτονται πλήρως ή εν μέρει από χιόνι, η παραγωγή είναι συνήθως πολύ χαμηλή και μετρά και το πόσο παραμένει εκεί το χιόνι.

Ρόλο έχει και η θερμοκρασία λειτουργίας των πλαισίων, η οποία επηρεάζεται από τη θερμοκρασία του αέρα και την ακτινοβολία, ενώ ο άνεμος μπορεί να τα ψύχει. Η κυκλοφορία του αέρα γύρω από τα πάνελ επηρεάζει επίσης τους υπολογισμούς.

Τέλος, υπάρχουν και απώλειες του συστήματος, μεταξύ άλλων στα καλώδια και στη μετατροπή του ρεύματος. Δεν οφείλεται λοιπόν κάθε διαφορά στην παραγωγή αποκλειστικά στον καιρό.

Πώς εκτιμώ την παραγωγή για τη δική μου στέγη;

Μια αφετηρία είναι το PVGIS, το εργαλείο του Κοινού Κέντρου Ερευνών της Ευρωπαϊκής Επιτροπής. Για τον υπολογισμό μιας εγκατάστασης δέχεται στοιχεία όπως η τοποθεσία, η ονομαστική ισχύς, η κλίση και ο προσανατολισμός των πάνελ. Μπορεί επίσης να υπολογίσει τον συνδυασμό κλίσης και προσανατολισμού που μεγιστοποιεί την ετήσια παραγωγή.

Το εργαλείο δίνει μέσες μηνιαίες και ετήσιες εκτιμήσεις, αξιοποιώντας πολυετή δεδομένα ακτινοβολίας και άλλων κλιματικών παραμέτρων. Δεν προβλέπει ακριβώς πόσο θα παράγει η εγκατάσταση μια συγκεκριμένη συννεφιασμένη ημέρα.

Στους υπολογισμούς του προτείνει ως παραδοχή συνολικές απώλειες 14%, στις οποίες περιλαμβάνονται απώλειες από τα καλώδια και τη μετατροπή σε εναλλασσόμενο ρεύμα. Αυτό δεν αποτελεί εγγυημένη μέτρηση για κάθε σύστημα.

Για να αποκτήσει νόημα η εκτίμηση, οι κιλοβατώρες παραγωγής μπορούν να συγκριθούν με την κατανάλωση του σπιτιού. Ως σημείο αναφοράς, η Eurostat καταγράφει για την Ελλάδα οικιακή κατανάλωση ηλεκτρικής ενέργειας περίπου 4,5 kWh ανά κάτοικο την ημέρα το 2024. Πρόκειται για εθνικό μέσο όρο ανά άτομο, όχι για τυπική κατανάλωση κάθε νοικοκυριού.