Wstęp
Planując projekt dotyczący energii słonecznej, jedną z najważniejszych decyzji, przed którymi staniesz, jest wybór odpowiedniego rodzaju systemu montażu fotowoltaicznego. Istnieją dwa podstawowe typy systemów montażu paneli słonecznych montowane na ziemi I montowane na dachu systemy. Obydwa oferują różne korzyści i wyzwania, w zależności od konkretnych potrzeb, dostępności przestrzeni i budżetu. W tym artykule porównamy kluczowe czynniki związane z wyborem pomiędzy naziemnymi i dachowymi systemami fotowoltaicznymi, w oparciu o rzeczywiste dane i wiedzę branżową, aby pomóc Ci określić, który z nich będzie najlepszy dla Twojego projektu w 2024 roku.
1. Miejsce instalacji i dostępność miejsca
Naziemne układy słoneczne
Naziemne systemy fotowoltaiczne są instalowane na otwartym terenie i są zwykle używane w większych instalacjach fotowoltaicznych na skalę komercyjną i użytkową. Systemy te zapewniają elastyczność pod względem orientacji paneli i odstępów, co czyni je idealnymi do projektów z dużą ilością terenu.
Zalety:
Brak ograniczeń przestrzennych: Nie ma potrzeby omijania istniejących konstrukcji, takich jak dachy, co pozwala na optymalne rozmieszczenie paneli.
Elastyczna orientacja panelu: Mocowanie naziemne pozwala na zastosowanie różnych kątów i orientacji, aby zmaksymalizować ekspozycję na słońce i produkcję energii.
Łatwiejsze w utrzymaniu: Ponieważ panele znajdują się na poziomie podłoża, konserwacja i czyszczenie są łatwiej dostępne.
Wady:
Użytkowanie gruntów: Systemy montowane na ziemi wymagają znacznej powierzchni, która może nie być dostępna na obszarach gęsto zaludnionych lub miejskich.
Wyższe koszty gruntów: W zależności od lokalizacji zakup gruntu pod instalacje naziemne może zwiększyć całkowity koszt projektu.
Systemy fotowoltaiczne montowane na dachu
Dachowe systemy fotowoltaiczne instaluje się bezpośrednio na dachu budynku lub konstrukcji. Systemy te są powszechnie stosowane w budynkach mieszkalnych i komercyjnych, gdzie dostępna przestrzeń jest ograniczona.
Zalety:
Przestrzeń-oszczędność: Ponieważ panele są instalowane na dachu, systemy te nie wymagają dodatkowego terenu, co czyni je idealnymi do obszarów miejskich i mieszkalnych.
Niższe koszty gruntów: Systemy dachowe nie wiążą się z kosztami pozyskania i przygotowania gruntu.
Estetyka: Systemy montowane na dachu często mniej rzucają się w oczy niż systemy montowane na ziemi, szczególnie w budynkach mieszkalnych.
Wady:
Ograniczenia przestrzenne: Przestrzeń na dachu może być ograniczona, a panele mogą wymagać umieszczenia pod kątem odbiegającym od idealnego w celu zapewnienia optymalnej produkcji energii.
Wyzwania związane z konserwacją: Dostęp na dach może utrudnić czyszczenie i konserwację, zwłaszcza w przypadku dużych budynków lub stromych dachów.
Przykład ze świata rzeczywistego:
W 2024 r. Kampus Google w Kalifornii zainstalował duży dachowy system fotowoltaiczny, wykorzystując rozległe dachy budynków do osiągnięcia celów zrównoważonego rozwoju. Z drugiej strony, Farmy słoneczne Tesli w Nevadzie i Teksasie wdrożyły systemy naziemne, aby zmaksymalizować produkcję energii na dużych działkach.
Dane branżowe:
Według SEIAod 2024 r. montowane na dachach systemy fotowoltaiczne stanowią ok 35% komercyjnych instalacji fotowoltaicznych w USA, pozostałą część stanowią systemy naziemne 65%, głównie dla projektów na skalę użyteczności publicznej i dużych projektów komercyjnych.
2. Względy kosztów
Systemy naziemne
Koszt naziemnego systemu fotowoltaicznego może być znacznie wyższy niż w przypadku systemu montowanego na dachu, głównie ze względu na dodatkowe pozyskanie gruntu, przygotowanie terenu i wymagane prace instalacyjne. Systemy montowane na ziemi często wymagają stopniowania, ogrodzenia, a czasami montażu betonowych fundamentów pod konstrukcje montażowe.
Wyższe koszty początkowe: Koszty gruntów i złożoność instalacji mogą skutkować wyższą inwestycją początkową.
Potencjał dotacji: W niektórych regionach systemy montowane na ziemi mogą kwalifikować się do zachęt rządowych i ulg podatkowych, co czyni je bardziej opłacalnymi w przypadku projektów na dużą skalę.
Systemy montowane na dachu
Systemy montowane na dachu mają zazwyczaj niższe koszty początkowej instalacji, ponieważ nie wymagają zakupu gruntu i są zazwyczaj łatwiejsze w montażu. Koszty mogą się jednak różnić w zależności od rodzaju dachu i tego, czy do podparcia paneli słonecznych potrzebne są wzmocnienia konstrukcyjne.
Niższe koszty początkowe: Brak konieczności zakupu gruntu lub obszernego przygotowania terenu może obniżyć koszty instalacji.
Wzmocnienia dachu: W niektórych przypadkach starsze budynki mogą wymagać modernizacji konstrukcyjnej, aby utrzymać ciężar paneli słonecznych, co zwiększa całkowity koszt.
Przykład ze świata rzeczywistego:
Amazonka zainstalowała systemy fotowoltaiczne na dachach kilku swoich centrów logistycznych na całym świecie. Spółka raportuje niższe koszty tych instalacji dachowych w porównaniu do budowy nowych farm fotowoltaicznych na lądzie, ze względu na brak kosztów nabycia gruntu.
Dane branżowe:
W 2024 r. średni koszt instalacji fotowoltaicznej montowanej na dachu budynków mieszkalnych w USA wynosił około 15 000–25 000 dolarów w zależności od rozmiaru, podczas gdy systemy naziemne do projektów na skalę użytkową mogą kosztować pomiędzy 1,50–2,50 USD za wat, a całkowite koszty instalacji często przekraczają 100 000 dolarów dla dużych witryn komercyjnych.
3. Efektywność energetyczna i wydajność
Systemy naziemne
Zaletą naziemnych systemów fotowoltaicznych jest często wyższa efektywność energetyczna dzięki możliwości regulacji nachylenia i orientacji paneli. Ponieważ panele nie są ograniczone kątem dachu ani przeszkodami, można je ustawić pod optymalnym kątem, aby wychwycić maksymalną ilość światła słonecznego.
Lepsza ekspozycja na słońce: Mocowania naziemne można ustawić tak, aby zapewnić optymalną ekspozycję na słońce, niezależnie od przeszkód na dachu, takich jak kominy czy otwory wentylacyjne.
Korzystanie z trackerów słonecznych: Systemy naziemne można integrować trackery słoneczne, które dopasowują położenie paneli w ciągu dnia do kierunku słońca, zwiększając wytwarzanie energii nawet o 25-30%.
Systemy montowane na dachu
Systemy montowane na dachu są zwykle nieruchome, co może ograniczać ich efektywność energetyczną w porównaniu z systemami montowanymi na ziemi. Nachylenie dachu nie zawsze jest idealne do produkcji energii słonecznej, a przeszkody, takie jak kominy lub urządzenia HVAC, mogą zmniejszyć powierzchnię dostępną dla paneli słonecznych.
Ograniczona możliwość regulacji: Panele montowane na dachu są nieruchome i często nie mogą śledzić słońca ani regulować kątów w celu optymalnego wychwytywania energii.
Problemy z cieniowaniem: Systemy montowane na dachu mogą być narażone na zacienienie spowodowane architekturą budynku lub pobliskimi konstrukcjami.
Przykład ze świata rzeczywistego:
W 2024 r. BayWa ponownie wdrożył naziemną farmę fotowoltaiczną na pustyni w Arizonie, która wykorzystywała ją trackery jednoosiowe. System ten znacznie przewyższał system dachowy pod względem produkcji energii ze względu na możliwość śledzenia słońca.
Dane branżowe:
Według Energia słoneczna w Europiesystemy naziemne mogą zwiększyć wytwarzanie energii nawet o 30% w porównaniu do stałych instalacji na dachu, szczególnie w przypadku integracji z systemami śledzenia.
4. Długowieczność i trwałość systemu
Systemy naziemne
Systemy montowane na ziemi są zazwyczaj trwalsze w dłuższej perspektywie, ponieważ są mniej podatne na zużycie związane z instalacjami na dachu. Ponieważ systemy te nie są narażone na obciążenia dachu, takie jak ruch pieszy lub wahania temperatury, często wytrzymują dłużej.
Mniej uszkodzeń dachu: Brak ryzyka nieszczelności lub uszkodzeń konstrukcyjnych dachu.
Bardziej wytrzymałe fundamenty: W przypadku montażu naziemnego zwykle stosuje się fundamenty betonowe, które zapewniają stabilną i długotrwałą podstawę dla paneli.
Systemy montowane na dachu
Chociaż systemy montowane na dachu są ogólnie niezawodne, na żywotność instalacji może mieć wpływ stan samego dachu. Na przykład, jeśli dach wymaga naprawy lub wymiany, może zaistnieć potrzeba demontażu i ponownego montażu układu słonecznego.
Integralność dachu: Jeżeli dach jest uszkodzony lub stary, żywotność układu fotowoltaicznego może zostać zmniejszona.
Możliwość wystąpienia nieszczelności dachu: Nieprawidłowy montaż lub degradacja materiałów dachowych może prowadzić do nieszczelności, które mogą uszkodzić panele słoneczne lub otaczające je obszary.
Przykład ze świata rzeczywistego:
In Niemcy, WIECZNOŚĆ zainstalował panele słoneczne na dachach kilku budynków komercyjnych. Jednakże, gdy dachy wymagały poważnych napraw, systemy trzeba było zdemontować i przenieść w inne miejsce, co wiązało się z dodatkowymi kosztami.
Dane branżowe:
IRENA donosi, że ogólnie rzecz biorąc, naziemne systemy fotowoltaiczne mają nieco dłuższą żywotność niż systemy dachowe ze względu na trwalsze fundamenty i mniejsze narażenie na zużycie związane z dachem.
5. Wpływ na środowisko
Systemy naziemne
Chociaż systemy naziemne zapewniają wysoki potencjał wytwarzania energii, mogą mieć znaczący wpływ na środowisko, jeśli wymagają dużych obszarów niezabudowanego terenu. W niektórych przypadkach może to prowadzić do zakłócenia siedlisk lub konfliktów w użytkowaniu gruntów.
Obawy dotyczące użytkowania gruntów: Duże farmy fotowoltaiczne mogą wymagać oczyszczenia dużych obszarów ziemi, co może mieć wpływ na lokalne ekosystemy.
Potencjał rekultywacji gruntów: Niektóre systemy naziemne można zaprojektować tak, aby umożliwiały rekultywację gruntów lub ich podwójne zastosowanie, np. agrowoltaika, w której panele słoneczne instaluje się na polach uprawnych w celu stworzenia przestrzeni o podwójnym przeznaczeniu.
Systemy montowane na dachu
Systemy montowane na dachu mają znacznie mniejszy wpływ na środowisko, ponieważ wykorzystują istniejące konstrukcje, unikając konieczności naruszania naturalnego gruntu. Systemy te są szczególnie korzystne na obszarach miejskich, gdzie użytkowanie gruntów jest już silnie zmienione.
Brak zakłóceń w terenie: Nie ma potrzeby karczowania terenu, co pozwala zachować naturalne siedliska.
Integracja z budynkami: Systemy dachowe są zintegrowane z istniejącą infrastrukturą, minimalizując wpływ instalacji energii słonecznej na środowisko.
Przykład ze świata rzeczywistego:
In 2024, Enel Zielona Moc nawiązał współpracę z lokalnymi rolnikami w celu zainstalowania naziemnych systemów fotowoltaicznych wykorzystujących agriwoltaikę na Morzu Śródziemnym, umożliwiając współistnienie rolnictwa i produkcji energii.
Dane branżowe:
Badanie przeprowadzone przez BloombergNEF w 2023 r. pokazało, że dachowe instalacje fotowoltaiczne na obszarach miejskich przyniosły skutek 60% mniej ingerencji w ziemię niż tradycyjne systemy montowane na ziemi.
Wniosek
Wybór pomiędzy naziemnymi a dachowymi systemami fotowoltaicznymi ostatecznie zależy od kilku czynników, w tym dostępnej przestrzeni, budżetu, potrzeb energetycznych i względów środowiskowych. Systemy naziemne oferować elastyczność
