Pionowe panele słoneczne okazują się nowym rozwiązaniem dla regionów północnych

Norweski stadion piłkarski ma mniej znaną atrakcję: 1242 panele słoneczne rozciągające się na dachu.

Nie są to tradycyjne płaskie panele dachowe. Te miniaturowe, kwadratowe panele słoneczne mają dwie kluczowe cechy, które odróżniają je od tych typowo spotykanych na budynkach: są dwustronne, co oznacza, że mają dwie aktywne strony, oraz są zainstalowane pionowo.

W czerwcu 2024 roku stadion Ullevaal w Oslo stał się siedzibą największej na świecie instalacji pionowych paneli słonecznych na dachu, dzięki czemu stadion znalazł się w czołówce innowacji w dziedzinie energii odnawialnej.

Na pierwszy rzut oka panele wyglądają na delikatne i można się obawiać, że można na nie nadepnąć, ale są one niezwykle wydajne w wytwarzaniu energii słonecznej.

Stadion Ullevaal ma ambitny cel, jakim jest wytwarzanie co najmniej 250 000 kilowatogodzin (kWh) energii elektrycznej rocznie, co odpowiada energii potrzebnej do zasilania 71 gospodarstw domowych przez cały rok.

Te dwustronne pionowe moduły słoneczne są jedynym rozwiązaniem umożliwiającym osiągnięcie takich wyników, szczególnie w chłodniejszych, mniej nasłonecznionych regionach. Jeśli cel zostanie osiągnięty, stadion rozbuduje instalację na pozostałe strony dachu.

Jaka jest różnica między pionowymi a poziomymi panelami słonecznymi?
Może wydawać się sprzeczne z intuicją, aby nie ustawiać paneli słonecznych pod kątem do słońca, ponieważ instalacje są zazwyczaj ustawione pod kątem odpowiadającym szerokości geograficznej, na której znajdują się budynki. Jednak ostatnie badania pokazują, że dwustronne pionowe panele fotowoltaiczne (PV) mogą przewyższać tradycyjne modele pod względem wytwarzania energii.

Naukowcy z holenderskiej organizacji badawczej TNO zbadali, dlaczego tak się dzieje. Nie wynika to z faktu, że dwustronne panele słoneczne mają dwie identyczne, ale przeciwległe strony, ale z tego, że tradycyjne nachylone panele PV mają tendencję do przegrzewania się, gdy światło słoneczne jest zbyt silne.

„Niższe temperatury pracy oznaczają wyższą wydajność„ – wyjaśnia Bas van Aken, naukowiec z TNO.

„Panele fotowoltaiczne tracą około 1% wydajności na każde 2–3 stopnie Celsjusza wzrostu temperatury. Nachylone systemy fotowoltaiczne na dachach mogą łatwo nagrzewać się do 50 stopni, podczas gdy panele fotowoltaiczne na otwartym polu osiągają temperaturę o 25–30 stopni wyższą od temperatury otoczenia” – dodaje.

Pionowe panele słoneczne mogą wytwarzać do 20% więcej energii, co czyni je cennymi w klimacie z surowymi i ciemnymi zimami, gdzie maksymalizacja produkcji energii podczas krótszych dni ma kluczowe znaczenie.

Na stadionie Ullevaal panele są skierowane bezpośrednio na słońce, a system fotowoltaiczny jest zorientowany w kierunku północ-południe, aby wychwytywać światło w godzinach szczytu wczesnym popołudniem. „Wybraliśmy tę orientację, ponieważ chcemy produkować więcej energii zimą, kiedy ceny energii elektrycznej są wyższe” – mówi Lise Kristin Sunsby, kierownik ds. nieruchomości stadionu.

Na stadionie zastosowano pionowe panele opracowane przez norweską firmę Over Easy Solar, która przed podpisaniem umowy na pokrycie dachu stadionu piłkarskiego przetestowała swój wynalazek na innych budynkach w Norwegii.

Trygve Mongstad, dyrektor generalny Over Easy Solar, wcześniej pracował jako instalator paneli słonecznych i zdał sobie sprawę, że tradycyjne panele fotowoltaiczne mogą być trudne do zamontowania na dachach, ponieważ są ciężkie i ich instalacja jest czasochłonna. Dzięki nowym panelom pionowym proces ten jest lżejszy, co zmniejsza koszty i ułatwia montaż: „Zainstalowanie wszystkich tych urządzeń zajęło nam cztery dni” – mówi Mongstad.

Pionowe panele fotowoltaiczne korzystają również z efektu albedo, w którym śnieg spadający między rzędami odbija światło słoneczne na panele, zwiększając wydajność energetyczną.

Natomiast panele poziome lub nachylone wymagają intensywnej konserwacji i czyszczenia po burzach śnieżnych w regionach północnych lub burzach piaskowych w klimacie południowym, które mogą blokować produkcję energii przez całe dni.

Over Easy Solar posiada obecnie 30 instalacji słonecznych w 11 krajach europejskich, w tym w Hiszpanii i Szwajcarii. Firma obserwowała również działanie swojego produktu w regionach południowych. „Działa dobrze, zwłaszcza w połączeniu z białymi dachami, które mają wysoką zdolność odbijania promieni słonecznych i są powszechnie stosowane w krajach gorętszych i bardziej nasłonecznionych w celu zmniejszenia absorpcji ciepła” – zauważa Mongstad.

Jaka jest przyszłość pionowych paneli słonecznych?
Przekształcanie obiektów użyteczności publicznej w producentów energii staje się coraz bardziej powszechne.

O2 Arena w Londynie, największa hala widowiskowa w Europie, oraz turecki stadion Galatasaray to przykłady tego, jak obiekty rozrywkowe zmierzają w kierunku zrównoważonego rozwoju, włączając do swojej działalności rozwiązania oparte na energii odnawialnej, które pomagają im również obniżyć koszty.

W miarę jak miasta dążą do zmniejszenia swojego śladu węglowego, popyt na bardziej wydajne i zajmujące mniej miejsca rozwiązania w zakresie energii słonecznej rośnie nie tylko w obiektach użyteczności publicznej.

Panele te można również łączyć z zielonymi dachami, które pomagają miastom w absorpcji CO2 i stają się bardziej przyjazne dla środowiska – jest to cecha, której nie można uzyskać w przypadku paneli nachylonych. W Niemczech popularnością cieszą się balkony słoneczne – małe panele instalowane na tarasach mieszkań – jako sposób na zrównoważenie indywidualnego zużycia energii.

Pionowe panele słoneczne to nowa technologia, która prawdopodobnie odegra znaczącą rolę w transformacji energetycznej i pomoże UE osiągnąć wiążący cel 42,5% udziału energii odnawialnej w zużyciu energii do 2030 r.