Jak funguje fotovoltaika v zimě + zkušenosti

Fotovoltaika v zimě vyrábí, jen výrazně méně než v létě. V zimním období je méně slunečního světla a chlad tento pokles jen trochu zmírní. Účinnost fotovoltaických panelů je díky němu v zimě až o 20 % vyšší než v horku. Menší množství slunečního záření ale chlad nevyrovná, a nevyrovná ho ani sníh, který na panely odrazí jen trochu světla navíc.

Stručná odpověď. Fotovoltaika v zimě funguje, jen vyrábí méně. Podle databáze PVGIS, kterou provozuje Společné výzkumné středisko Evropské komise (JRC), vyrobí 1 kWp panelů v Praze se sklonem 35° k jihu v prosinci průměrně 36 kWh, v červnu 131 kWh. Listopad až únor dají dohromady zhruba 16 % roční výroby. Mráz výkonu nevadí, chladný panel pracuje s vyšší účinností, výrobu ale brzdí krátké dny, mraky a sníh.

Jak tedy funguje fotovoltaika v zimě?

Nejméně elektřiny vyrobí od listopadu do ledna, nejslabší bývá prosinec. Důvodem je, že jsou dny kratší a slunečního svitu je méně. Možná se proto ptáte, k čemu je fotovoltaika v zimě vůbec dobrá. V zimě jsme ale víc doma než v létě a každá kilowatthodina, kterou vyrobíte a hned spotřebujete, se počítá. Kolik z vaší zimní spotřeby pokryje, záleží hlavně na výkonu elektrárny a na tom, zda topíte elektřinou.

Výhodou je, že pracuje i při zatažené obloze, nicméně úplný zázrak to zase není. Za zhoršených podmínek výkon fotovoltaických panelů v zimě prudce klesá. Při skutečně husté mlze, dešti nebo silném sněžení pak nevyrobí téměř nic.

Kolik vyrobí fotovoltaika v zimě po měsících?

Spolehlivý odhad pro konkrétní místo dává zmíněná databáze PVGIS. Počítá s družicovými měřeními slunečního záření z let 2005 až 2023. Pro tabulku jsme zadali 1 kWp panelů orientovaných na jih, sklon 35° a obvyklé ztráty systému 14 %.

Pro elektrárnu o výkonu 5 kWp hodnoty vynásobte pěti. V Praze tak vychází v prosinci kolem 180 kWh za měsíc, v průměru necelých 6 kWh denně, zatímco v červnu přes 650 kWh. Prosinec a leden dají dohromady jen asi 7 % roční výroby, od února už výroba rychle roste.

Jde o dlouhodobé průměry a skutečná zima se od nich může výrazně lišit. Podle stejné databáze dopadlo v Praze v prosinci v jednotlivých letech 2010 až 2023 na vodorovnou plochu 20 až 27 kWh slunečního záření na m², v listopadu 24 až 37 kWh. Slunečný listopad tak může přinést o polovinu víc slunečního záření než zamračený. Vlastní elektrárnu proto hodnoťte za celý rok, ne podle jednoho zimního měsíce.

Vyrábí fotovoltaika, když je zataženo?

Pokud je zataženo, dopadá na panely rozptýlené světlo. To je světlo, které se odráží nebo lomí na částicích v atmosféře a nesvítí přímo od slunce k panelům. Fotovoltaické panely dokážou vyrobit elektřinu i z tohoto světla, ale jak jsme již zmínili, nečekejte zázraky. Bude ji méně. Produkce energie také závisí na mnoha faktorech, včetně úhlu dopadajícího slunečního záření, tloušťky atmosféry a povětrnostních podmínek. 

I v zimě solární panely vyrobí elektřinu, ačkoli ne v plném výkonu. S vhodným sklonem a umístěním panelů, a s možností využít přebytky elektřiny z letního období přes virtuální baterii (víc v části o baterii), může fotovoltaický systém stále přispět k pokrytí energetických potřeb domácnosti.

Jak si poradit se sněhem na panelech?

Sníh a námraza na solárních panelech mohou dočasně ovlivnit jejich účinnost, ale obvykle neznamenají vážný problém. Kvalitní panely jsou konstruované i pro extrémní povětrnostní podmínky. Panely se zkoušejí podle mezinárodní normy IEC 61215. Zkušební zatížení je návrhové zatížení vynásobené bezpečnostním součinitelem nejméně 1,5. Základní zkouška tlakem 2 400 Pa tak odpovídá návrhovému zatížení 1 600 Pa. Odolnější panely zkoušené na 5 400 Pa mají návrhové zatížení 3 600 Pa, tedy zhruba 370 kg na m².

Podle hustot sněhu, se kterými počítá evropská norma pro zatížení sněhem ČSN EN 1991-1-3, to je asi 0,9 m mokrého nebo 1,8 m slehlého sněhu. Platí to ale jen při montáži podle návodu výrobce panelu.

Panely se ve většině případů instalují ve sklonu 15 až 50° a ten v kombinaci s jejich hladkým povrchem pomáhá, aby z nich sníh a další ulpělý materiál sám sklouzl. Tenkou vrstvou sněhu část světla projde a panel trochu vyrábí, pod silnější vrstvou nevyrábí. Panely se při tom zahřívají, což podporuje odtávání sněhu a námrazy. 

Má smysl sníh z panelů odklízet?

Většinou ne. Výzkumníci z americké národní laboratoře NREL (Marion a kol., časopis Solar Energy, 2013) měřili ztráty kvůli sněhu na šesti fotovoltaických systémech v Coloradu a Wisconsinu. V jednotlivých zimních měsících dosahovaly až 90 %, za celý rok ale jen 1 až 12 %. U nás navíc prosinec a leden dávají jen malou část roční výroby, jak ukazuje tabulka výše, takže i úplně zasněžené panely v tu dobu ztratí z roční výroby málo.

Na střechu kvůli sněhu nelezte, riziko úrazu je mnohem větší než ztráta pár kilowatthodin. Sníh z panelů na šikmé střeše obvykle sjede během několika slunečných dnů. Pokud ho chcete shrnout, používejte jen nástroj s měkkou hlavou na teleskopické tyči ze země. Nikdy neškrábejte kovovou lopatou ani nepolévejte panely horkou vodou. Návod k čištění jednoho z výrobců panelů požaduje vodu, jejíž teplota se od panelu neliší o víc než 20 °C.

Pozor na místo pod okapem, ze skloněných panelů sníh sjíždí najednou a ve velkém. Problém může nastat u plochých střech s panely v malém sklonu, kde sníh vydrží dlouho a zatěžuje konstrukci. Fraunhoferův institut pro solární energetické systémy (Fraunhofer ISE) uvádí, že strmější sklon panelů snižuje ztráty sněhem i znečištěním. Při velké sněhové nadílce na rovné střeše se proto vyplatí zavolat montážní firmu.

Jak na optimální sklon?

Sklon má významný vliv na jejich účinnost, přičemž velkou roli zde hraje poloha Země vůči Slunci, která se v průběhu roku liší. V zimním období by proto byl nejefektivnější sklon panelů pod větším úhlem, zatímco v letním období byste nejvíce elektřiny vyrobili s panely skloněnými jen mírně, kolem 15°. S ohledem na tyto skutečnosti se jako optimální sklon panelů pro Českou republiku obvykle doporučuje 35°, což je v praxi stejně dobré jako přesné optimum za celý rok.

Výpočet v PVGIS pro Prahu vychází s optimem 39°. Roční výroba se ale od sklonu 35° liší jen o necelé 2 kWh na 1 kWp, tedy o méně než 0,2 %. I sklon 30° vyrobí za rok jen asi o 1 % méně než optimum, takže rozmezí 30 až 40° je pro rodinný dům v pořádku.

Jaký sklon panelů je nejlepší pro zimu?

Slunce je v zimě nízko, a proto strmější panely zachytí víc světla. Podle PVGIS vyrobí v Praze panely se sklonem 60° v prosinci asi o 18 % víc než se sklonem 35°. Za celý rok ale vyrobí asi o 5 % méně, protože v létě ztrácejí. Panely na fasádě, tedy svisle, dají v prosinci stále víc než při 35°, za rok však zhruba o 29 % méně.

Panely kvůli zimě strměji než střecha naklánět nemusíte. Větší sklon se vyplatí hlavně tam, kde je cílem co nejvíc zimní výroby, například u chaty nebo u domu s tepelným čerpadlem. Vodorovné nebo jen mírně skloněné panely na ploché střeše vyrobí v prosinci méně než polovinu toho, co panely se sklonem 35°, a navíc z nich hůř sjíždí sníh.

Čistit nebo nečistit

Na panelech se časem může vytvořit film z nečistot, jako je například prach, pyl nebo ptačí trus. Ten snižuje účinnost solárních panelů, v našich podmínkách obvykle o jednotky procent ročně, víc u panelů v malém sklonu nebo v prašném okolí.

Evropská studie vědců z Německého střediska pro letectví a kosmonautiku (DLR) a dalších institucí (Fernández Solas a kol., Renewable Energy, 2025) odhaduje průměrnou roční ztrátu znečištěním v Evropě na 0,9 až 5,3 % podle toho, jak účinně panely omývá déšť. Proto mnoho lidí v českých podmínkách pravidelné čištění solárních panelů neřeší. Nechtějí na údržbu vynakládat prostředky navíc a déšť velkou část nečistot smyje.

Pozor, při sklonu menším než 15° budou panely vyžadovat pravidelnou údržbu. Pokud nemají dostatečný náklon, nesklouzávají z nich ani větší nečistoty samovolně.

Pokud se rozhodnete pro čištění panelů, určitě vám doporučujeme přenechat to odborníkům a raději si připlatit, než se snažit o údržbu svépomocí. Při neodborném čištění či odstraňování sněhu totiž hrozí, že poškodíte panely, ale především, že se zraníte. Profesionální firmy pracují z pracovní plošiny a čistí demineralizovanou vodou pod nízkým tlakem a měkkým kartáčem, aby se na panelech netvořil vodní kámen a nepoškodilo se sklo. Výrobci panelů v návodech k čištění počítají s vodou pod nízkým tlakem, jeden z nich uvádí nejvýš 35 barů na trysce. Zároveň se používají i různé druhy impregnace panelů, které zajišťují, že na jejich povrchu tolik neulpívají nečistoty.

Expert na čištění fotovoltaiky zároveň provádí i optickou kontrolu a dokáže při údržbě odhalit, pokud jsou panely nebo další součástky elektrárny poškozené nebo nedostatečně upevněné. Pravidelná kontrola tak odhalí závadu dřív, než omezí výrobu nebo ohrozí bezpečnost.

Když zima přináší výhody 

Méně slunečního záření znamená méně vyrobené elektřiny. Zima ale přináší i jednu výhodu, chlad, ve kterém panely pracují s vyšší účinností.

Účinnost solárních panelů v zimě roste. Přibližně o 0,4 % na každý °C. Jak to? Nízká teplota pomáhá průběhu fotovoltaického jevu, ke kterému dochází ve fotovoltaických článcích v panelech. 

Fotony, které dopadají na fotovoltaický článek, uvolňují elektrony v křemíku. Ty se dávají do pohybu a vzniká elektrický proud. Výkon panelu je součin proudu a napětí.

V teple roste v křemíku samovolná rekombinace nábojů, takže klesá napětí článku a s ním výkon. V chladu je to naopak, a tak je výkon fotovoltaických panelů v zimě při stejném osvitu vyšší.

Co je teplotní koeficient a proč mráz panelům nevadí?

Výkon na štítku panelu platí pro standardní zkušební podmínky, tedy teplotu článku 25 °C a sluneční záření 1 000 W/m², jak připomíná i Fraunhofer ISE. O kolik se výkon změní při jiné teplotě, říká teplotní koeficient výkonu, který najdete v technickém listu panelu v %/°C se záporným znaménkem. Výukový portál PVEducation (Christiana Honsberg a Stuart Bowden) uvádí u křemíkových článků pokles výkonu o 0,4 až 0,5 % na každý °C.

Při koeficientu −0,4 %/°C dá panel s článkem o teplotě 0 °C při stejném osvitu asi o 10 % víc, než je jeho štítkový výkon. Když se článek v létě na slunci ohřeje třeba na 60 °C, dá asi o 14 % méně. Pozor, panel na slunci je vždy teplejší než okolní vzduch, i v mrazu se tedy článek trochu ohřeje.

Mráz samotným panelům nevadí. S nízkou teplotou ale roste napětí, podle PVEducation zhruba o 2,2 mV na každý článek a °C. Projektant proto počítá nejvyšší napětí řetězce panelů pro nejnižší teplotu v místě, aby nepřekročilo vstupní napětí střídače. U profesionálně navržené elektrárny to řešit nemusíte, u svépomocných sestav ano.

Jak se v zimě chová baterie?

V zimě se baterie nabije do plna jen ve slunečných dnech. Elektrárna o výkonu 5 kWp vyrobí v Praze v průměrném prosincovém dni necelých 6 kWh a většinu z toho dům spotřebuje rovnou během dne. Na nabíjení baterie pak zbývá málo, často nic. Baterie v zimě slouží hlavně k tomu, aby polední přebytek posunula do večera.

Záleží i na teplotě. Podle příručky Battery University (BU-410) se běžné lithium-iontové články nesmí nabíjet pod 0 °C, protože se na elektrodě usazuje kovové lithium, které trvale snižuje výkon i bezpečnost. Vybíjet je lze i v mrazu, zhruba od −20 °C. Baterii proto umístěte do prostoru, kde nemrzne, a podmínky ověřte v technickém listu výrobce. Víc o tom, jak funguje fotovoltaika s bateriovým úložištěm, píšeme zvlášť.

Domácí baterie drží energii hodiny, ne měsíce. Letní přebytky do zimy fyzicky nepřenese. K tomu slouží virtuální baterie, tedy služba dodavatele, který přebytky započítá proti pozdějšímu odběru. Odečítá se ale jen silová elektřina. Za elektřinu odebranou z virtuální baterie podle E.ON dál platíte regulovanou část ceny, tedy distribuci, poplatky a daně.

Při výpadku sítě se běžný síťový střídač z bezpečnostních důvodů odpojí a elektrárna nevyrábí, i když svítí slunce. Dům pak napájí jen systém se záložním režimem, tedy střídač s baterií a zálohovanými okruhy. Kolik stojí elektrárna s baterií a bez ní, rozebíráme v článku o tom, jaká je skutečná cena fotovoltaiky na rodinný dům.

Pokryje fotovoltaika v zimě tepelné čerpadlo?

V nejchladnějších měsících jen malou část. Potřeba tepla je nejvyšší právě tehdy, když je slunečního záření nejméně, na tento nesoulad upozorňuje i Fraunhofer ISE. Prosinec a leden dají jen malou část roční výroby elektrárny, zatímco tepelné čerpadlo v té době spotřebuje nejvíc. Většinu elektřiny pro něj tak v zimě odeberete ze sítě. S jakou spotřebou počítat, rozebíráme v článku o tom, jakou má tepelné čerpadlo spotřebu elektřiny.

Kombinace přesto dává smysl. Tepelné čerpadlo dosahuje podle Fraunhofer ISE za rok v průměru topného faktoru kolem 3, v mrazech méně. Z 1 kWh elektřiny tak vyrobí v průměru zhruba 3 kWh tepla. Na jaře a na podzim, kdy se ještě topí a panely už vyrábějí výrazně víc než v prosinci, pokryje fotovoltaika větší část provozu a celoročně pomáhá s ohřevem vody. Přebytky se dají uložit do akumulační nádrže nebo zásobníku teplé vody, což podle Fraunhofer ISE zvyšuje vlastní spotřebu hlavně v letním pololetí.

Bez baterie posílá přebytky do ohřevu vody regulátor přebytků, který je místo do sítě pustí do topné spirály v bojleru. V zimě pomůže nastavit ohřev vody nebo akumulační nádrže na poledne, kdy panely vyrábějí. Víc o této kombinaci najdete v článku fotovoltaika a tepelné čerpadlo, zkušenosti.

Návratnost počítejte z roční výroby, ne ze zimy. Investování do fotovoltaiky posuzujte jako každou jinou dlouhodobou investici, za celou dobu životnosti elektrárny.