Sunblast - Rozwiazania z zakresu odnawialnych rde energii

Fotowoltaika – Porady

Prąd dzięki Słońcu

Fotowoltaika to proces wykorzystujący panele (ogniwa) fotowoltaiczne do zamiany energii słonecznej w energię elektryczną. Jako że energia słoneczna (promieniowanie Słońca) jest ogólnie dostępna i korzystanie z niej nie podlega żadnym opłatom to można mówić, że prąd uzyskany tą drogą jest darmowy. I jest to prawda, z tym że warto pamiętać, że potrzebujemy do tego celu urządzeń, które trzeba kupić.

Systemy fotowoltaiczne można potraktować jako pomocnicze źródło do przygotowania c.w.u., jednak najczęściej jest to układ zasilający nasz dom w darmową energię elektryczną. Wykorzystanie potencjału energetycznego słońca ma wiele zalet. Jest to przede wszystkim instalacja ekologiczna, która pomaga nam dbać o środowisko oraz oszczędzać zasoby konwencjonalne. Do tego możemy liczyć również na znacznie mniejsze rachunki za prąd. Jednak zanim przyjdą zyski, warto dowiedzieć się jak taką instalację przygotować, ile kosztuje jej montaż i jakie formalności nas czekają.

Dach wytwarzający energię elektryczną

Ekologiczny dach wytwarzający energię elektryczną za pomocą zintegrowanych paneli fotowoltaicznych



Standardowe warunki – porównywanie sprawności modułów fotowoltaicznych

Standardowe warunki (z ang. STC – standard test conditions) to ogólnie przyjęte normy pracy paneli, które pozwalają porównywać różne ich modele oraz parametry. Za STC uważa się promieniowanie słoneczne o mocy 1000 W/m2, temperatura 25°C i prędkość wiatru 1,5 m/s. Jako powszechnie wiadomo moc paneli słonecznych warunkuje pogoda oraz typ instalacji, dlatego często parametry podawane przez producentów są trudne do odtworzenia w rzeczywistości, a te same panele będą się różnie sprawdzać w różnych instalacjach.

Porównywanie sprawności modułów fotowoltaicznych

STC stosuje się do porównywanie sprawności modułów niezależnie od producenta i rodzaju stosowanej technologii

Wybór instalacji solarnej najczęściej zaczynamy od paneli fotowoltaicznych. Sprawdzamy producentów, czytamy opinie i fora. Na co zwrócić uwagę? Otóż na początek trochę teorii. Każdy panel składa się z ogniw. Pojedyncze ogniowo zbudowane jest z krzemu, który ma właściwości pozwalające na przepływ prądu w wyniku padania promieni słonecznych. Aby osiągnąć efekt większej skali konieczne jest połączenie ogniw w moduły. Takie moduły odpowiednio oprawione (powłoka antyrefleksyjna, szyba hartowana, aluminiowa rama) tworzą docelowy panel. Jednak ogniwa mogą być różne. Zasadniczo wyróżnia się ogniwa polikrystaliczne i monokrystaliczne.

System dobiera się do wysokości rachunków za prąd

Nie wielkość domu czy ilość mieszkańców, a wysokość rachunków za prąd jest podstawowym kryterium pozwalającym oszacować prawidłową wielkość instalacji fotowoltaicznej. Precyzyjnie dobrana instalacja? Najważniejszym jej parametrem jest moc określana skrótem kW, która zależy właśnie od tendencji zużycia prądu w danym gospodarstwie w skali roku.

System fotowoltaiczny - opłacalność montażu w Polsce

W naszym kraju Słońce najintensywniej operuje w godzinach 9-15 a jego promieniowanie bezpośrednie wówczas osiąga wartość rzędu 600-800 W/m2

System jest bezobsługowy i bezawaryjny

Prąd produkuje się sam. Może być zużywany w czasie rzeczywistym w gospodarstwie lub przekazywany na zasadzie odsprzedaży do sieci. Wszystko dzieje się automatycznie, bez naszej ingerencji i zaangażowania. Do tego ryzyko awarii właściwie nie istnieje. Żywotność takiego systemu szacowana jest na 25 lat i w całym tym okresie zazwyczaj obowiązuje gwarancja producenta.

Na żywotność instalacji wpływa wiele czynników, m.in. rodzaj samych ogniw, sposób montażu oraz jakość inwertera.

Roczny uzysk energii zależy od pogody, głównie zachmurzenia

Podawane przez producentów parametry nie zawsze są realne do osiągnięcia. Oprócz położenia geograficznego pozwalającego oszacować tak zwany roczny uzysk energii z 1 m2 typowego modułu fotowoltaicznego, na jego pracę wpływa także pogoda w skali roku. Tego czynnika nie uwzględniają żadne badania, bo pogody nie da się przewidzieć.

Praca paneli fotowoltaicznych jest całoroczna, ale w okresie zimowym należy być przygotowanym na mniejszą produkcję energii. Warto również pamiętać o tym, że prąd jest wytwarzany w zależności od nasłonecznienia, a nie temperatury, czyli przy słonecznym mroźnym dniu uzysk energii może być porównywalny nawet do tego w półroczu ciepłym.

Instalacja on-gird czy off-gird

To, czy instalacja będzie podłączona do sieci (z ang. on-gird), czy będzie autonomicznie, czyli bez udziału publicznej sieci elektroenergetycznej (z ang. off-gird) zależy od naszej decyzji, którą musimy podjąć zanim zaczniemy załatwiać wszelkie formalności. Zawsze jednak podstawą produkowania prądu przemiennego (taki wykorzystywany jest w domach) konieczny jest falownik. W zależności od koncepcji wykorzystania i magazynowania energii elektrycznej możemy wybrać falownik wyspowy, sieciowy lub hybrydowy:
 

  • Falownik hybrydowy daje nam pełną niezależność od dostawcy energii. W sytuacji, gdy następuje przerwa w dostawie prądu, tylko instalacja wyposażona w falownik hybrydowy jest w stanie funkcjonować dalej samodzielnie.
  • Najpopularniejsze są jednak inwertery sieciowe, które na swój koszt montuje zakład energetyczny. Wbudowany licznik dwukierunkowy umożliwia rozliczenie energii pobranej i oddanej do sieci.
  • W instalacji z systemem wyspowym energia produkowana przez nas nie może być oddawana do sieci. Musimy ją zużyć w czasie rzeczywistym lub dodatkowo zapewnić system magazynowania w akumulatorach. Możemy natomiast czerpać prąd sieciowy, gdy nasza produkcja nie pokrywa zapotrzebowania.

Instalacja fotowoltaiczna – schemat, budowa

Instalacja fotowoltaiczna to zespół urządzeń przeznaczonych do uzyskiwania energii słonecznej, odbiorników i przekaźników tej energii, którą trzeba również dostosować do wymagań domowej sieci elektrycznej (inwerter) oraz układ kabli, przewodów i elementów sterujących odpowiedzialnych za pracę całego systemu.

Schemat instalacji fotowoltaicznej w domu jednorodzinnym z podłączeniem do sieci energetycznej

fot.: Schemat instalacji fotowoltaicznej w domu jednorodzinnym z podłączeniem do sieci energetycznej

Energetyka solarna – elektrownia słoneczna w domu

Odpowiednio dobrana i wykonana instalacja może nam przynieść podwójną korzyść w postaci znacznego zmniejszenia poboru prądu z sieci, czyli również mniejszych rachunków oraz dać szansę na odsprzedaż nadwyżek.
 

Instalacja fotowoltaiczna – procedura przyłączenia do sieci energetycznej

Wszelkie mikroinstalacje przystosowane do wytwarzania energii elektrycznej z odnawialnych źródeł energii mogą być podłączone do sieci energetycznej. Przepisy dają także możliwość odsprzedaży nadwyżki wytworzonej przez siebie energii. Warunki sprzedaży niewykorzystanej energii określają przepisy prawa – ustawa z dnia 20 lutego 2015 roku o odnawialnych źródłach energii (tekst jednolity Dz. U. 2017.1148).

Systemy do zarządzania energią fotowoltaiczną

Instalacja o prawidłowo dobranej mocy powinna posiadać system on-grid pozwalający na sprzedawania nadwyżek energii. Pomoże to znacznie podnieść współczynnik wykorzystania energii, nawet do 80%, co przy instalacji bez akumulowania energii jest niemożliwe bo sięga zaledwie 30%.

Systemy do zarządzania energią fotowoltaiczną
Konfiguracja systemu z wykorzystaniem Fronius Smart Meter. Sterowanie na podstawie nadwyżki PV.

Co to jest i jak działa Netmetering

Korzystanie z systemu fotowoltaicznego najbardziej opłaca się w momencie, gdy wyprodukowany prąd od razu jest zużywany, ale to fikcja – nigdy się tak nie dzieje. Dlatego stworzono system odbioru energii z naszej sieci, zwany systemem opustów, czyli netmetering.

Netmetering to opomiarowanie netto. Jest to usługa rozliczenia na podstawie różnicy pomiędzy ilością energii pobranej z sieci, a energią wyprodukowaną z własnej instalacji fotowoltaicznej – od ilości energii wyprodukowanej we własnej instalacji odejmuje się ilość energii zakupionej z sieci.

Co to jest i jak działa Netmetering

fot.: De Dietrich – właściciele mikroinstalacji o mocy do 10 kW za 1 kWh „zielonej energii” oddanej do sieci będą mogli odebrać z niej 0,8 kilowatogodziny (80% zmagazynowanej energii) za darmo

Jak dobrać moc instalacji fotowoltaicznej dla domu

Przy projektowaniu instalacji fotowoltaicznej do domu jednorodzinnego należy kierować się zasadą, że rzadko większość urządzeń pochłaniających najwięcej prądu działa jednocześnie. Dlatego wymiarowanie instalacji należy przeprowadzić rozsądnie. Tak by jej zakup nie był zbyt drogi, a zabudowa nie zajmowała ogromnych połaci.

Dobór mocy systemu fotowoltaicznego zależy od rocznego zużycia prądu przez gospodarstwo domowe. W warunkach naszego położenia geograficznego przyjmuje się, że z 1 kW mocy zainstalowanej instalacji jesteśmy w stanie uzyskać od 950 kWh do 1050 kWh energii elektrycznej na rok. Zakładając, że statystyczna rodzina Kowalskich zużywa ok. 3 000 kWh rocznie można uznać, że optymalna wielkość instalacji fotowoltaicznej to 3 do 5 kW zainstalowanej mocy.

Zakładając, że zdecydujemy się na instalację 3 kW w postaci 10 paneli o mocy 300 W a każdy z nich ma wymiar 1×1,7 m to na dachu potrzebna będzie nam powierzchnia ok. 18 m².

Układ fotowoltaiczny – koszt inwestycyjny

Na koszty związane z instalacją fotowoltaiczną składają się:

  • przygotowanie projektu instalacji – to od tego powinniśmy zacząć, trzeba jednka pamiętać, że to pierwszy i najmniejszy koszt w procesie realizacji tego typu instalacji
  • kupno fotoogniw – to najdroższy element instalacji, jego wartość zależy od wielkości systemu, producenta oraz technologii w jakiej wyprodukowano dane panele
  • zakup systemu montażowego i osprzętu elektrycznego – najwięcej kosztuje inwerter odpowiedzialny za dostosowanie parametrów prądu do domowej instalacji elektrycznej, tańsze są konstrukcje mocujące oraz przewody
  • montaż – usługa instalacji całego systemu pochłonie kolejną część budżetu
     

Przeciętna instalacja fotowoltaiczna o mocy szczytowej 5 kW to wydatek ok. 30 tys zł. w przeliczeniu na 1 kW wychodzi zatem 6 tys zł. Jednak w praktyce zmniejszając moc instalacja rośnie koszt 1 kW (np. 3 kW kosztuje ok. 21 tys). Trzeba jednak pamiętać, że choć koszt jednostkowy (na kilowat mocy) jest mniejszy, to montaż paneli o większej mocy jest nieopłacalny. Duże nadwyżki wydłużają czas zwrotu nakładów, bo energia sprzedawana jest do zakładu energetycznego po mniejszej cenie niż kupowana. Taniej wychodzą również instalacje montowane na dachu (koszt jedynie łączników i haków montażowych) niż na osobnych konstrukcjach (muszą spełniać wymagania co do stabilności, wysokości itp.).

Na przestrzeni 25 lat użytkowania szacuje się, że panele fotowoltaiczne osiągają sprawność od 95% w okresie zaraz po montażu do ok. 80% na koniec okresu gwarancyjnego (najczęściej jest to 25 lat)

Na czym można zaoszczędzić?

Monując jakąkolwiek instalację w domu zawsze pamiętajmy, że oszczędności można szukać jedynie na technologii, a nie jakości komponentów. W przypadku fotowoltaiki znaczne obniżenie kosztów montażu może przynieść nam wybór paneli zintegrowanych z dachem.

Droga energia – szybszy zwrot inwestycji

Jednego można być pewnym – ceny energii elektrycznej będą rosły. A to sprawi, że zwrot inwestycji w kolektory fotowoltaiczne będzie coraz szybszy. Nawet przy założeniu, że nigdy nie będziemy w stanie wykorzystać 100% energii, którą wytworzy nasza instalacja.

Jak obliczyć czas zwrotu inwestycji – jak zawsze w takich przypadkach należy posłużyć się wzorcem (każda instalacja będzie się różnić od tego przykładu):

  • 1 kWh energii to 0,6 zł
  • instalacja fotowoltaiczna o mocy 4 kW daje prąd o wartości 2200 zł rocznie
  • instalacja 4 kW kosztuje inwestora 30 tys zł
  • przy takiej cenie na zwrot inwestycji trzeba czekać prawie 14 lat (przy założeniu wzrostu cen za energię elektryczną okres ten będzie się skracał)

Im więcej energii elektrycznej konsumuje gospodarstwo domowe, tym szybciej zwróci się inwestycja w panele fotowoltaiczne!

Uzyskana energia z paneli fotowoltaicznych może być wykorzystana do zasilania urządzeń gospodarstwa domowego: lodówka, pralka, zmywarka. Można też zdecydować się na elektryczny pojemnościowy podgrzewacz wody, który zapewni dostęp do ciepłej wody w domu oraz system grzewczy z kotłem elektrycznym. Darmowa energia może jednak zostać zużyta w ciągu dnia, gdy natężenie promieniowania słonecznego jest największe.

Zarobić na fotowoltaice

Koszty instalacji fotowoltaicznej dla sporej grupy inwestorów mogą być zaporą. Do tego dochodzi okres zwrotu inwestycji liczony w latach…. Jak zatem można zarobić na te inwestycji? Znaczną pomocą mogą okazać się tu dopłaty do inwestycji w odnawialne źródła energii. Współfinansowanie instalacji to szybszy zwrot nakładu oraz możliwość odsprzedaży energii z zyskiem.

Starając się o taką pomoc warto odwiedzić strony internetowe lokalnych oddziałów WFOŚiGW, które często oferują najbardziej korzystne warunki dofinansowania. Preferencyjne kredyty na panele słoneczne można też zaciągnąć w Banku Ochrony Środowiska (warunki z podziałem na poszczególne województwa). Raty kredytu spłacane są zyskami z instalacji fotowoltaicznej.

Korzyści z systemu fotowoltaicznego mogą być znacznie szersze – najlepszym tego przykładem są domowe stacje ładowania samochodów. Nie ma co ukrywać, że pojazdy elektryczne są koniecznością rynku motoryzacyjnego i warto inwestować w te technologie, zwłaszcza w połączeniu z instalacją fotowoltaiczną.

Artykuł na podstawie materiałów z www.instalacjebudowlane.pl