Co zrobić, żeby jak najlepiej wykorzystywać własny prąd z PV?

Doświadczonemu fachowcowi znacznie łatwiej będzie ocenić nie tylko to ile prądu zużywamy, ale też kiedy się to odbywa, oraz czy można coś istotnego w tej charakterystyce zmienić.

Bez trudu zorientuje się on też jakie możliwości montażu systemu PV oferuje nasza działka. Chodzi o to ile i gdzie można umieścić paneli, na ile będą nasłonecznione, czy ta ekspozycja na słońce będzie taka sama dla wszystkich paneli.

Tak naprawdę to właśnie na tym najwcześniejszym etapie zapadają najważniejsze decyzje i to wówczas trzeba pomyśleć o optymalizacji całego systemu - zarówno pod względem technicznym, jak i finansowym. Bowiem budowę instalacji zawsze trzeba dopasować do konkretnej sytuacji.

1. Co chcemy zasilać?

Przy doborze wielkości i pozostałych parametrów instalacji PV trzeba wziąć pod uwagę nie tylko to ile prądu zużywamy. Bardzo ważne też, jakie urządzenia będziemy zasilać i kiedy one zwykle pracują. Szczególną uwagę trzeba poświęcić tym, które zużywają najwięcej prądu.

Mamy np. zasadniczą różnicę pomiędzy pompami ciepła oraz klimatyzatorami. Te pierwsze najwięcej energii potrzebują w chłodnych, zimowych miesiącach, kiedy uzysk energii z fotowoltaiki jest mały. Niemniej jednak, szczególnie w okresach przejściowych, czyli wiosną i jesienią, własny prąd z paneli może już z powodzeniem zasilać pompę.

Natomiast klimatyzatory to typowe urządzenia, których potrzebujemy latem, w okresie największego nasłonecznienia. Czyli w momencie, gdy prądu z PV mamy najwięcej. Trzeba jedynie zadbać o właściwe sterowanie klimatyzacją w ciągu doby. Jeżeli będzie uruchamiać się w środku dnia, zapobiegając przegrzaniu domu, a nie dopiero wieczorem, to chłodzenie będziemy mieć właściwie za darmo.

2. Jak dużą instalację zakładamy?

Wielkość instalacji PV trzeba dostosować przede wszystkim do rocznego zapotrzebowania domu na energię. Z bardzo dużym przybliżeniem przyjmuje się, że w średniej wielkości domu jednorodzinnym wynosi ono od 4000 do 6000 kWh, o ile nie korzystamy z elektrycznych urządzeń grzewczych (w tym pompy ciepła i elektrycznych podgrzewaczy wody), ani kuchenki elektrycznej. Jeżeli zaś prąd jest używany także do ogrzewania to zapotrzebowanie może być nawet wielokrotnie wyższe. Żeby wytworzyć w instalacji 1000 kWh prądu potrzebujemy ok. 1 kWp mocy zainstalowanej paneli. Jednak żeby wyznaczyć właściwą wielkość systemu PV musimy uwzględnić nie tylko to.

Drugi ważny czynnik to sposób rozliczania za energię. W starszym systemie opustów, nazywanym też Net-meteringiem mamy prawo pobrać z sieci 80% przekazanej do niej wcześniej nadwyżki energii. Nowy system Net-billingu, dotyczący instalacji PV przyłączonych do sieci od 1 kwietnia 2022 r. jest bardziej skomplikowany, bo ostatecznie nasz rachunek zostaje pomniejszony o wartość (nie ilość) energii, którą przekazaliśmy do sieci. Lecz wartość ta jest obliczana według giełdowych cen energii, bez uwzględnienia kosztów jej przesyłu.

Tak czy inaczej, w obu wariantach systemów rozliczeń, nie warto przesadzać z wielkością instalacji. Jeżeli bowiem w ciągu roku nie wykorzystamy przekazanych do sieci nadwyżek, to nam przepadną. Wprawdzie przy Net-billingu możemy odzyskać drobną część z tego, ale jest to symboliczna kwota.

Trzecia kwestia, którą powinniśmy wziąć pod uwagę, to jak się ma czas kiedy nasze urządzenia elektryczne pobierają prąd, do tego, kiedy uzyskujemy go najwięcej z paneli. Bardziej opłacalne może być pozyskiwanie mniejszej ilości prądu z PV, ale zużywanie go od razu na własne potrzeby, niż wytwarzanie większej ilości energii, którą w ponad 3/4 oddamy do sieci za niską stawkę. Trzeba przy tym wziąć pod uwagę nasz tryb życia. Jeżeli np. wszyscy domownicy wychodzą bardzo rano, ale za to już od wczesnego popołudnia dom tętni życiem, to umieszczenie paneli od zachodu może być najlepszym wyborem.

3. Jak ustawimy panele?

Mówimy tu o ustawieniu względem stron świata. Generalnie za najkorzystniejszą uznaje się ekspozycję wprost na południe. Daje ona największy uzysk energii w skali roku oraz średnio w ciągu doby.

Jednak trzeba tu od razu poczynić zastrzeżenie, że podstawowym warunkiem jest zawsze swobodny dostęp słońca, bez drzew, budynków, czy choćby kominów powodujących zacienienie. Cień to wróg paneli PV, dlatego jeżeli w jakimś miejscu nie da się go uniknąć, to lepiej poszukać innej lokalizacji. Choćby nawet kierunek geograficzny był mniej korzystny.

Zresztą odchylenia na zachód lub wschód od optymalnego kierunku południowego, a nawet wystawienia paneli np. wprost na zachód nie ma co się bać. Takie ustawienie może być nawet zabiegiem celowym. Jak najbardziej uzasadnionym, jeżeli zależy nam na zwiększeniu uzysku energii w określonych porach dnia. Natomiast skierowanie części paneli na zachód, zaś części na wschód da nam bardziej wyrównaną produkcję energii w ciągu całego dnia. Oczywiście, taki wariant wymaga przemyślanego połączenia paneli w tzw. stringi oraz falownika, który będzie w stanie oddzielnie obsługiwać takie dwie grupy. Ich odmienne nasłonecznienie wymaga przynajmniej 2 wejść MPPT.

4. Jak sterować domowymi urządzeniami?

Odpowiednio sterując czasem pracy domowych urządzeń elektrycznych właściciel mikroinstalacji PV może znacząco obniżyć rachunki. Po prostu, spożytkowanie własnego prądu na miejscu, już w momencie wytworzenia, jest korzystniejsze, niż oddawanie go do sieci. Wprowadzenie nowego sposobu rozliczania prosumentów jeszcze tę tendencję pogłębiło, chociaż nie jest tak niekorzystne, jak pierwotnie się obawiano.

Jednak, żeby w jak największym stopniu wykorzystywać prąd z mikroelektrowni słonecznej, trzeba uruchamiać możliwie wiele energochłonnych urządzeń w czasie, gdy ta pracuje najbardziej wydajnie. Zwykle oznacza to godziny w środku dnia, ewentualnie również popołudniowe.

Pierwszą, po prostu niezbędną rzeczą, jest zmiana mentalna. Przecież tak naprawdę nic nie stoi na przeszkodzie żeby zmywarką, pralka itp. były uruchamiane wcześniej, nie zaś dopiero wieczorem. Nie musimy nawet uruchamiać ich osobiście. Coraz więcej tego typu sprzętów ma programatory umożliwiające ustawienie startu o wybranej godzinie. Jednak nowoczesny sprzęt stwarza jeszcze lepsze możliwości. W ramach systemu domu inteligentnego, automatyka budynku może na bieżąco monitorować wydajność instalacji PV i w zależności od niej uruchamiać dowolne urządzenia.

5. Czy warto kupić magazyn energii?

Własny magazyn energii to kusząca perspektywa - zamiast oddawać prąd do sieci, gromadzimy go na miejscu, a potem czerpiemy, gdy staje się potrzebny. Jednak taka wizja jest tylko częściowo prawdziwa. Przede wszystkim dlatego, że domowe magazyny energii mają niewielką pojemność i są stosunkowo drogie. Najczęściej maja pojemność od 7 do 15 kWh, a trzeba wydać na nie przynajmniej 10 000 zł.

Mając domowy magazyn energii z założenia nie gromadzimy jej w ogromnej ilości, jako wielodniowy zapas. Bardziej chodzi o wyrównanie niedoborów pojawiających się w ciągu jednego cyklu dobowego. Czyli, np. energię zgromadzoną za dnia wykorzystujemy wieczorem i po zmroku. Na jakieś długie cykle pracy nie mamy co liczyć. Wymagałoby to potężnych nakładów na zakup wielu pojemnych akumulatorów oraz założenia wielu dodatkowych paneli. Przecież w instalacji musiałby powstawać nadmiar mocy wystarczający do ich naładowania.

Całkowicie nierealne jest zaś gromadzenie energii w takiej ilości, żeby nadmiar wytworzony latem można było wykorzystywać dopiero zimą na potrzeby urządzeń grzewczych. Dlatego podkreślmy - domowy magazyn energii ma z założenia pracować w cyklu dobowym. Wtedy jego zastosowanie ma sens.

Uruchamianie energochłonnych urządzeń w czasie, gdy panele dają najwięcej prądu, to najlepszy sposób żeby zwiększyć autokonsumpcję energii. Magazyn energii pełni tylko pomocniczą rolę.

6. Jak zabezpieczyć się na wypadek awarii sieci?

Typowa instalacja PV przestaje działać w momencie wyłączenia prądu w sieci. Wobec tego nie uzyskamy nic z własnej mikroelektrowni, choćby intensywnie świeciło słońce. Oczywiście, panele fizycznie są w stanie dalej wytwarzać prąd. jednak to falownik się wyłącza. Zwykle jest on bowiem przystosowany do pracy tylko przy pełnej synchronizacji napięcia z siecią. Wyłączenie naszej mikroelektrowni jest przy tym ważne ze względów bezpieczeństwa, gdyż uniemożliwia ewentualny przepływ prądu do sieci i np. porażenie ludzi pracujących przy naprawie linii.

Żeby móc korzystać z własnego prądu również w razie wyłączenia napięcia w sieci, potrzebujemy falownika hybrydowego. W praktyce konieczny będzie również przynajmniej niewielki magazyn energii. Trudno przecież wyobrazić sobie normalne funkcjonowanie jakichkolwiek urządzeń elektrycznych, w sytuacji, gdy zasilanie jest wprost uzależnione od chwilowej intensywności nasłonecznienia. Nawet mały magazyn energii będzie pełnił zaś rolę bufora, kompensującego te wahania.

W praktyce prądem z instalacji PV nie sposób zasilać wszystkich obwodów i urządzeń. Dlatego trzeba wybrać te o kluczowym znaczeniu i zasilać tylko je. Będzie to np. alarm, lodówka, pompa w studni, niektóre źródła światła. Najlepiej, jeżeli od razu w ramach tworzenia instalacji elektrycznej budynku wydzieli się dla nich osobne obwody.