Instalacje fotowoltaiczne przez ostatnie lata bardzo się upowszechniły. Nic w tym dziwnego, gdyż dzięki nim można sporo zaoszczędzić i w pewnym stopniu uniezależnić się od dostaw prądu z sieci. Jednak żeby całość działała prawidłowo trzeba znać podstawowe zasady jej funkcjonowania oraz doboru komponentów.
Do założenia instalacji PV może nas skłonić kilka czynników. Prawdopodobnie najczęściej chodzi po prostu o obniżenie rachunków za prąd. To racjonalne podejście, gdyż jest to najdroższy z nośników energii. Dlatego nawet niezbyt wielkie zużycie energii elektrycznej wyraźnie odbija się na domowym budżecie. Tym bardziej zaś, jeżeli mamy lub planujemy założyć urządzenia zużywające dużo prądu - kocioł elektryczny, pompę ciepła, klimatyzatory, czy choćby kuchenkę elektryczną.
Jednak nawet, jeżeli nie zużywamy szczególnie dużo energii elektrycznej, to obawiamy się, że jej ceny będą szybko rosnąć - a wraz z cenami wzrosną rachunki. Trzeba przyznać, że są to obawy jak najbardziej uzasadnione. W 2022 r. cena w najpopularniejszej całodobowej taryfie G11 wynosiła ok. 0,75 zł/kWh, natomiast zgodnie z nowymi taryfami na 2023 r. ma wynosić ok. 1,30 zł/kWh. To największa podwyżka od lat i prawdopodobnie nie ostatnia.
Posiadanie mikroinstalacji w pewnym stopniu uniezależnia nas od sieci. Im więcej z tego co wytworzyliśmy zużyjemy na miejscu, tym lepiej. Im większy jest poziom tzw. autokonsumpcji energii, tym mniej obchodzą nas zmiany cen prądu, zasady rozliczania za energię oddaną do sieci itp. Trzeba jednak od razu uprzedzić, że całkowite uniezależnienie się od prądu z sieci jest mało realne. Przede wszystkim ze względu na nasz klimat, w którym nasłonecznienie jest bardzo słabe w sezonie jesienno-zimowym.
Uniezależnienie się od dostaw prądu ma też drugi aspekt. Jeżeli zainstalujemy falownik hybrydowy oraz magazyn energii (akumulatory), to będziemy mogli korzystać z rezerwowego zasilania nawet w przypadku długotrwałej awarii sieci. Z zastrzeżeniem jednak, że z racji ograniczonej pojemności akumulatorów nie będzie pełne zasilanie całego budynku. Musimy wybrać najważniejsze urządzenia i tylko im zapewnić zasilanie.
Jakiej mocy potrzebujemy?
To jaka powinna być moc instalacji PV, zależy przede wszystkim od tego, jak duże jest nasze roczne zużycie energii elektrycznej. W przybliżeniu możemy przyjąć, że 1 kW mocy zainstalowanej paneli zapewnia 1000 kWh energii w ciągu roku.
Jednak w małych instalacjach PV jest zwykle tak, że w skali roku większość wyprodukowanej energii - nawet 75% - trafia do sieci, a następnie jest z niej odbierana. Natomiast system rozliczania za energię skonstruowano w ten sposób, aby umożliwiał on oszczędzanie, niejako wyzerowanie własnego rachunku za prąd, ale już nie zarabianie dzięki sprzedaży nadwyżek do sieci. Tak naprawdę dotyczy to zarówno starego systemu, czyli Net-meteringu, jak i nowego - Net-billingu. Wprawdzie w nowym wariancie niewykorzystana nadwyżka nie przepada nam całkowicie, ale otrzymujemy tylko drobny ułamek jej rynkowej wartości.
Żeby prawidłowo oszacować pożądaną moc instalacji musimy wiedzieć jak duże jest roczne zużycie energii. (fot. Fronius)
Optymalny byłby więc układ przekazujący do sieci dokładnie tyle prądu, aby jego cena odkupu w pełni równoważyła nasz rachunek. Kłopot w tym, że cena za jaka oddajemy prąd jest zmienna. Generalnie jednak jest i będzie niższa od ceny, którą sami płacimy. Dlatego powszechną praktyką jest pewne przewymiarowanie instalacji. Jeżeli zużywamy rocznie np. 6000 kWh, to zakładamy panele o mocy 7-8 kWp, tak aby dostarczały rocznie 7000-8000 kWh.
Ile miejsca trzeba przeznaczyć na ułożenie paneli PV?
W domowych instalacjach PV panele zajmują najczęściej od 20 do nawet kilkudziesięciu metrów kwadratowych. Wynika to nie tylko ze znacznego zróżnicowania mocy takich układów - najczęściej od 4 do 10 kW - ale również z odmiennej charakterystyki samych paneli. Orientacyjnie można przyjąć, że panele o łącznej mocy 5 kW zajmą 30 m2. Zależnie od sprawności ogniw, grubości ramek paneli, wymaganych odstępów montażowych będzie to nieco mniej lub więcej. Przy czym wymiary pojedynczych paneli oraz ich liczba mogą się znacznie różnić.
Typowa szerokość wynosi ok. 1 m. Natomiast długość to najczęściej od 1,7 do 2,0 m. Ale właśnie ten drugi wymiar zwykle się zmienia, gdyż przy zachowaniu mniej więcej tej samej szerokości, jeden panel zawiera od 48 do 72 sztuk ogniw. Oczywiście, spotyka się też wersje nietypowe.
W zasadzie wymiary panelu są cechą drugorzędną. Jednak te mniejsze łatwiej jest ułożyć, gdy dach ma skomplikowany kształt, znajdują się na nim okna dachowe itp.
Można przyjąć, że roczne zapotrzebowanie na energię wyniesie w średniej wielkości domu 3000-4000 kWh, przy założeniu że nie ogrzewamy go pompą ciepła lub kotłem elektrycznym i nie mamy klimatyzacji. Jeżeli zaś wykorzystujemy do ogrzewania pompę ciepła to zużycie wzrośnie do 8000-10 000 kWh. Są to jednak wartości wyłącznie orientacyjne. Margines błędu jest bardzo duży, gdyż zapotrzebowanie na energię zależy nie tylko od wielkości i standardu technicznego domu, ale także od liczby mieszkańców oraz ich nawyków i upodobań.
Dlatego najlepszy sposób sprawdzenia, jak duże jest roczne zużycie energii, to sięgniecie po rachunki. Przy czym sprawdzamy stan licznika, a nie kwoty opłat. Te drugie mogą się przecież zmieniać w zależności od wielu innych czynników. Na rachunku znajdziemy też prawdopodobnie informacje o zużyciu energii w 2021 r. Dane o zużyciu udostępniają również dostawcy energii za pośrednictwem Biur Obsługi Klienta.
Co jednak mają zrobić ci, którzy są jeszcze w trakcie budowy lub niedawno ją zakończyli? Kierowanie się wskazaniami licznika ze starego mieszkania lub domu może być pomocne, ale potencjalnie jest obarczone bardzo dużym błędem, wynikającym z odmiennego wyposażenia i wielkości nowego budynku.
Jeżeli korzystamy z ogrzewania elektrycznego, pompy ciepła lub klimatyzacji, to zużycie prądu może być nawet ponad dwukrotnie wyższe, niż typowe. Zakładając instalację PV dużo zaoszczędzimy. (fot. Elterm)
Jakie znaczenie ma moc pojedynczych paneli?
Moc oferowanych obecnie paneli wynosi od ok. 300 do 600 W. Przede wszystkim trzeba zwrócić uwagę na to czy większa moc panelu nie wynika po prostu z jego większej powierzchni. Jednak nawet panel o tej samej powierzchni, ale o większej mocy, czyli zbudowane z ogniw o wyższej sprawności, nie musi być wcale lepszym wyborem, niż model dysponujący mniejszą mocą jednostkową.
Wszystko dlatego, że jeżeli nie ogranicza nas ilość dostępnego miejsca, to nie ma przecież znaczenia, ile go ostatecznie zajmą panele o tej samej łącznej mocy. Pożytek z mniejszej lub większej powierzchniowo instalacji jest wówczas taki sam, czyli obie dostarczają tyle samo energii. Wówczas powinniśmy policzyć tylko, która z nich będzie w ostatecznym rachunku tańsza - po uwzględnieniu wszystkich akcesoriów, elementów systemu montażu, robocizny. Niekiedy, ale raczej w przypadku większych instalacji, operuje się nawet przelicznikiem ceny za 1 kW mocy zainstalowanej.
Jeżeli ogranicza nas dostępność miejsca, to musimy brać pod uwagę moc jednostkową i sprawność paneli. Gdy przestrzeni mamy dość, to ważna jest tylko ich łączna moc. (fot. Flexipower Group)
W jakich warunkach wyznacza się moc nominalną?
W dokumentacji paneli podaje się zwykle dwie wartości mocy nominalnej, wyznaczanej w różnych warunkach. Pierwsza - STC (Standard Test Conditions) - jest nieco wyższa. Przyjmuje się tu nasłonecznienie 1000 W/m2 oraz temperaturę panelu 25°C. Natomiast druga wartość mocy - NOCT (Normal Operating Cell Temperature) - jest niższa o ok. ¼, ale bliższa polskim warunkom klimatycznym. Mamy tu odpowiednio 800 w/m2, temperaturę paneli 20°C oraz uwzględnia się chłodzący je wiatr o prędkości 1 m/s. Praktycznie zawsze to wartość wyznaczoną w warunkach STC umieszcza się na tabliczce znamionowej.
Jakie są zasady dopłat do fotowoltaiki?
Od połowy grudnia 2022 r. zmieniono zasady programu "Mój Prąd", podnosząc wysokość dopłat do magazynów energii. Co ważne, ci którzy już otrzymali dopłatę, mogą wystąpić o jej zwiększenie, do wysokości obowiązującej obecnie.
Jeżeli zakładamy tylko podstawowy system - bez magazynu energii lub ciepła - to dopłata wynosi do 6000 zł i nie może przekroczyć 50% tzw. kosztów kwalifikowanych.
Rośnie do 7000 zł, jeżeli znajdzie się w nim:
magazyn energii o pojemności przynajmniej 2 kWh;
magazyn ciepła w postaci zasobnika c.w.u., lub zbiornika buforowego wody grzewczej, przy czym musi on być zasilany za pomocą grzałki, kotła elektrycznego lub pompy ciepła.
Co więcej na magazyn energii możemy otrzymać dotację do 16 000 zł(było 7500 zł), a na magazyn ciepła do 5000 zł. W obu przypadkach obowiązuje limit 50% kosztów kwalifikowanych. Jednak to nie wszystko, gdyż zakładając magazyn energii lub ciepła możemy jeszcze wnioskować o dofinansowanie do systemu zarządzania energią (w programie określa się go skrótami HEMS oraz EMS).
Nie zdefiniowano precyzyjnie co taki system ma zapewniać. Założenie jest takie, że będzie on kierował nadmiar energii do akumulatorów lub magazynu ciepła. Co bardzo ważne nie musi to być osobny układ, za równoważne uznaje się zainstalowanie falownika pozwalającego na takie zarządzanie energią. Tak naprawdę, jeżeli i tak chcemy kupić falownik pozwalający kierować nadmiar energii nie tylko do sieci, ale również do akumulatorów lub magazynu ciepła, to nawet jeżeli w tym momencie nie kupujemy jeszcze akumulatorów, to i tak warto kupić przynajmniej elektryczny podgrzewacz c.w.u.
W ten sposób odblokowujemy dodatkowo do:
1000 zł na podstawową instalację;
3000 zł na system zarządzania energią;
5000 zł na magazyn ciepła.
Z danych programu "Mój Prąd" wynika, że 95% wniosków dotyczy dofinansowania wyłącznie podstawowej instalacji PV. Natomiast na zakup magazynu energii decyduje się zaledwie 1% wnioskodawców. (fot. Flexipower Group)
Dlaczego potrzebny jest inwerter i jakie są ich rodzaje?
Panele przetwarzają energię słoneczną na prąd stały (DC), natomiast inwerter (falownik) zamienia go na prąd przemienny (AC), taki sam jak ten w sieci energetycznej. Teoretycznie więc z instalacji PV dałoby się korzystać bez falownika. Ale wówczas nie moglibyśmy zasilać z niej większości domowych urządzeń, ani przekazywać nadmiaru energii do sieci.
Można kupić kilka rodzajów falowników.
On-grid działa wyłącznie przy pełnej synchronizacji z siecią. W efekcie w razie jej awarii nie możemy korzystać z własnego prądu, gdyż falownik się wyłącza.
Off-grid umożliwia działanie wyłącznie bez połączenia z siecią. Nie jest więc od niej zależny, ale nie może też wysyłać nadmiaru prądu do sieci. Z takim falownikiem w praktyce musi współpracować magazyn energii. Inaczej większość z tej wytworzonej nie zostanie wykorzystana.
Hybrydowy może przesyłać energię do sieci, ale w razie jej wyłączenia działa dalej. Potrafi współpracować z magazynem energii. W zależności od ustawionego trybu pracy wykorzystuje nadmiar własnego prądu do jego doładowywania lub przekazuje nadprodukcję do sieci.
Mikroinwertery to falowniki o niewielkiej mocy, obsługujące jeden lub kilka paneli. Wykorzystując je możemy zbudować system, którego rozbudowa jest bardzo łatwa - po prostu dodajemy kolejne panele i mikroinwertery.
Inwerter hybrydowy ma największe możliwości. Współpracuje zarówno z siecią, jak i magazynem energii. (fot. Solplanet/Red Men)
Najpopularniejsze są modele O-grid, gdyż są też najtańsze. Największe możliwości daje jednak falownik hybrydowy. Łącząc go z magazynem energii możemy chociażby zbudować system zasilania rezerwowego, na wypadek awarii sieci. Co ważne, do wielu z nich można przyłączyć magazyn energii równie dobrze dopiero po jakimś czasie, albo stopniowo powiększać jego pojemność.
Czym są stringi i wejścia MPPT?
Bynajmniej nie chodzi tu o bieliznę. Mianem stringu określa się grupę połączonych szeregowo paneli. Wówczas ich moce się sumują, napięcie rośnie, lecz natężenie prądu pozostaje niskie, jak w pojedynczym panelu. Pod wieloma względami upraszcza to budowę instalacji, bowiem przewody i wejścia falownika obciążone są tylko w niewielkim stopniu. Wadą jest natomiast fakt, że spadek osiągów jednego panelu w szeregu powoduje taki sam efekt we wszystkich pozostałych. Jest to swoiste równanie w dół i może bardzo obniżyć uzysk energii w wyniku np. częściowego zacienienia zaledwie jednego panelu.
Natomiast układy MPPT umożliwiają osiągnięcie optymalnego tzw. punktu pracy paneli, tak aby pomimo zmieniającej się intensywności nasłonecznienia, dostarczały one jak najwięcej energii. Jeżeli wszystkie panele są tak samo wyeksponowane na słońce, np. znajdują się na jednej połaci dachu, to wystarczy jedno wejście MPPT. Jeżeli natomiast ich grupy wystawione są na różne strony świata, znacznie różni się kąt ich nachylenia, okresowo niektóre są zacienione to wówczas lepsze jest przyłączenie ich do osobnych wejść MPPT. Po prostu ustawienia falownika zostaną dopasowane do każdej z takich grup z osobna i uzysk energii będzie większy. Dlatego w większych i bardziej skomplikowanych systemach lepiej wybrać falownik z kilkoma wejściami MPPT.
Jakie są zasady Net-billingu?
Obecnie wszystkie nowe instalacje są już rozliczane zgodnie z zasadami tzw. Net-billingu. Polega on na tym, że każdy prosument-właściciel instalacji ma założone w systemie wirtualne konto. Gdy przekazuje do sieci energię to do konta dodaje mu się pewną sumę. Jest to wartość energii według średniej miesięcznej ceny giełdowej na tzw. rynku dnia następnego. Natomiast, gdy sam czerpie energię, z konta odejmuje mi się pieniądze, zgodnie ze stawką wynikającą z jego taryfy. Niestety, kupując prąd płaci zarówno za samą energię, jak i za jej przesył. Natomiast cena sprzedaży nie obejmuje opłat przesyłowych. Tak więc z założenia kupuje prąd wyraźnie drożej, niż sam go sprzedaje.
Zasadniczy kłopot z giełdowymi cenami energii polega na tym, że są one bardzo niestabilne. Na przykład w sierpniu 2022 r. sięgnęły ponad 1 zł/kWh. Jednak w październiku spadły do zaledwie 0,58 zł/kWh. Ostatnia dostępna cena (za grudzień 2022 r.), wynosiła zaś ok. 0,72 zł/kWh. Tak więc nie bardzo można przewidzieć, ile energii trzeba będzie przekazać do systemu, żeby wyzerować własny rachunek. Zaś w tej sytuacji trudno też określić optymalną wielkość systemu oraz choćby przybliżony czas zwrotu nakładów, poniesionych na wykonanie instalacji fotowoltaicznej.
Na czym polega Net-metering?
Do wiosny 2022 r. obowiązywał inny system rozliczeń nazywany Net-meteringiem. Był on prostszy, gdyż za każdą oddaną do sieci 1 kWh energii można było potem odebrać 0,8 kWh. W takim układzie wahania cen prądu nie były aż tak ważne, gdyż jeżeli cena rosła to i oszczędności rosły proporcjonalnie do niej. Każdy, kto swoją instalację przyłączył jeszcze na starych zasadach zachowuje prawo do rozliczania się w ten sposób przez 15 lat. Chociaż może z tego zrezygnować i przejść na nowy system. Żeby do tego zachęcić wprowadzono dla nich możliwość skorzystania z dodatkowych dotacji w ramach programu "Mój Prąd". Jednak w większości przypadków taka migracja nie będzie korzystna. Tym bardziej, że w odniesieniu do nowego systemu Net-billingu nie wprowadzono ustawowej gwarancji niezmienności jego zasad.
Człowiek wielu zawodów, instalator z powołania i życiowej pasji. Od kilkunastu lat związany z miesięcznikiem i portalem „Budujemy Dom”. W swojej pracy najbardziej lubi znajdywać proste i praktyczne rozwiązania skomplikowanych problemów. W szczególności propaguje racjonalne podejście do zużycia energii oraz zdrowy rozsądek we wszystkich tematach związanych z budownictwem.
W wolnych chwilach, o ile nie udoskonala czegoś we własnym domu i jego otoczeniu, uwielbia gotować albo przywracać świetność klasycznym rowerom.
1
