Instalacje fotowoltaiczne: system on-grid, off-grid czy hybrydowy?

Czym charakteryzuje się system on-grid?

On-grid wymaga ciągłego połączenia z siecią. W razie braku zasilania z niej wyłącza się również falownik. Nieco paradoksalnie, nie możemy wówczas korzystać z prądu z własnej mikroelektrowni, chociaż właśnie wtedy byłoby to najcenniejsze. Takie właśnie systemy buduje się najczęściej, bo są najtańsze. Tylko w tym trybie może działać większość dostępnych na rynku falowników. W praktyce także eksploatacja okazuje się najkorzystniejsza z ekonomicznego punktu widzenia. W praktyce bowiem w gospodarstwach domowych nawet ¾ wytworzonej energii nie jest nam potrzebne akurat w chwili jej powstania.

Najprościej jest móc przekazać ją wówczas do sieci, a odebrać zupełnie w innym okresie. Przypomnijmy, że może to nastąpić nawet kilka miesięcy później, jednak w zamian musimy oddać naszemu dostawcy energii 20% z tego co przekazujemy do sieci. Wbrew pozorom jest to i tak bardzo korzystny dla prosumenta układ. Nie musi on przecież kupować akumulatorów, przeznaczać na nie miejsca, czy wreszcie - wymieniać ich po kilku latach. Nie mówiąc już o tym, że żadnego akumulatora nie naładujemy przecież latem, żeby korzystać z nagromadzonej energii w zimie. Z praktycznego punktu widzenia takim właśnie ogromnym akumulatorem jest dla nas system energetyczny. Co ważne, bezobsługowym i bardzo efektywnym.

To od rodzaju falownika zależy czy system będzie mógł dostarczać nam prąd również w razie awarii sieci energetycznej. (fot. Nibe-Biawar)

Czym charakteryzuje się system off-grid?

Off-grid to z kolei układ działający całkowicie poza siecią, w ogóle do niej nie podłączony. Oznacza to pełną niezależność, ale także sporo problemów do rozwiązania. Przede wszystkim przed jego zbudowaniem powinniśmy dobrze się zastanowić czego właściwie oczekujemy.

Jakie urządzenia chcemy zasilać? Jaka będzie ich moc? Ile prądu zużyją w ciągu doby i jak duży będzie jego chwilowy pobór? Czy układ będzie musiał zapewnić prąd przez cały rok, czy może będzie używany tylko w sezonie wiosenno-letnim w domku letniskowym albo przyczepie kempingowej? Czy przewidujemy możliwość doładowania rozładowanych akumulatorów prądem z sieci? To ważne kwestie, które koniecznie powinniśmy przedyskutować z fachowcem. Od nich zależy bowiem wielkość i koszt całego układu.

Zmieniać się bowiem będzie:

• liczba i wymagana moc paneli PV;
• parametry inwertera, ewentualnie przetwornicy napięcia i regulatora ładowania akumulatorów (w pewnych sytuacjach przetwornica i regulator solarny może zastąpić drogi falownik);
• liczba, rodzaj i wymagana pojemność akumulatorów jako naszego magazynu energii.

Instalacja fotowoltaiczna przyłączona do sieci on-grid (fot. www.eko-technik.com.pl)

Instalacja autonomiczna off-grid (fot. www.eko-technik.com.pl)

Czym charakteryzuje się system hybrydowy w instalacji fotowoltaicznej?

Hybryda to system, który może zarówno współpracować z siecią, jak też ładować akumulatory oraz dostarczać energię bezpośrednio, kiedy prąd z sieci nie jest dostępny. Wymaga to jednak użycia specjalnego rodzaju falownika, a te są niestety droższe. Ponadto konieczne jest zabezpieczenie, tak aby prąd z własnej mikroelektrowni nie popłynął nie tylko do instalacji domowej, ale również do sieci, gdy ta jest wyłączona z powodu awarii. Groziłoby to przecież porażeniem prądem pracujących przy niej ludzi. Falowniki i układy hybrydowe dają więc największe możliwości, ale są przy tym najdroższe i najtrudniejsze w budowie. Koszty mocno podnosi konieczność zakupu akumulatorów.

Trzeba przy tym zdawać sobie sprawę, że naładowanie akumulatora, a potem czerpanie z niego energii też powoduje jej straty. I to większe niż te 20% zostawiane w sieci przez układy on-grid. Akumulatory trzeba więc traktować, przynajmniej w przypadku instalacji dla prosumentów, nie jako sposób na obniżenie kosztów eksploatacji, lecz jako element dający pewność zasilania. Innymi słowy, własne źródło prądu w razie awarii sieci.

Wiele osób zastanawia się czy nie dałoby się zbudować choćby niewielkiego systemu PV działającego niezależnie od sieci energetycznej. Najczęściej myślą o tym jako o formie zasilania awaryjnego, na wypadek przerw w dostawie energii. Wiele takich wątków pojawia się także na naszym forum internetowym forum.budujemydom.pl.

Wykonanie takiego układu jest możliwe, jednak jego prawidłowe skonfigurowanie jest bardzo trudnym zadaniem. Przede wszystkim musimy jasno określić co ma być zasilane, a więc z jakim poborem prądu będziemy mieć wówczas do czynienia. Co ciekawe, większość osób wymienia jako te niezbędne urządzenia komputer i telewizor, a lodówka, pompa obiegowa centralnego ogrzewania, zasilanie kotła gazowego, pompa studzienna pojawiają się niezwykle rzadko na liście.

To właśnie zależnie od zapotrzebowania na energię oraz na chwilowo pobieraną moc zależy dobór mocy przetwornicy/inwertera off-grid, pojemności akumulatorów oraz mocy zainstalowanej samych paneli. Po zbadaniu sprawy niejednokrotnie okazuje się, że właściwie system PV nie jest wcale potrzebny. Jeżeli układ ma służyć tylko do zasilania telewizora i komputera (razem do 200 W mocy), w razie przerw w dostawach energii trwających po kilka godzin to fotowoltaika w ogóle nie ma sensu. Lepiej kupić przetwornicę z funkcją ładowania akumulatorów, jeden lub dwa akumulatory i w efekcie mieć UPS o dużej pojemności. A jeszcze lepiej kupić samochodowy zasilacz do komputera. Wtedy unikniemy strat energii na przetwornicy. Niektóre telewizory także można zasilać zarówno napięciem sieciowym 230 V jak i prądem stałym z akumulatora 12 V.

Jarosław Antkiewicz
fot. otwierająca: Kratki Energy