Ogniwa fotowoltaiczne

Instalacje fotowoltaiczne (PV) to systemy, które zamieniają energię promieniowania słonecznego na energię elektryczną, wykorzystując zjawisko fotoelektryczne zachodzące w materiałach półprzewodnikowych. Podstawowym z nich jest krzem - polikrystaliczny, monokrystaliczny lub amorficzny. Ogniowo fotowoltaiczne wytwarza prąd stały, aby więc go spożytkować w domu, konieczne jest zastosowanie inwertera (falownika) zmieniającego prąd stały na zmienny.

Instalacja fotowoltaiczna złożona z 24 paneli oznacza moc zainstalowaną ok. 6 kWp. O ile jednak nie planujemy korzystania z klimatyzatorów lub pomp ciepła, powinno wystarczyć 3–4 kWp. (fot. archiwum miesięcznika Budujemy Dom

Najczęściej zamontowana w domach jednorodzinnych instalacja fotowoltaiczna podłączona jest do systemu elektroenergetycznego (mówimy wtedy o instalacji "On-grid"). Przyłącze do sieci elektroenergetycznej należy wyposażyć w inteligentny licznik energii pobranej i oddanej do sieci, aby umożliwić rozliczenie z dystrybutorem energii elektrycznej. Dla właściciela instalacji fotowoltaicznej sieć elektroenergetyczna jest swoistego rodzaju akumulatorem niewykorzystanej w danym momencie energii elektrycznej, wyprodukowanej w instalacji. Wysłaną do sieci energię można bowiem odebrać w późniejszym czasie. Jedynym kosztem posiadacza instalacji PV jest strata części oddanej do sieci energii. Może on odebrać 80% przekazanej energii (w przypadku instalacji o mocy do 10 kW) lub 70% (w przypadku instalacji większej niż 10 kW, ale mniejszej niż 40 kW).

Panele fotowoltaiczne mogą też stanowić zupełnie odrębną instalację, nie przyłączoną do systemu elektroenergetycznego (mówimy wtedy o instalacji "Off-grid"). Wówczas poza inwerterem niezbędne są akumulatory do magazynowania energii w celu wykorzystywania jej później oraz urządzenia kontrolujące poziom naładowania tych akumulatorów.

Średnia żywotność ogniw fotowoltaicznych wynosi około 25 lat. Natomiast koszt instalacji o mocy 3 kW to ok. 20 000 zł, ale instalacja o mocy 10 kW kosztuje ok. 55 000 zł. Zaleca się, aby moc szczytowa instalacji fotowoltaicznej do domu jednorodzinnego nie przekraczała 5 kW. Układ o tej mocy zajmie ok. 33 m2 dachu. Aby określić właściwą wielkość instalacji fotowoltaicznej, musimy znać zużycia energii elektrycznej w domu. Stosunkowo łatwo jest to określić, jeśli już przez pewien czas (minimum rok) w nim mieszkamy. Wówczas możemy oprzeć się na rachunkach za energię elektryczną i na podstawie rocznego zużycia oraz lokalizacji budynku określić optymalną moc instalacji.

Natomiast jeśli stawiamy dom i od razu chcemy zamontować instalację fotowoltaiczną, to musimy skorzystać z danych statystycznych. Na przykład przyjmując, że 4-osobowa rodzina zużywa około 3600 kWh prądu, to zalecana jest instalacja o mocy 3,7 kWp. Szacunkowa powierzchnia dachu, potrzebna do montażu takiej instalacji, to około 24 m2. Przyjmując cenę energii elektrycznej na poziomie 0,65 zł za 1 kWh, w ciągu 25 lat możemy zaoszczędzić ok. 80 000 zł. Prosty okres zwrotu nakładów - przy założeniu, że cała wyprodukowana energia zostanie zużyta na własne potrzeby - wyniesie nieco ponad 10 lat. Natomiast instalacja off-grid dla naszej statystycznej rodziny i przykładowego domu, ze względu na konieczność magazynowania prądu, inny rodzaj inwertera oraz większą liczbę paneli, będzie droższa co najmniej o 50%.

W chwili obecnej wydaje się, że systemy off-grid nie mają ani ekonomicznego, ani technicznego uzasadnienia. Wyjątkiem są małe instalacje, zapewniające zasilanie awaryjne najważniejszych urządzeń na wypadek przerwy w zasilaniu sieciowym (automatyka kotła i pompa c.o., pompa studzienna, lodówka, minimum oświetlenia, napędy rolet zewnętrznych itp.).

Jeśli chcielibyśmy wykorzystywać energię elektryczną do ogrzewania naszego energooszczędnego domu i przygotowania ciepłej wody użytkowej, warto wtedy zamontować instalację fotowoltaiczną o mocy 10 kWp. Wówczas oszczędność zakupu energii elektrycznej w okresie 25 lat wyniesie około 170 000 zł.

dr Arkadiusz Węglarz