Technologie jeszcze do niedawna uznane za pionierskie (jak, instalacja fotowoltaiczna) i tym samym drogie lub użytkowane tylko w przemyśle kosmicznym lub militarnym, są coraz częściej przystosowywane do tańszej produkcji masowej i coraz częściej spotykamy je w każdym niemalże domu. Tym samym, są upraszczane tak, by zarówno instalacja, a potem obsługa i konserwacja, nie nastręczały większych kłopotów. Rzecz jasna, również montaż paneli fotowoltaicznych zyskuje coraz szersze grono sympatyków, także w naszej części kontynentu. Któż zresztą nie chciałby posiadać na własność „elektrownię” fotowoltaiczną o mocy zdolnej ogrzać wodę do użytku bieżącego, a być może i wodę w obiegu centralnego ogrzewania? Niełatwo jednak jest dobrać odpowiednią moc instalacji, czyli połączyć takie współczynniki jak: kWh energii elektrycznej zużytej, ilość energii potencjalnie produkowanej przez instalację fotowoltaiczną i kilka innych. O prawidłowym samodzielnym montażu instalacji fotowoltaicznej, nie wspominając.
Skąd bierze się popularność instalacji PV. Czyli dlaczego chcemy instalację fotowoltaiczną na naszym dachu?
Dostępność instalacji pv na danym rynku krajowym jest oczywiście uzależniona od zainteresowania klientów, a ta w Polsce, rośnie z roku na rok. Na sukcesywne zwiększanie popytu, mają wpływ dwa czynniki. Po pierwsze, coraz większa rzesza posiadaczy domów jednorodzinnych, ma świadomość zachodzących zmian klimatycznych i wpływu na nie gospodarki energetycznej, opartej na węglu. Poza tym, niezwykłą zachętą jest dążenie do zaoszczędzenia choćby niewielkiej części średniej wielkości rachunków za prąd. Nie musimy być zresztą znawcami rynku energetycznego, by zauważyć, jak od wysokości rachunków za prąd, uzależnione są nasze budżety domowe. Pozorna dygresja: nie zapominajmy o tym, że rosnące – zwłaszcza w rozwiniętych krajach unijnych – zapotrzebowanie na energię elektryczną (tzw. roczne zużycie energii), wymusza poszukiwanie nowych źródeł energii. Ocenia się, iż zwykłe gospodarstwo domowe (2+2) w kraju unijnym zwiększyło konsumpcję energii elektrycznej na przestrzeni ostatnich 5 lat, aż o 28-35% rocznego zużycia. Pojawiły się, między innymi: nowe urządzenia medialne wymagające stałego ładowania, sprzęty AGD o większym stopniu komplikacji cyfrowej, a więc o zwiększonym zapotrzebowaniu na energię, a także rosnąca liczba rowerów, hulajnóg i samochodów elektrycznych.
Instalacja prądotwórcza dla domu, a najnowsze przepisy
Druga kwestia, którą trzeba wziąć pod uwagę, to zmieniające się i to w stopniu niemalże rewolucyjnym, przepisy wewnątrzwspólnotowe i krajowe. Ostatnie nowelizacje polskiej ustawy o OZE mają w zamyśle osiągnięcie 15% udziału OZE w ostatecznym krajowym bilansie zużycia energii brutto. W wielkim skrócie – ustawa, która pojawiła się już w maju 2015 r., otrzymała swą ostatnią nowelizacyjną odsłonę w lipcu 2019 r. Co dla naszych rozważań ważne, nowelizacja zapowiada większe wsparcie dla wytwarzania i oszczędzania pewnej ilości energii, na zasadach prosumenckich. Prosumentem, według definicji ustawowej stają się także małe i średnie podmioty gospodarcze, którzy posiadają panele fotowoltaiczne do 50 kW. Okres zwrotu inwestycji to mniej więcej 6-7 lat, przy założeniu, że zgodnie z literą ustawy będziemy ubiegać się o dotację.
Panele fotowoltaiczne i inne elementy systemu. Do czego właściwie służy i jak działa instalacja fotowoltaiczna?
Instalacja prądotwórcza, wykorzystująca panele fotowoltaiczne, nie jest niczym szczególnie skomplikowanym. To ogniwa fotowoltaiczne dokonują przekształcenia promieniowania słonecznego w energię elektryczną. Proces ten nazywamy efektem fotowoltaicznym, a uściślając, polega on na tym, iż w półprzewodnikach powstaje siła elektromotoryczna, czyli prąd stały. Same panele, to rzecz jasna niepełna instalacja. Niezbędny jest tzw. inwerter solarny (nazywany też falownikiem), który dokona zamiany prądu stałego na zmienny. Do pełnego kompletu potrzebny jest jeszcze licznik dwukierunkowy. Owa dwubiegunowość przeliczania energii elektrycznej, jest niezbędna, by system w naszym domu podał stan energii pobieranej z sieci publicznej oraz energii wyprodukowanej przez naszą małą elektrownię, czyli energii oddanej do sieci. Instalacja może także zostać doposażona w specjalny licznik z panelem ciekłokrystalicznym, który będzie nam przedstawiał dane (w postaci liczbowej i na wykresach) na temat produkcji i rocznego zużycia energii w ujęciu dobowym lub miesięcznym. Instalacji fotowoltaicznej z reguły nie instalujemy od strony najmniej nasłonecznionej, czyli od strony północnej. Dobrze jest też by, instalację pv, umieścić na dachu, w takim miejscu, gdzie nie będą ogniw ocieniały drzewa lub budynki sąsiadujące, tym samym zmniejszając moc naszej instalacji. Jeśli jednak uwarunkowania (np. budynki gospodarcze, silosy zbożowe, itp.) zmuszą nas do instalacji paneli np. od zachodu, kwp mocy instalacji musi być większa niż nominalna. Natomiast optymalny kąt nachylenia powierzchni paneli fotowoltaicznych, to 30-40 stopni.
Między systemem opustów, a zużyciem energii w gospodarstwie domowym
Wracając na chwilę do wzmiankowanej ustawy – definiuje ona podstawy tzw. systemu opustów (inaczej net-metering), polegającego na tym, iż sieć publiczna, do której jesteśmy podłączeni, odbiera od prąd przez nas wyprodukowany w nadwyżce. Możemy tę nadwyżkę „odebrać” z sieci publicznej w ciągu roku. Net-metering jest więc rozliczeniem polegającym na obliczeniu różnicy między energią wytworzoną w domowej instalacji, a ilością energii zakupionej w sieci publicznej. Przykładowo, instalacja o mocy 10 kW, gdy odda do sieci 1 kWh, będzie mogła potem odzyskać, odebrać 0 8 kWh, bez żadnych kosztów. Tak więc, najlepiej będzie wybrać instalację typu on-grid, czyli taką, która za pomocą zintegrowania z siecią publiczną da możność odsprzedaży nadwyżek energii.
Jak powinniśmy dobrać moc instalacji, biorąc pod uwagę zużycie energii w naszym domu?
Pamiętajmy, że niezależnie od tego jaka będzie moc paneli fotowoltaicznych, prawie nigdy nie zdarza się, by urządzenia domowe działały wszystkie jednocześnie, więc nie możemy zastosować tu zwykłego sumowania poboru tych urządzeń. Poza tym, dany dom i jego mieszkańcy mogą w wydatkowaniu energii i wysokości rachunków, różnić się od innego domu jednorodzinnego. Jeśli budujemy nowy dom i siłą rzeczy, nie posiadamy danych o wysokości rachunków, nie wahajmy się przed rozmową z fachowcami z firmy dostarczającej panele i cała instalację. Będą oni dysponować danymi, pozwalającymi w danym regionie Polski na realne oszacowanie rocznego zużycia energii elektrycznej, tak by optymalnie dobrać moc instalacji fotowoltaicznej. Wiedza też doskonale, jaka moc jest charakterystyczna dla danego typu paneli. Istnieją bowiem aspekty zużycia energii elektrycznej (np. subiektywny tryb życia), której nie weźmie pod uwagę, nawet najlepszy kalkulator przeliczania mocy paneli i produkcji energii. Statyczne roczne zużycie energii, nie zawsze bowiem można odnieść do – wydawałoby się – podobnych podmiotów domowych.
Na podstawie danych statystycznych opartych na obserwacjach zachowań konsumenckich w naszej części Unii Europejskiej i naszym poziomie zachowań społecznych, można stwierdzić, że rzadko kiedy statystyczna polska rodzina zużywa poniżej 1000 kWh, a przyjmuje się, że przeciętnie jest to w okolicach 3000 kWh w roku. Idąc dalej tym tropem rozważań, jeśli 1 kwp zainstalowanej mocy w naszej instalacji da nam rocznie około 950-1050 kWh energii, to będziemy potrzebować instalacji o mocy nominalnej 3-5 kW. W przypadku instalacji systemu paneli fotowoltaicznych o mocy znamionowej 3 kW, będziemy potrzebować – przykładowo – 10 paneli o wymiarach 1,7 na 1 metr, każdy o mocy 300 W. Panele zajmą wtedy powierzchnię (na dachu lub w ogrodzie, na specjalnych wysięgnikach) rzędu 17-18 m2. Z kolei, gdy przymierzamy się do ulokowania „mini-elektrowni” o mocy do 10kW – to przeznaczmy na to powierzchnię 45m2. Pamiętajmy także o tym, iż większość producentów sugeruje, że lepiej jest dobrać moc instalacji o nieco większym współczynniku, ponieważ pod koniec 25-letniego okresu gwarancyjnego, gdy producent daje rękojmie na sprawność paneli, tracą one około 20-25% swej efektywności wytwórczej i nieco mniej intensywnie produkują energię elektryczną.
