Dlaczego fotowoltaika?
Choć energetyka oparta na paliwach kopalnych nadal ma się dobrze, to na szczęście dla klimatu i naszego zdrowia coraz częściej sięgamy po odnawialne źródła energii. Rewolucja stała się faktem.
W Polsce na razie uczestniczą w niej najchętniej właściciele domów jednorodzinnych. Obecnie boom przeżywa fotowoltaika. Na dachach pojawiają się panele słoneczne, a wiele domów jest projektowanych z uwzględnieniem najlepszych warunków pod ich montaż.
Trudno się dziwić – słońce to niewyczerpywalne źródło energii elektrycznej. Ceny prądu ze źródeł tradycyjnych stale rosną, a ceny urządzeń fotowoltaicznych spadają. Ich efektywność natomiast, dzięki rozwojowi technologii, poprawia się znacząco z roku na rok. I choć inwestycja nie jest tania, to zwraca się w ciągu paru lat. A przecież są programy niemałych dopłat do takich inwestycji!
Jak działa panel słoneczny?
Serce panelu słonecznego to ogniwo zbudowane z krzemu o wysokiej czystości. Powłoki krzemowych płyt to elektrody (półprzewodniki n i p), które mają przeciwstawne potencjały. Elektrony dążą do wyrównania tego potencjału, a więc tworzą wiązania w przestrzeni pomiędzy powłokami. Padające na elektrodę górną światło słoneczne powoduje rozbijanie wiązań, a to skutkuje przepływem elektronów. Po obu stronach płyty powstają odwrotnie naładowane pola elektryczne, a ich potencjał wzrasta. Zamykając obwód odbiornikiem, uzyskujemy przepływ prądu.
Problem jednak polega na tym, że wytworzone napięcie jest stałe, a w gniazdkach znajduje się napięcie przemienne. Żeby móc skorzystać z napięcia wytworzonego w panelu słonecznym, trzeba dostosować je do tego, które znajduje się w instalacji elektrycznej. Tym zajmuje się inwerter, zwany też falownikiem. Urządzenie to przekształca napięcie stałe w przemienne o odpowiedniej wartości i kształcie.
Prąd z fotowoltaiki
Wytworzony prąd płynie bezpośrednio do domowych urządzeń oraz (jeśli tak zdecydujemy) do sieci elektroenergetycznej. Warto rozróżnić dwa typy instalacji fotowoltaicznych: on grid – na sieć, oraz off grid – poza siecią, zwaną również instalacją wyspową. W pierwszym przypadku instalacja jest połączona z siecią elektroenergetyczną, a w drugim nie.
Prąd z fotowoltaiki, czyli instalacji pv, jest wykorzystywany w pierwszej kolejności, dopiero gdy jest go mało włącza się prąd sieciowy. Nadwyżka prądu ze słońca trafia do sieci, a zakład energetyczny rozlicza się z właścicielem paneli fotowoltaicznych na zasadzie net-meteringu.
Ile paneli fotowoltaicznych potrzebuję?
Przede wszystkim trzeba określić ile prądu zużywamy w domu ciągu roku. Od tego parametru będzie zależeć wielkość instalacji fotowoltaicznej i bezpośrednio okres zwrotu inwestycji – najczęściej, im większa instalacja tym szybciej się zwraca. Na podstawie rachunków elektrycznych za cały rok (biorąc pod uwagę system opustów) tak wyliczamy przybliżoną moc potrzebnej instalacji, by nie była ona ani za mała, ani przewymiarowana. Na tym etapie należy wziąć też pod uwagę możliwy wzrost zapotrzebowania (zmiana sposobu ogrzewania, zakup energochłonnych urządzeń).
Biorąc pod uwagę typowy dom jednorodzinny oraz instalację fotowoltaiczną o mocy do 10 kWp, wstępnego doboru można dokonać za pomocą prostych wskaźników, opierając się na ilości zużytej energii lub wysokości rachunków tj.:
- Każde 1 000 kWh energii elektrycznej zużytej rocznie przekłada się na około ok. 1,25 kWp mocy instalacji PV.
- Na każde wydane 100 zł na miesięcznym rachunku należy dobrać 2,5 kWp mocy instalacji.
To tylko ogólne założenia. Dla odpowiedniego doboru mocy do zużycia energii trzeba wykonać symulację uzysków w zależności od kąta nachylenia dachu do powierzchni terenu oraz odchylenia od południa.
Fotowoltaika – jak określić moc instalacji jeśli dopiero buduję dom?
W przypadku nowych budynków wielkość mocy trzeba oszacować na podstawie planowanego zużycia, a więc określić ilość i rodzaj urządzeń energochłonnych oraz liczbę domowników. Gdy podczas eksploatacji instalacja okaże się za mała, zawsze istnieje możliwość rozbudowy systemu np. z wykorzystaniem mikroinwerterów.
Czy fotowoltaika jest bezpieczna?
Planując inwestycję w panele fotowoltaiczne przede wszystkim musimy postawić na dobrą firmę projektowo – instalatorską. Jej inżynierowie powinni mieć certyfikaty wskazujące na zaliczone szkolenia. Ponieważ fotowoltaika staje się popularna, powstaje wiele firm, które chcą montować panele słoneczne. Niestety, tylko niektóre z nich opierają się na odpowiednio wykształconych i mających praktykę pracownikach. A doświadczenie jest bezcenne, bowiem jak w każdej dziedzinie związanej z budownictwem, może się okazać, że dopiero na budowie pojawią się nieprzewidziane sytuacje, z którymi tylko prawdziwi fachowcy sobie poradzą. Fachowców można rozpoznać już w czasie pierwszych rozmów – cierpliwie i rzeczowo odpowiedzą na wszystkie pytania (nie ma głupich pytań!) i rozwieją wątpliwości, będą też umieli odmówić jeśli warunki okażą się nieodpowiednie do montażu fotowoltaiki.
Prawidłowo zaprojektowana oraz zamontowana elektrownia fotowoltaiczna jest bezpieczna i nie musimy się jej obawiać. Nie ma tutaj, jak w kolektorach słonecznych, ryzyka przewymiarowania systemu. W przypadku kolektorów jest to niebezpieczne, ponieważ może prowadzić do gotowania się wody i uszkodzeń w całej instalacji. Przewymiarowaniem fotowoltaiki narażamy się po prostu na większe koszty inwestycyjne, a cały prąd którego nie będziemy wykorzystywać będzie wysyłany do sieci elektroenergetycznej. Co na koniec okresu rozliczeniowego będzie nam się wliczało do bilansu i obniży nasze rachunki za prąd!
tekst i grafy: EG