Odnawialne Źródła Energii stają się coraz bardziej popularną alternatywą dla mediów dostarczanych z sieci. To nie tylko oszczędność finansowa i dbałość o środowisko, ale przede wszystkim możliwość uniezależnienia się od rosnących cen paliw i energii. Szczególnie dużym zainteresowaniem cieszy się fotowoltaika. Dowiedz się, jakie elementy składowe instalacji fotowoltaicznej musisz uwzględnić, aby móc cieszyć się darmowym prądem!
Instalacja fotowoltaiczna – co to jest i jak działa?
Fotowoltaika to technologia, która pozwala na wytwarzanie prądu z promieniowania słonecznego. Im więcej fotonów pada na aktywną część ogniwa, tym więcej energii elektrycznej powstaje. Początkowo jest to prąd stały, ale po przejściu przez falownik zmienia się w prąd przemienny, czyli taki z jakiego na co dzień korzystasz w domu.
Systemy fotowoltaiczne cechuje duża elastyczność. Poszczególne podzespoły instalacji PV mogą być montowane w różnych miejscach (zwłaszcza panele!), więc łatwo dopasujesz ją do swoich możliwości gruntowych. Pamiętaj, że wbrew obiegowej opinii fotowoltaika może występować nie tylko na dachu, ale też na gruncie, a nawet na balkonie.
Energia elektryczna wykorzystywana jest na bieżąco w ramach tzw. autokonsumpcji. (zazwyczaj pożytkujesz około 20-30% produkowanego prądu). Nadwyżki wyprodukowanej energii trafiają do sieci, skąd możesz je odebrać w terminie 1 roku w okresie zwiększonego zapotrzebowania. W praktyce najwięcej prądu powstaje w godzinach okołopołudniowych, kiedy nasłonecznienie paneli jest największe. W godzinach popołudniowych i wieczornych efektywność systemu spada, a Ty czerpiesz z oddanych zapasów.
Fotowoltaika dla konsumentów opiera się o tzw. system prosumencki. Polega on na tym, że niewykorzystaną część wyprodukowanego prądu operator przechowuje w sieci centralnej i oddaje do Twojej dyspozycji po potrąceniu prowizji. Z każdej kilowatogodziny pobierane jest 20 lub 30% w zależności od całkowitej mocy instalacji, w ramach „opłaty” za przechowywanie energii.
Jeżeli nie chcesz płacić prowizji, możesz spróbować zwiększyć autokonsumpcję (np. poprzez montaż dodatkowych urządzeń, jak stacja ładowania samochodu elektrycznego) lub zakup magazynu energii, w którym przechowasz nadmiar prądu.
Z czego składa się instalacja fotowoltaiczna?
Podstawowe elementy instalacji fotowoltaicznej obejmują:
- panele fotowoltaiczne,
- inwerter (falownik),
- konstrukcję wsporczą,
- kable i połączenia,
- licznik dwukierunkowy.
Budowa instalacji fotowoltaicznej może mieć charakter on-grid (jeżeli jest podłączona do sieci), off-grid (kiedy bazuje na magazynach energii) lub hybrydowy (łączy dwa, klasyczne rozwiązania).
Do czego służą poszczególne elementy instalacji fotowoltaicznej?
Inwerter
Zadaniem falownika jest przekształcanie prądu stałego w przemienny. Poszczególne modele różnią się między sobą m.in. zakresem temperatur pracy i szybkością działania. Większość modeli falowników potrafi też monitorować na bieżąco pracę instalacji oraz wyszukiwać automatycznie MPP, czyli punkt maksymalnej mocy (w celu optymalizacji działania paneli).
Specyficznym rodzajem falowników są inwertery wyspowe, które nie mogą wysyłać energii do operatora, ale są przystosowane do współpracy z magazynem energii.
Konstrukcja wsporcza
Konstrukcja nośna paneli PV to nic innego jak specjalnie zaprojektowane, aluminiowe ramy lub stelaże, które zapewniają stabilność i sprawiają, że ogniwa są odpowiednio wyeksponowane na promieniowanie słoneczne. W zależności od miejsca montażu paneli konstrukcja wsporcza będzie wyglądała nieco inaczej.
Na dachach ukośnych montuje się ramy płaskie, przymocowywane bezpośrednio do więźby dachowej. Na pokryciach dachowych płaskich lub bardzo delikatnie pochylonych lepiej sprawdzają się konsole montażowe. W tym przypadku ramy aluminiowe dociąża się u dołu cegłami lub bloczkami betonowymi.
Jeżeli nie masz możliwości dachowej instalacji PV, panele fotowoltaiczne mogą być też zamontowane na naziemnej konstrukcji wsporczej. W tym przypadku należy je zainstalować na odkrytym i płaskim terenie, który umożliwia odpowiednią orientację fotoogniw. Musisz jednak uważać na montaż instalacji w piaszczystej glebie. Taki grunt może łatwo zdestabilizować konstrukcję.
Kable i połączenia
Nie wszystkie przewody będą odpowiednie do zastosowania z modułami fotowoltaicznymi. Przy wyborze zwracaj szczególną uwagę na takie parametry techniczne, jak:
- odporność na wysokie i niskie temperatury (przy samych panelach temperatura potrafi wahać się od -40 do nawet +110°C),
- elastyczność (zaleca się stosowanie kabli o stopniu giętkości równym 5 – przeznaczone do odbiorników ruchomych lub przenośnych),
- wytrzymałość na stałe i duże obciążenia (ważne, aby przewody spełniały normę EN 60216, która określa warunki starzenia się i ciepłoodporności materiałów elektroizolacyjnych),
- wodoodporność (najczęściej spotkasz się z kablami spełniającymi normę IP67 lub 68, czyli zabezpieczonymi przed odpowiednio krótkotrwałym i długotrwałym zanurzeniem),
- bezpieczeństwo pożarowe (kable fotowoltaiczne nie mogą stwarzać zagrożenia w przypadku rozprzestrzeniania się ognia, nie wydzielają trujących związków halogenowych).
Dobierając złącza do kabli, należy ocenić je w podobny sposób jak same przewody. Podobnie jak one, będą wyeksponowane na działanie wilgoci, zmiennej temperatury i obciążenia elektrycznego.
Licznik dwukierunkowy
Licznik dwukierunkowy monitoruje dwa kierunki przepływu prądu:
- od sieci do użytkownika,
- od użytkownika do sieci.
Dzięki temu operator wie, jak obliczyć rachunek za prąd, ale jednocześnie dysponuje informacjami o ilości energii, jaką może odebrać prosument. Dane na wyświetlaczu licznika dwukierunkowego szyfrowane są za pomocą tzw. kodów OBIS. Przy odrobinie wprawy możesz je łatwo odczytać i samemu ocenić najważniejsze parametry.
Na szczęście nie musisz kupować samodzielnie kupować i montować licznika. Robi to za Ciebie operator. Wystarczy, że poinformujesz go o planowaniu podłączenia instalacji fotowoltaicznej (ustawowy termin na wymianę licznika to 30 dni).
Z czego składa się panel fotowoltaiczny?
Wszystkie elementy instalacji fotowoltaicznej byłyby bezużyteczne, gdyby nie panele fotowoltaiczne. To od nich wszystko się zaczyna, dlatego warto wiedzieć, z czego składają się fotoogniwa.
- Do budowy paneli fotowoltaicznych najczęściej wykorzystuje się krzem (niekiedy łączony z germanem i selenem dla zapewnienia jak największej ilości elektronów walencyjnych – to dzięki nim efekt fotowoltaiczny zachodzi efektywnie).
- Sam panel wyglądem przypomina dużą płytkę. Jej górna warstwa to elektroda ujemna (typu „n”) pokryta powłoką antyrefleksyjną dla wzmocnienia efektu. Dolna warstwa to elektroda dodatnia (typu „n”). Obie elektrody są oddzielone od siebie złączem półprzewodnikowym „p-n”.
- Niekiedy możesz spotkać też fotoogniwa w technologii PERC (ang. Passivated Emitter and Rear Cell). W tym rodzaju paneli na spodniej warstwie umieszczony jest dielektryk, który działa na zasadzie lustra. Docierające do niego promienie słoneczne, które nie wywołały efektu fotowoltaicznego, odbijają się i mają szansę zareagować z warstwą krzemu ponownie.
Czy możesz rozbudować zestaw instalacji fotowoltaicznej?
Raz zaprojektowany system fotowoltaiczny może zostać zmodyfikowany, jeżeli pojawi się taka potrzeba. Są to zazwyczaj dosyć kosztowne inwestycje, dlatego warto je dobrze przemyśleć, ale w dalszej perspektywie mogą okazać się korzystne.
Jakie zmiany możesz przewidzieć w instalacji?
Mikroinwertery
Zamiast jednego dużego falownika możesz zamontować tzw. mikroinwertery. Działają one na takiej samej zasadzie, ale każdy mikrofalownik obsługuje jeden lub dwa moduły fotowoltaiczne. To dobry wybór, jeżeli w przyszłości planujesz rozbudowę instalacji – z mikroinwerterami jest to znacznie prostsze.
Takie rozwiązanie nie nakłada też minimalnych wymagań, jeżeli chodzi o moc instalacji (takie ograniczenie występuje przy zwykłym falowniku).
Każdy mikroinwerter ma też własny MPPT, który indywidualnie dobiera moc panelu. Pozwala to częściowo zniwelować problem zacienionej przestrzeni.
Magazyny energii
Instalację off-grid oraz hybrydową możesz też połączyć z magazynem energii. Ta technologia działa jak akumulator, w którym przechowujesz nadwyżki wytworzonego prądu. Dzięki temu nie musisz oddawać ich do sieci i odbierać z potrąceniem prowizji.
Magazyny energii to nadal dosyć drogie rozwiązanie, ale ich ceny szybko spadają. Warto wybierać modele renomowanych producentów jak Fronius, Tesla, LG Chem czy Axitec.
Budowa instalacji fotowoltaicznej pozornie wydaje się prosta, ale łatwo o błąd w doborze jej elementów. Choć dla domowego budżetu to często spory wydatek, warto inwestować w komponenty pochodzące od znanych firm. Zazwyczaj jasno i precyzyjnie podają one parametry techniczne poszczególnych podzespołów oraz warunki gwarancji.
Opłaca się też inwestować w sprawdzone firmy instalacyjne, które mają wieloletnie doświadczenie w montażu technologii OZE.
Pamiętaj, że w przypadku każdej instalacji PV możesz ubiegać się o dofinansowanie w ramach jednego z obowiązujących programów rządowych lub samorządowych.
Przekonaj się, że darmowy prąd z energii słonecznej to przyszłość, w którą warto zainwestować!
