Fotowoltaika – wady i zalety instalacji PV

Jak działa fotowoltaika?

Moduły fotowoltaiczne wykorzystują promieniowanie słoneczne do produkcji energii elektrycznej.

Powstający w modułach prąd stały jest przekształcany przez falownik na prąd przemienny, który może być wykorzystany przez urządzenia w domu.

Energia z instalacji PV może zasilać między innymi:

• oświetlenie,
• sprzęt AGD,
• pompę ciepła,
• klimatyzację,
• kocioł elektryczny,
• ładowarkę samochodu,
• inne urządzenia elektryczne.

Jeżeli produkcja jest większa niż chwilowe zużycie, nadwyżka może zostać oddana do sieci lub skierowana do magazynu energii, jeśli instalacja jest w niego wyposażona.

Fotowoltaika

Fotowoltaika produkuje prąd, a nie ciepło

To podstawowa różnica pomiędzy fotowoltaiką a kolektorami słonecznymi.

Fotowoltaika produkuje energię elektryczną.

Kolektory słoneczne wykorzystują energię promieniowania do ogrzewania medium i przekazywania ciepła najczęściej do zasobnika c.w.u.

PV może pośrednio uczestniczyć w ogrzewaniu domu, jeżeli zasila urządzenie elektryczne takie jak:

• pompa ciepła,
• kocioł elektryczny.

Nie należy jednak określać samej fotowoltaiki jako systemu ogrzewania.

Największa zaleta: własna produkcja energii

Instalacja PV pozwala część energii zużywanej w domu wyprodukować na własnej nieruchomości.

Im większa część produkcji jest wykorzystywana bezpośrednio, tym mniejsza ilość energii musi zostać pobrana z sieci w tym samym czasie.

To właśnie dlatego jednym z najważniejszych pojęć przy fotowoltaice jest autokonsumpcja.

Czym jest autokonsumpcja?

Autokonsumpcja oznacza wykorzystanie energii w momencie, w którym instalacja ją produkuje.

Przykład:

W południe instalacja PV produkuje energię, a jednocześnie pracują:

• pompa ciepła,
• pralka,
• zmywarka,
• klimatyzacja.

Część ich zapotrzebowania może zostać pokryta bezpośrednio z bieżącej produkcji.

To korzystniejsze niż sytuacja, w której większość energii oddawana jest do sieci, a następnie energia jest pobierana w innym czasie według obowiązujących zasad rozliczeń.

Fotowoltaika działa również w pochmurne dni

Panele nie wymagają pełnego, bezchmurnego słońca, aby produkować energię.

W pochmurny dzień dociera jednak mniej promieniowania, dlatego produkcja jest zazwyczaj niższa.

Na uzysk wpływają:

• zachmurzenie,
• pora roku,
• kąt padania światła,
• temperatura modułów,
• zacienienie.

Nie należy więc przedstawiać PV jako systemu produkującego zawsze tę samą ilość energii.

Produkcja latem i zimą bardzo się różni

To jedna z najważniejszych cech fotowoltaiki.

Latem:

• dzień jest dłuższy,
• słońce znajduje się wyżej,
• produkcja jest zazwyczaj większa.

Zimą:

• dni są krótsze,
• słońce znajduje się niżej,
• występuje więcej dni o małym nasłonecznieniu.

Dlatego instalacja PV nie produkuje równomiernie przez cały rok.

Ma to szczególne znaczenie, jeśli energia ma zasilać pompę ciepła lub inne ogrzewanie elektryczne.

Czy fotowoltaika oznacza brak rachunków za prąd?

Nie.

Instalacja może istotnie ograniczyć ilość energii kupowanej z sieci, ale użytkownik nadal może ponosić między innymi:

• opłaty związane z siecią,
• koszty energii pobieranej poza godzinami produkcji,
• inne składniki rachunku.

Rzeczywisty efekt zależy od:

• wielkości instalacji,
• zużycia domu,
• autokonsumpcji,
• sposobu rozliczania energii.

Zaleta: możliwość współpracy z pompą ciepła

Pompa ciepła zużywa energię elektryczną.

Dlatego część jej pracy może być zasilana energią produkowaną przez fotowoltaikę.

Szczególnie korzystne może być:

• przygotowanie c.w.u. podczas produkcji PV,
• praca pompy w ciągu dnia,
• wykorzystanie bezwładności ogrzewania podłogowego.

Trzeba jednak pamiętać o sezonowym niedopasowaniu.

Najwięcej ciepła potrzebujemy zimą, kiedy PV produkuje najmniej.

Pompa ciepła z fotowoltaiką – jak działa takie połączenie i kiedy ma sens?

Zaleta: niska obsługowość

Instalacja fotowoltaiczna podczas normalnej pracy nie wymaga codziennej obsługi.

Nie trzeba:

• uzupełniać paliwa,
• uruchamiać instalacji ręcznie,
• usuwać produktów spalania.

System pracuje automatycznie.

Nie oznacza to jednak, że instalację można całkowicie ignorować.

Warto kontrolować:

• produkcję,
• komunikaty falownika,
• widoczne uszkodzenia,
• stan instalacji elektrycznej.

Zaleta: modułowa budowa

Instalacja składa się z modułów.

Pozwala to projektować systemy o różnej mocy w zależności od:

• zapotrzebowania,
• dostępnej powierzchni,
• budżetu.

Nie oznacza to jednak, że rozbudowa w przyszłości zawsze jest prosta.

Trzeba uwzględnić między innymi:

• możliwości falownika,
• układ stringów,
• parametry elektryczne,
• dostępność kompatybilnych urządzeń.

Jeżeli rozbudowa jest planowana, warto uwzględnić ją już na etapie projektu.

Zaleta: możliwość wykorzystania niewykorzystanej powierzchni dachu

Dach domu może stać się miejscem produkcji energii.

Najlepsze warunki daje powierzchnia:

• dobrze nasłoneczniona,
• bez dużego zacienienia,
• o odpowiedniej konstrukcji,
• umożliwiająca prawidłowy montaż.

PV może być również montowana na:

• gruncie,
• garażu,
• budynku gospodarczym.

Nie każdy dach musi być najlepszym miejscem dla modułów.

Wada: wysoki koszt początkowy

Fotowoltaika wymaga wydatku inwestycyjnego.

Na cenę wpływają:

• moduły,
• falownik,
• konstrukcja,
• zabezpieczenia,
• przewody,
• montaż,
• ewentualne dodatkowe prace elektryczne.

Dlatego nie należy analizować PV wyłącznie jako sposobu „oszczędzania”.

Najpierw trzeba ponieść koszt instalacji.

Wada: efekt zależy od profilu zużycia

Dwa domy o takim samym rocznym zużyciu mogą uzyskać zupełnie inny poziom autokonsumpcji.

Przykład:

Dom A:

większość energii zużywa w dzień.

Dom B:

większość zużycia przypada na wieczór i noc.

W pierwszym przypadku większa część produkcji PV może być wykorzystana bezpośrednio.

Dlatego roczne zużycie energii to za mało, aby prawidłowo ocenić instalację.

Wada: zacienienie może ograniczać produkcję

Na moduły mogą padać cienie od:

• drzew,
• kominów,
• anten,
• sąsiednich budynków,
• elementów dachu.

Ich wpływ zależy od:

• pory dnia,
• pory roku,
• konfiguracji instalacji,
• elektroniki.

Dlatego analizę zacienienia warto przeprowadzić przed montażem.

Nie należy montować maksymalnej liczby paneli bez sprawdzenia, czy wszystkie miejsca na dachu rzeczywiście mają dobre warunki.

Czy dach południowy jest konieczny?

Nie.

Kierunek południowy często daje wysoką roczną produkcję, ale instalacja może dobrze działać również na dachach o innej orientacji.

Układ wschód–zachód może dawać produkcję bardziej rozłożoną w ciągu dnia:

• rano z jednej połaci,
• po południu z drugiej.

Może to w niektórych domach lepiej pasować do profilu zużycia.

Dlatego nie należy oceniać instalacji wyłącznie na podstawie maksymalnej rocznej produkcji.

Kąt nachylenia modułów

Kąt wpływa na ilość promieniowania docierającego do modułów.

Nie istnieje jednak jedna idealna wartość dla każdej instalacji.

Znaczenie mają:

• lokalizacja,
• orientacja,
• dach,
• konstrukcja,
• zacienienie.

W wielu przypadkach rozsądniej jest wykorzystać istniejącą geometrię dachu niż tworzyć skomplikowaną konstrukcję wyłącznie w celu osiągnięcia teoretycznie idealnego kąta.

Czy moduły tracą wydajność z czasem?

Tak.

Moduły fotowoltaiczne ulegają stopniowej degradacji.

Producenci określają parametry i warunki gwarancji dotyczące spadku mocy w czasie.

Nie oznacza to, że po kilku latach instalacja przestaje działać.

Spadek jest stopniowy.

Przy wyborze warto sprawdzić:

• gwarancję produktową,
• gwarancję parametrów,
• warunki jej obowiązywania.

Falownik – ważniejszy niż się wydaje

Falownik odpowiada za przekształcenie prądu stałego produkowanego przez moduły na prąd przemienny wykorzystywany przez instalację budynku.

Jest również istotnym elementem:

• monitoringu,
• zabezpieczeń,
• sterowania.

Dlatego wybór instalacji nie powinien ograniczać się do marki modułów.

Znaczenie ma również:

• falownik,
• projekt elektryczny,
• zabezpieczenia,
• jakość montażu.

Czy falownik działa tak długo jak moduły?

Nie należy zakładać identycznej trwałości wszystkich elementów systemu.

Moduły i elektronika pracują w innych warunkach.

W perspektywie wieloletniej trzeba brać pod uwagę możliwość:

• serwisu,
• naprawy,
• wymiany któregoś z elementów.

To powinno być uwzględnione przy ocenie kosztu całego okresu użytkowania.

Fotowoltaika a magazyn energii

Magazyn energii pozwala przechować część nadwyżki produkowanej w ciągu dnia i wykorzystać ją później.

Może zwiększyć autokonsumpcję.

Nie oznacza to jednak automatycznie, że każda instalacja PV powinna posiadać magazyn.

Trzeba porównać:

• profil zużycia,
• wielkość nadwyżek,
• koszt magazynu,
• pojemność,
• moc,
• sposób sterowania.

Magazyn nie rozwiązuje sezonowego problemu

Typowy magazyn domowy pracuje przede wszystkim w skali:

• godzin,
• doby.

Nie magazynuje dużych nadwyżek z lata do wykorzystania w środku zimy.

Dlatego przy ogrzewaniu elektrycznym nadal występuje problem sezonowej różnicy pomiędzy:

• produkcją PV,
• zapotrzebowaniem na ciepło.

Czy warto maksymalizować moc instalacji?

Nie zawsze.

Podejście:

„mam miejsce na 15 kWp, więc montuję 15 kWp”

nie jest pełną analizą.

Najpierw warto sprawdzić:

• zużycie,
• autokonsumpcję,
• możliwe przyszłe odbiorniki,
• dostępny dach,
• zasady rozliczeń.

Duża instalacja produkująca ogromne nadwyżki nie musi być najlepszym ekonomicznie rozwiązaniem.

Co z przyszłą pompą ciepła lub samochodem elektrycznym?

Jeżeli inwestor planuje:

• pompę ciepła,
• samochód elektryczny,
• klimatyzację,
• kocioł elektryczny,

przyszłe zużycie energii warto uwzględnić już podczas projektowania PV.

Nie należy jednak przewymiarowywać instalacji wyłącznie na podstawie bardzo niepewnych przyszłych planów.

Warto przygotować kilka scenariuszy.

Fotowoltaika w nowym domu

W nowym budynku można jednocześnie zaplanować:

• instalację elektryczną,
• PV,
• pompę ciepła,
• ładowarkę samochodu,
• magazyn energii,
• automatykę.

Dzięki temu łatwiej przygotować:

• odpowiednie przewody,
• miejsce na urządzenia,
• rozdzielnicę,
• przepusty,
• trasy kablowe.

Kompleksowa realizacja instalacji

Fotowoltaika w istniejącym domu

Przed montażem warto sprawdzić:

• stan instalacji elektrycznej,
• rozdzielnicę,
• dach,
• konstrukcję,
• pokrycie,
• zacienienie,
• istniejące zużycie energii.

Jeżeli dach ma być za kilka lat wymieniany, warto rozważyć kolejność inwestycji.

Demontaż i ponowny montaż modułów generuje dodatkowe koszty.

Czy fotowoltaika podnosi wartość domu?

Może być atutem nieruchomości, szczególnie jeśli instalacja:

• jest dobrze wykonana,
• posiada dokumentację,
• działa prawidłowo,
• odpowiada zużyciu budynku.

Nie należy jednak przypisywać jej z góry konkretnego wzrostu wartości nieruchomości.

Rynek zależy od wielu czynników.

Czy fotowoltaika się opłaca?

Nie ma jednej odpowiedzi.

Trzeba uwzględnić:

• koszt instalacji,
• roczną produkcję,
• autokonsumpcję,
• zużycie energii,
• ceny energii,
• zasady rozliczania nadwyżek,
• późniejsze koszty serwisu.

Wynik zależy od konkretnej inwestycji.

Najczęstsze zalety fotowoltaiki

• produkcja własnej energii elektrycznej,
• ograniczenie części poboru energii z sieci,
• wysoka automatyzacja,
• niewielka bieżąca obsługa,
• możliwość współpracy z pompą ciepła,
• możliwość współpracy z samochodem elektrycznym,
• możliwość zwiększania autokonsumpcji.

Najczęstsze wady i ograniczenia

• koszt inwestycji,
• zmienna produkcja,
• sezonowość,
• zależność od warunków montażowych,
• wpływ zacienienia,
• brak pełnej niezależności od sieci,
• konieczność prawidłowego doboru systemu,
• możliwość przyszłych kosztów związanych z elektroniką i serwisem.

Najczęstsze błędy przy podejmowaniu decyzji

Instalacja dobrana tylko do rocznego zużycia

Nie uwzględnia profilu zużycia.

Maksymalna liczba modułów na dachu

Większa instalacja nie zawsze oznacza lepszy wynik.

Ignorowanie zacienienia

Może istotnie zmienić rzeczywistą produkcję.

Oczekiwanie zerowych rachunków

Dom nadal może korzystać z sieci.

Pomijanie autokonsumpcji

To jeden z kluczowych elementów ekonomiki.

Dobór tylko na podstawie ceny

Jakość projektu, zabezpieczeń i wykonania również ma znaczenie.

Zalety i ograniczenia fotowoltaiki w skrócie

Fotowoltaika – warto czy nie?

Fotowoltaika może być bardzo dobrym elementem systemu energetycznego domu.

Największą wartość daje wtedy, gdy:

• instalacja jest prawidłowo dobrana,
• dach ma dobre warunki,
• duża część energii jest zużywana bezpośrednio,
• użytkownik zna swój profil zużycia,
• system współpracuje z pozostałymi urządzeniami w budynku.

Nie należy jednak traktować PV jako produktu, który zawsze:

• zeruje rachunki,
• zwraca się w określonym czasie,
• zapewnia niezależność energetyczną.

Dobra instalacja zaczyna się od analizy domu i zużycia energii, a nie od ustalenia maksymalnej liczby modułów na dachu.