- Czemu ma służyć nasza instalacja fotowoltaiczna?
- Na ile dogodne warunki na instalację PV charakteryzują naszą działkę?
- Ile mamy miejsca na instalację PV?
- Gdzie umieścić panele fotowoltaiczne i czy ich liczba ma znaczenie?
- Jakiej mocy potrzebujemy?
- Jakie panele fotowoltaiczne wybrać?
- Jak dobrać inwerter?
- Czy warto kupić akumulatory?
- Na jakie kwoty dopłat możemy liczyć przy różnych wariantach rozbudowania systemu?
W ciągu ostatniego roku warunki rozwoju fotowoltaiki w Polsce bardzo się zmieniły. Nie chodzi bynajmniej o to, że słońce świeci nam inaczej, albo mamy teraz inny poziom zachmurzenia. Akurat po stronie warunków naturalnych wszystko pozostało po staremu. Jednak ogromnie wzrosły ceny paliw i energii, wprowadzono zupełnie nowy system rozliczania za energię oddawaną do sieci (net-metering) oraz bardzo różniący się od dotychczasowego system dopłat w ramach programu "Mój Prąd 4.0".
Na co liczymy?
Jasne określenie tego, czemu ma służyć nasza instalacja jest najważniejsze. Od odpowiedzi na to pytanie zależą wszystkie dalsze decyzje - wielkość systemu, rodzaj inwertera, sens zakupu magazynu energii lub ciepła itd.
Czy naszym priorytetem ma być obniżenie rachunków za energię w typowym gospodarstwie domowym, czy może planujemy ogrzewać dom pompą ciepła lub kotłem elektrycznym? A może chcemy założyć klimatyzatory? W każdym z tych przypadków, uzasadnione będzie zbudowanie systemu o innej wielkości i mocy.
Podstawowym celem może być też zwiększenie niezależności i zabezpieczenie się na wypadek przerw w dostawie prądu. W takiej sytuacji, nie unikniemy dość dużych wydatków, bo potrzebny będzie specjalny typ inwertera (hybrydowy lub off-grid) oraz jakiś magazyn energii (akumulatory). Jednak moc takiego układu, który ma zapewniać przede wszystkim zasilanie awaryjne, może być stosunkowo niska.
To, oczywiście, tylko przykłady, możliwości jest nieporównywalnie więcej. Jednak pamiętajmy, że rozmowy z handlowcem zawsze powinniśmy zacząć od jasnego określenia, czego tak naprawdę oczekujemy. Nie ma uniwersalnych zestawów PV, zaś konkretny trzeba dopasować zarówno do naszych potrzeb i oczekiwań, jak i rozmaitych ograniczeń. Przede wszystkim chodzi o warunki panujące na działce oraz wielkość naszego budżetu. Konkretna lista priorytetów ułatwi znalezienie satysfakcjonującego rozwiązania.
Jaką mamy działkę?
Zawsze musimy mieć na uwadze to, na ile dogodne warunki charakteryzują naszą działkę. Nie bez powodu handlowcy często zaczynają tworzenie ofert od sprawdzenia lokalizacji posesji na internetowych mapach. Jednak te dostarczają tylko wstępnych informacji i dobry fachowiec zawsze będzie chciał je zweryfikować na miejscu. Nie chodzi tylko o ustawienie połaci dachu względem stron świata, ale również o to, czy coś nie rzuca na nie cienia. Mogą to być lukarny, kominy i anteny na samym dachu, inne budynki, drzewa i wysokie krzewy. Przy czym o ile cień rzuca inny budynek, to chyba nie trzeba nikomu tłumaczyć, że jego obecność jest zasadniczym problemem.
Z zielenią jest znacznie trudniej, gdyż trzeba brać pod uwagę nie tylko obecną wysokość drzew i dużych krzewów tworzących żywopłoty, lecz także to, jak duże będą za kilka lat. Przecież system fotowoltaiczny z założenia ma działać przynajmniej 25 lat, zaś szpaler niewielkich dziś drzew tuż za naszym płotem może naprawdę mocno wyrosnąć w ciągu 5-10 lat. Takie pospolite gatunki, jak brzozy, sosny, świerki, wierzby płaczące, wyrastają szybko na naprawdę duże drzewa. Niestety, doradcom z firm sprzedających panele zdarza się to ignorować.
Wielkość, sposób ukształtowania i zagospodarowania działki determinuje też to, czy wchodzi w grę ustawienie paneli na gruncie. Czasem taka lokalizacja jest znacznie lepszym wyborem, niż próba upchnięcia ich za wszelką cenę na dachu.
Trzeba też wyraźnie powiedzieć, że w pewnych, na szczęście nielicznych sytuacjach, po prostu nie da się na danej posesji zrobić dobrze działającego systemu PV. Tak może być na działkach zalesionych, z wysokimi i gęsto rosnącymi drzewami. Na nich problemem będzie wszechobecny cień. A to przekreśla sens inwestowania w fotowoltaikę. Zasadniczym problemem nie będzie nawet to, że do paneli ostatecznie dotrze mniej światła, lecz fakt, że będą one zacienione nierównomiernie, a cień będzie się przesuwał w zależności od pory roku i dnia. Dla działania fotowoltaiki to po prostu najgorszy wariant.
Ile mamy miejsca?
Oględziny domu i działki dostarczają fachowcowi z firmy sprzedającej systemy słoneczne bardzo ważnych informacji o tym, jaką faktycznie ilością miejsca może dysponować. Najczęściej fotowoltaika trafia na dach. Jednak tu trzeba uwzględnić to, jaka jego część naprawdę nadaje się do wykorzystania. Lukarny, okna dachowe i kominy mogą znaczną część powierzchni uczynić nieużyteczną. Z kolei na dachach czterospadowych oraz innych wielopołaciowych kłopotem jest trójkątny kształt połaci i siłą rzeczy nie sposób ich w całości pokryć prostokątnymi przecież panelami.
Przy czym trzeba pamiętać, że najprostsza sytuacja jest wtedy, gdy wszystkie panele znajdują się na jednej połaci dachu. Wówczas są identycznie zorientowane względem stron świata oraz nachylone pod tym samym kątem. O ile nic ich nie zacienia, to wszystkie są wówczas identycznie nasłonecznione. Montaż na kilku, a więc odmiennie nasłonecznionych w tym samym czasie połaciach, też jest możliwy, lecz wymaga np. użycia bardziej zaawansowanego inwertera (falownika). To zaś podnosi cenę.
Jak ustawić panele?
W odniesieniu do paneli, przede wszystkim musimy pamiętać o jednej podstawowej zasadzie - to nie one są źródłem energii. Ta pochodzi wyłącznie z promieniowania słonecznego i tak naprawdę nominalna moc panelu nie będzie miała żadnego znaczenia, jeżeli nie będzie on odpowiednio mocno nasłoneczniony. I tak jak nieuchronny jest spadek mocy w pochmurny dzień, tak samo moc spadnie, jeżeli umieścimy ogniwa słoneczne od mało nasłonecznionej strony, pod złym kątem względem poziomu, w miejscu zacienionym przez budynki lub drzewa. Różnica jest taka, że gorsza pogoda trafia się raz na jakiś czas, zaś źle ustawione panele będą marnie pracować zawsze.
Jeżeli chodzi o strony świata, to za optymalne uznaje się ustawienie wprost na południe. Po prostu wówczas przechwycimy najwięcej intensywnego, bezpośredniego promieniowania słonecznego. Ustawienie południowo-wschodnie lub południowo-zachodnie nie będzie jednak o wiele gorsze. Do zaakceptowania jest nawet wprost kierunek wschodni lub zachodni. Co więcej, zdarza się, że inwestorzy świadomie wybierają ułożenie ogniw na tak zorientowanych dwóch połaciach dachu, żeby uzyskać bardziej równomierną produkcję prądu w ciągu całego dnia, nawet kosztem pewnej straty całkowitej wydajności. Zdecydowanie należy odradzić kierunek północny. Tam zawsze promieniowanie słoneczne jest słabsze i rozproszone. Szacuje się, że uzysk energii nie przekracza wówczas 60% tego, co można by osiągnąć przy ustawieniu południowym.
Jeżeli chodzi zaś o kąt nachylenia względem poziomu, to za optymalną uchodzi wartość ok. 35°. Trzeba jednak zaznaczyć, że jest ono najlepsze, jeżeli patrzymy na sumaryczny uzysk w skali całego roku. Ze względu na zmienną wysokość słońca nad horyzontem, jesienią i zimą lepsze byłoby ustawienie bliższe pionowemu, natomiast latem bardziej poziome (płaskie). Teoretycznie byłoby więc wskazane sezonowe zmienianie kąta nachylenia, jednak w praktyce korzyści nie są zbyt wielkie, zaś kłopot z tym związany na tyle duży, że w domach jednorodzinnych to rozwiązanie jest absolutną rzadkością.
Tak naprawdę należy jeszcze uwzględnić fakt, że optymalny, czyli taki, przy którym uzyskamy najwięcej energii, kąt nachylenia jest zmienny i zależy od orientacji względem stron świata. Fachowcy z firm zajmujących się fotowoltaiką dysponują odpowiednimi tabelami i programami komputerowymi, pozwalającymi najlepiej dopasować te wartości. Dlatego śmiało pytajmy, z jakimi różnicami efektywności - względem teoretycznego maksimum - będziemy musieli się liczyć w rzeczywistych warunkach, panujących na naszej działce.
Jakiej mocy potrzebujemy?
Orientacyjnie można przyjąć, że typowe zużycie prądu w domu jednorodzinnym wynosi rocznie 5000-6000 kWh. Pod warunkiem, że nie korzystamy z ogrzewania elektrycznego, nie grzejemy c.w.u. prądem, nie mamy klimatyzacji ani elektrycznego samochodu. Takie średnie zużycie to jednak tylko punkt wyjścia i fachowiec od fotowoltaiki powinien na ten temat przeprowadzić z nami bardzo dokładny wywiad. Od tego, jakie jest zużycie prądu zależy to, jakiej mocy mikroelektrowni potrzebujemy. Można przyjąć, że optymalnie skonfigurowany system daje z 1 kW mocy zainstalowanej paneli 1000 kWh energii w ciągu roku.
Generalnie zasada jest zaś taka, że nie warto wytwarzać więcej energii, niż jesteśmy w stanie zużyć na bieżąco oraz przekazać, a następnie odebrać z sieci. Bowiem cały system rozliczeń jest celowo tak skonstruowany, żeby prosument, czyli właściciel domowej mikroelektrowni, mógł dzięki niej oszczędzać, lecz nie mógł zarabiać. Za niewykorzystane nadwyżki nie dostaniemy pieniędzy, one po prostu przepadają.
Jeżeli chodzi o dobór mocy instalacji PV, w najlepszej sytuacji są więc ci, którzy użytkują dom już od kilku lat. Łatwo mogą bowiem ustalić, jakie było roczne zużycie prądu. Informację o odczytanych stanach licznika zawierają kolejne faktury za energię, takie dane można też uzyskać w zakładzie energetycznym. Oczywiście, poinformujmy handlowca z firmy oferującej fotowoltaikę, jeżeli planujemy zamontować jakieś urządzenia zużywające więcej prądu, czyli kocioł elektryczny, pompę ciepła, klimatyzatory, kuchenkę elektryczną itd. Ich używanie może w zasadniczy sposób zmienić zapotrzebowanie na energię elektryczną oraz profil jej poboru. To ważne także dlatego, że w tak zmienionej sytuacji uzasadnione może być również przejście na inną taryfę. Jednak takich decyzji nie należy podejmować pochopnie.
Jakie panele?
Dopiero znając pożądaną moc naszej przyszłej mikroelektrowni, warto zastanawiać się nad wyborem konkretnego modelu paneli oraz inwertera. Przede wszystkim dopiero wtedy będziemy w stanie określić, ile paneli o określonej mocy nominalnej oraz wielkości będzie nam potrzebne. Warto sobie uświadomić, że wysoka moc pojedynczego panelu, czyli parametr, którym bardzo chętnie chwalą się handlowcy, w większości przypadków nie jest specjalnie ważny. Właściciela domu jednorodzinnego powinna raczej interesować cena, jaką będzie musiał zapłacić za 1 kW mocy zainstalowanej oraz powierzchnia, jaką będzie musiał wygospodarować na dachu lub gruncie. Przecież o ile miejsce nas nie ogranicza, to czy warto się przejmować, że w jednym wariancie mocy paneli będzie trzeba założyć 10, zaś w drugim 12? Trzeba zaś jeszcze zwrócić uwagę na fakt, że panele mogą mieć różne wymiary, więc i powierzchnię. Większa moc jednostkowa, wynikająca np. z nieco wyższej sprawności, staje się istotna, jeżeli np. dzięki temu jesteśmy w stanie zmieścić wszystkie panele na jednej połaci dachu zamiast na dwóch.
Warto też sobie uświadomić, że wysoka sprawność nie jest wcale niezbędna. Panele to nie kocioł, niższa sprawność nie będzie przecież oznaczać dla nas wyższych rachunków, czy w ogóle jakiejkolwiek straty. Ważne, żeby łączna moc była odpowiednia. Ponadto niższa moc nie musi wcale oznaczać, że mamy do czynienia z gorszym wyrobem. Panele buduje się w różnych technologiach i mniejszej sprawności nie należy odruchowo wiązać z niższą jakością.
Z tych wszystkich względów, o ile miejsce nas nie ogranicza, lepiej zamiast na moc nominalną i sprawność - zwracajmy baczną uwagę na renomę producenta, warunki gwarancji oraz jej długość.
Jaki inwerter?
Inwerter, nazywany inaczej falownikiem służy do przekształcania pochodzącego z paneli prądu stałego na prąd przemienny, czyli taki, który płynie w sieci oraz w domowej instalacji.
Przede wszystkim trzeba go dopasować do łącznej mocy paneli, a także do tego, jak je ułożono.
Zasada jest taka, że mocy inwertera nie należy zawyżać i dobierać go na zapas. Nie będzie dzięki temu lepszy, wręcz przeciwnie. Chodzi o to, że sprawność inwertera spada, gdy panele dostarczają znacznie mniej energii, niż wynosi ich moc nominalna. A trzeba wiedzieć, że osiągają ją naprawdę rzadko, tylko przy bardzo silnym nasłonecznieniu. W rzeczywistości przez większość czasu są w stanie dać nie więcej, niż połowę tej wartości. Dlatego wskazane jest raczej lekkie zaniżenie mocy inwertera, niż jego przewymiarowanie. Tym bardziej, że wraz z mocą wyraźnie rośnie też cena.
Kolejna ważna sprawa to wybór pomiędzy falownikiem jedno- lub trójfazowym. Jednofazowe są wyraźnie tańsze, niż trójfazowe o tej samej mocy, jednak ich moc nie przekracza 3,7 kW. To zasadnicze ograniczenie, wynikające przede wszystkim z wymogów operatorów sieci energetycznej. Technicznie atutem wersji trójfazowych jest to, że umożliwiają równomierne obciążenie wszystkich faz instalacji i przyłącza, jednak przy niewielkiej mocy ok. 3,5 kW nie jest to aż tak istotne. Bardzo małe systemy PV można więc z powodzeniem budować jako jednofazowe.
Najczęściej domowe mikroelektrownie funkcjonują jako tzw. układy on-grid. Oznacza to zawsze pełną synchronizację z siecią i ma tę wadę, że w razie jej wyłączenia, nie możemy korzystać również z własnego prądu. Najprościej mówiąc, każda awaria sieci pozbawia nas również prądu z paneli, choćby te były akurat mocno nasłonecznione i fizycznie były w stanie generować sporą moc. Systemu on-grid nie można więc traktować jako zabezpieczenia, źródła rezerwowego zasilania na wypadek awarii sieci.
Niezależnie od sieci energetycznej są natomiast w stanie pracować tzw. systemy hybrydowe oraz off-grid. Zasadnicza różnica pomiędzy nimi polega na tym, że hybryda może też współpracować z siecią i przekazywać do niej nadwyżki prądu, tak samo jak on-grid. Natomiast wersja off-grid oznacza działanie zawsze poza siecią, zupełne od niej odcięcie. Dlatego w naszym kraju takie układy to rzadkość. Czasem zakłada się je w domkach letniskowych pozbawionych dostępu do sieci, w przyczepach kempingowych, albo traktuje się je jako źródło zasilania awaryjnego o małej mocy.
W systemach hybrydowych oraz off-grid wymagane użycie specjalnych rodzajów inwertorów, odpowiednio właśnie hybrydowych lub off-grid. Ponadto system trzeba wyposażyć w akumulatory (magazyn energii). Najlepiej o znacznej pojemności, gdyż tylko wówczas można w praktyce zapewnić ciągłość zasilania. Zdecydowanie zwiększa to, niestety, koszt całego systemu, już same falowniki są wyraźnie droższe, niż wersje on-grid. Z tych względów systemy hybrydowe nie są w naszym kraju zbyt popularne. Prawdopodobnie ich udział w rynku będzie jednak rósł, przede wszystkim dlatego, że dzięki nim możemy mieć zasilanie rezerwowe na wypadek awarii sieci. Ponadto ceny magazynów energii są niższe niż dawniej.
Każdy inwerter ma jeszcze dwie cechy bardzo ważne ze względu na konfigurację całej instalacji, chodzi o liczbę wejść MPPT oraz możliwą do przyłączenia liczbę stringów, czyli ciągów połączonych szeregowo paneli. Wejścia MPPT powiązane są z tzw. trackerami MPPT, to znaczy układami elektronicznymi umożliwiającymi śledzenie punktu pracy, czyli w ogromnym uproszczeniu, taki dobór chwilowych parametrów pracy inwertera, żeby pozyskiwał on jak największą moc elektryczną z paneli. A trzeba je zmieniać w zależności od tego, na ile mocno nasłonecznione są panele. Tak więc, jeżeli wszystkie są umieszczone na jednej połaci dachu, to wystarcza prostszy i tańszy inwerter z tylko jednym wejściem MPPT. Natomiast w systemie, w którym panele umieszczono na kilku połaciach dachu, skierowanych na różne strony świata, inwerter powinien mieć tyle wejść MPPT, ile jest takich odmiennie oświetlonych grup paneli. Czyli jeżeli mamy np. panele na dachu czterospadowym od południa i od zachodu, to potrzebne są dwa trackery MPPT.
Czym innym jest liczba możliwych do przyłączenia stringów i przygotowanych na nie wejść w falowniku. Żargonowe określenie string oznacza po prostu ciąg połączonych szeregowo paneli. W takim układzie, im więcej jest paneli w stringu, tym wyższe jest napięcie prądu, ale jego natężenie pozostaje na poziomie charakteryzującym pojedynczy panel. Dzięki temu, przy stosunkowo niewielkim natężeniu prądu, można przekazywać całkiem dużą moc.
Podział na stringi to w praktyce konieczność, gdyż falownik może przyjmować prąd o bardzo różnym napięciu, ale dopuszczalny zakres jego natężenia jest mocno ograniczony. Jednak tworzenie bardzo długich stringów nie jest rozwiązaniem bez wad. Mianowicie spadek mocy jednego panelu w takim szeregu powoduje, że cały szereg równa w dół, do jego poziomu. Z tego powodu bezpieczniej jest wykonać kilka krótszych stringów, zamiast jednego długiego. I dlatego właśnie większa liczba wejść do przyłączenia stringów może być przydatna. Pamiętajmy jednak, że nie wolno mylić liczby wejść MPPT z liczbą wejść na stringi. Jeżeli przyłączamy np. 3 stringi do jednego wejścia MPPT, to wszystkie powinny być tak samo nasłonecznione.
Czy warto kupić akumulatory?
Perspektywa magazynowania wytworzonej energii na miejscu, zamiast oddawania jej nadwyżek do sieci jest kusząca. Tym bardziej, że od kwietnia 2022 r. wszedł w życie nowy, mniej korzystny system rozliczania prosumentów za energię przekazywaną do sieci, a następnie z niej pobieraną. Bardzo ważny jest także aspekt pewnej niezależności i większego bezpieczeństwa zasilania. Mianowicie magazyn energii wraz z falownikiem hybrydowym może nam na pewien czas zapewnić prąd w razie awarii sieci.
Jednak musimy sobie zdawać sprawę ze specyfiki działania takiego systemu. Przede wszystkim mając go, i tak nie będziemy w stanie całkowicie zrezygnować z prądu czerpanego z sieci. Z jednej strony, wynika to z wysokiej ceny oraz ograniczonej pojemności magazynów energii. Z drugiej zaś, przeszkodą jest sam klimat, w którym nasłonecznienie w sezonie jesienno-zimowym jest bardzo słabe, stanowi zaledwie ułamek tego, co trafia do nas latem.
Dlatego w praktyce nie jesteśmy w stanie obyć się bez prądu z sieci w zimie. Nie zbudujemy i nie naładujemy tak ogromnego magazynu energii, żeby ilość pozyskana latem wystarczyła na całą zimę. Natomiast w miesiącach, gdy nasłonecznienie jest lepsze, możemy w pewnym stopniu przesunąć godziny największego poboru prądu z sieci i wspomagać się akumulatorami. To najbardziej pożądane, jeżeli korzystamy z tzw. drugiej taryfy (G12, G12W) i za prąd płacimy więcej w dzień niż w nocy. Ponadto zyskujemy zasilanie rezerwowe, na wypadek awarii sieci. Czy te korzyści są z naszego punktu widzenia wystarczające, żebyśmy wydali dodatkowo kilkanaście tysięcy zł na taki magazyn, musimy już zdecydować sami.
Na co dostaniemy dopłatę?
Obecna, czwarta już edycja programu "Mój Prąd", wprowadziła spore zmiany co do zakresu i wysokości dopłat. Przede wszystkim zdecydowano o znaczącym poszerzeniu katalogu urządzeń, na które można dostać dopłatę.
Poza bazowymi komponentami każdego systemu, takimi jak panele i inwerter, są to również:
- magazyny energii;
- magazyny ciepła;
- systemy zarządzania energią pozyskiwaną z fotowoltaiki.
Co ważne, jeżeli zdecydujemy się dodać do systemu magazyn energii lub ciepła, to rośnie również bazowa kwota maksymalnej dotacji na podstawową część systemu. Co akurat jest jak najbardziej uzasadnione, bo np. jeżeli chcemy mieć magazyn energii (akumulatory), to musimy kupić droższy falownik hybrydowy.
Z kolei dodatkowe pieniądze na system zarządzania energią, określany w programie skrótami HEMS oraz EMS, otrzymamy tylko wtedy, jeżeli zdecydujemy się na zakup magazynu energii lub ciepła.
Należy też wyjaśnić, co kryje się pod pojęciem "magazynu ciepła". Mianowicie chodzi po prostu o zasobnik ciepłej wody użytkowej (c.w.u.), który można podgrzewać za pomocą elektrycznej grzałki, kotła elektrycznego lub pompy ciepła. Ponadto magazynami ciepła są, zgodnie z zasadami programu, zbiorniki wody grzewczej zasilające system c.o. Nazywane są one buforowymi, chociaż należałoby je raczej określać jako akumulacyjne. Nie wiadomo zaś, dlaczego na liście dofinansowywanych urządzeń nie znalazły się elektryczne piece akumulacyjne oraz elektryczne systemy ogrzewania podłogowego. Przecież w tych ostatnich gruba warstwa jastrychu może być świetnym akumulatorem ciepła. Nie uwzględniono również wodnej podłogówki zasilanej przez kocioł elektryczny.
W ogóle część programu dotycząca magazynów ciepła wydaje się wyjątkowo słabo przemyślana. Warto zauważyć, że wystarczy np. dodanie choćby najmniejszego pojemnościowego podgrzewacza wody, żeby odblokować możliwość uzyskania dopłat na system zarządzania energią (HEMS/EMS). To, na jakie kwoty dopłat możemy liczyć przy różnych wariantach rozbudowania systemu pokazujemy szczegółowo na infografikach.
Redaktor: Jarosław Antkiewicz
fot. otwierająca: Nibe-Biawar
Dodaj komentarz