Dom z fotowoltaiką — koszty i zyski

Wedle definicji naukowej fotowoltaika to zwyczajnie dział techniki, który zajmuje się sposobami przetwarzania światła słonecznego na energię elektryczną. Innymi słowy: próbuje szukać sposobu, by przy wykorzystaniu zjawiska fotowoltaicznego z promieniowania słonecznego wytworzyć prąd. Na razie jasne.
Samo zjawisko fotowoltaiczne, zwane też efektem, polega na wytworzeniu siły elektromotorycznej w ciele stałym pod wpływem promieniowania świetlnego. Pierwszy zauważył je Aleksander Edmund Becquerel w 1839 r. Zjawisko fotowoltaiczne wykorzystuje się w ogniwach fotowoltaicznych — i tu koło jakby się zamyka.

Z powodów ekologicznych i praktycznych fotowoltaika, choć do najtańszych technologii nie należy, zyskuje ostatnio coraz większą popularność i zastosowanie. Jeśli bowiem wziąć pod uwagę dbałość o środowisko naturalne i przedłożyć to ponad względami ekonomicznymi oraz na uwadze mieć fakt, że promieniowanie słoneczne jest praktycznie wszędzie dostępne — nawet przy wciąż wysokich cenach fotowoltaika zyskuje coraz większą rzeszę zwolenników, choćby wśród ekologów. Szczególnie, że koszty z miesiąca na miesiąc maleją, bo naukowcy z założonymi rękoma nie siedzą i wciąż opracowują nowe, tańsze technologie.

Instalacja fotowoltaiczna to nic innego jak prywatna elektrownia słoneczna. Składa się na nią zestaw niezbędnych urządzeń, którym przyświeca (!) jeden cel: wyprodukować jak najwięcej prądu z promieni słonecznych. Ponieważ energia słoneczna dostępna jest bez wyjątku wszystkim, a korzystanie z niej nie podlega żadnym opłatom — można mówić, że prąd uzyskany fotowoltaicznie jest darmowy. Płacimy wyłącznie raz, za niezbędne do tej produkcji urządzenia.

Technicznie sedno stanowią panele fotowoltaiczne, znane też jako ogniwa, panele, baterie słoneczne lub moduły fotowoltaiczne. Dzieła dopełnia falownik, czyli inwerter, i dwukierunkowy licznik energii. Panele fotowoltaiczne pochłaniają elementarne cząstki światła — fotony i przetwarzają je w prąd stały. Ten przewodem prądu stałego przepływa do falownika, a on przetwarza ten prąd stały w prąd zmienny, z którego właśnie korzystamy w domu, w naszych gniazdkach 230 i 400 V. wyprodukowaną w ten sposób energię elektryczną możemy zużywać na bieżące potrzeby — a ta nie zużyta magazynowana jest w sieci, a później użytkowana nocą lub zimą, kiedy słońce nie świeci. Dwukierunkowy licznik energii służy do obliczenia zużytej i zmagazynowanej energii — operatorzy wymieniają takie liczniki całkiem za darmo. Do instalacji fotowoltaicznej możemy podłączyć aplikację, z pomocą której będziemy telefonem lub przez komputer kontrolować zużytą i zmagazynowaną energię.

Odpowiednio dobrana i wykonana instalacja może nam przynieść podwójną korzyść: po pierwsze, znacznie zmniejszy się pobór prądu z sieci, co oczywiście zaowocuje niższymi rachunkami, a po drugie, da szansę na odsprzedaż nadwyżek.

Instalujemy…

Od wspomnianych paneli fotowoltaicznych zaczynamy nasz wybór całej instalacji. Warto zatem wiedzieć, że pojedyncze ogniwo zbudowane jest z krzemu, którego właściwości pozwalają na przepływ prądu w wyniku padania promieni słonecznych. Dla osiągnięcia efektu większej skali te ogniwa musimy połączyć w całe moduły, a te, oprawione w powłokę antyrefleksyjną, szybę hartowaną lub aluminiową ramę, stworzą panel docelowy. Co do ogniw, są ich dwa rodzaje: polikrystaliczne i monokrystaliczne. Te pierwsze zbudowane są z krzemu polikrystalicznego, mają barwę jasnoniebieską i kształt prostokąta. Technologia ich produkcji jest mniej skomplikowana i to dzięki temu są tańsze i popularniejsze. Z kolei ogniwa monokrystaliczne mają już bardziej złożoną strukturę. Od polikrystalicznych różnią się też kolorem, który jest albo ciemnoniebieski, albo wręcz czarny, a każde ogniwo ma zaokrąglone rogi, bo takie warunki dyktuje budowa monokryształu krzemu. Ich podstawowa zaleta to większa sprawność, cenna zwłaszcza w miejscach o ograniczonej dostępności i trudnościach w montażu.

Odpowiedź jest niezwykle prosta: wszędzie tam, gdzie na panele fotowoltaiczne świecić będzie jak najdłużej i jak najintensywniej słońce. Optymalnym miejscem jest więc południowa, najbardziej nasłoneczniona część dachu. Panele można też instalować na własnych konstrukcjach i na ogrodzeniach. Kąt, pod jakim pochylone będą panele fotowoltaiczne, zarówno w instalacji dachowej, jak i naziemnej zależy od kilku czynników. Przede wszystkim znaczenie ma czas pracy instalacji fotowoltaicznej w ciągu roku. Na drugim miejscu są możliwości techniczne montażu. Jeśli pozwalają na to warunki techniczne, podłączone do sieci instalacje fotowoltaiczne będą zawsze ustawiane w kierunku południowym pod kątem 40 stopni. Przy takim ułożeniu ilość wyprodukowanej energii elektrycznej będzie największa. Już przy niewielkich odchyłach od południa i tego odpowiedniego kąta w uzyskach występują niewielkie straty.

Projektant instalacji fotowoltaicznej do domu jednorodzinnego powinien też kierować się zasadą, że rzadko większość urządzeń pochłaniających najwięcej prądu działa jednocześnie i wymiarowanie instalacji przeprowadzić rozsądnie — tak, by jej zakup nie był zbyt drogi, a zabudowa nie zajmowała ogromnych połaci. Montując jakąkolwiek instalację w domu zawsze pamiętajmy też, że oszczędności można szukać jedynie na technologii — nie jakości komponentów. W przypadku fotowoltaiki znaczne obniżenie kosztów montażu może przynieść nam wybór paneli zintegrowanych z dachem.

Koszt instalacji fotowoltaicznej zależny jest od wielu parametrów, dlatego instalację wycenia się indywidualnie. Główne czynniki to rodzaj wybranych paneli fotowoltaicznych i ceny poszczególnych producentów oraz cena falownika. Znaczenie ma też zapotrzebowanie na energię, miejsce instalacji i warunki techniczne budynku.

Zanim przystąpimy do załatwiania wszystkich formalności — musimy zdecydować, czy nasza instalacja fotowoltaiczna podłączona będzie do publicznej sieci elektroenergetycznej, czy pozostanie jednak autonomiczna i będzie funkcjonować niezależnie od prądu dostarczanego nam przez operatora. Innymi słowy, czy będziemy on-grid (w sieci), czy jednak off-grid (poza nią). System on-grid o prawidłowo dobranej mocy pozwala sprzedawać nadwyżki energii. Podnosi też współczynnik wykorzystania energii do nawet 80 proc., który przy instalacji bez możliwości akumulowania energii sięga zaledwie 30 proc.

Pamiętajmy, że podstawą produkowania prądu przemiennego jest zawsze falownik, a tych są trzy rodzaje: wyspowy, sieciowy lub hybrydowy. Falownik wyspowy uniemożliwia oddawanie wyprodukowanej energii do sieci. Trzeba ją zużyć w czasie rzeczywistym lub dodatkowo zaopatrzyć się w system magazynowania w akumulatorach. Ale prąd sieciowy, w przypadku gdy nasza produkcja nie pokrywa zapotrzebowania, możemy zużywać do woli.
Najpopularniejszy jest falownik sieciowy, montowany na koszt zakładu energetycznego. Wbudowany licznik dwukierunkowy umożliwia rozliczenie energii pobranej i oddanej do sieci.

Z kolei hybrydowy falownik daje nam pełną niezależność od dostawcy energii, a zatem w przypadku przerwy w dostawie prądu jedynie instalacja wyposażona w falownik hybrydowy będzie dalej funkcjonować samodzielnie.

Do sieci energetycznej można podłączać wszelkie mikro-instalacje, pod warunkiem, że są one przystosowane do wytwarzania energii elektrycznej z odnawialnych źródeł energii (OZE). Przepisy pozwalają także na odsprzedaż nadwyżki wyprodukowanej przez nas energii. Warunki sprzedaży niewykorzystanej energii określa ustawa z dnia 20 lutego 2015 r. o odnawialnych źródłach energii (tekst jednolity: Dz. U. 2018.2389).
Magdalena Maria Bukowiecka