Instalacja paneli fotowoltaicznych (ang. photovoltaics lub PV) zapewnia źródło odnawialnej energii elektrycznej i pozwala na potencjalne oszczędności kosztów gospodarstw domowych i firm. W tej części przedstawimy najważniejsze pojęcia łączące się z zastosowaniem i wdrożeniem tej technologii.
Rozważając wdrożenie rozwiązań fotowoltaiki we własnym domu, mieszkaniu lub w firmie należy brać pod uwagę cykl dobowy oraz roczny zapotrzebowania na energię elektryczną. Typowy cykl dobowy zapotrzebowania na energię elektryczną w przypadku domu lub mieszkania dotychczas odznaczał się niewielkim zapotrzebowaniem na energię w ciągu dnia i zwiększonym zapotrzebowaniem na nią wieczorem. Wciąż jeszcze ten model jest typowy, ale wraz z popularyzacją pracy z domu, przestaje już być dominujący. Zestawiając godziny największego zapotrzebowania na energię oraz jej produkcji przez panele łatwo zauważyć dużą rozbieżność. Najwięcej energii elektrycznej z ogniw PV jesteśmy bowiem w stanie uzyskać w południe.
Oznacza to, że bazując wyłącznie na energii produkowanej w oparciu o światło słoneczne obserwowalibyśmy niedobory w okresie wieczoru i nocy oraz nadprodukcję w okresie dziennym. Brak dopasowania występuje także w cyklu rocznym, bo w okresie wiosenno-letnim produkowane jest wielokrotnie więcej energii niż w zimowym. O ile problem nierównowagi produkcji i konsumpcji w cyklu dobowym jesteśmy w stanie zrównoważyć gromadzeniem energii w akumulatorach we własnym zakresie, o tyle na niższe wytwarzanie jej w zimie możemy poradzić jedynie poprzez magazynowanie i pobierania prądu z sieci energetycznej.
Omówmy przy okazji ważne pojęcia, którymi posługiwać się będziemy także w dalszej części artykułu.
Status prosumenta i system opustów
Słowo prosument powstało z połączenia pojęć „producent” i „konsument”. Prosument to ktoś, kto jednocześnie konsumuje oraz wytwarza energię na swoje potrzeby. W przypadku firm będących prosumentami zakłada się, że jej dominująca działalność gospodarczą nie polega na wytwarzaniu energii elektrycznej. Prosumentem może być również wspólnota i spółdzielnia mieszkaniowa. Wytwarzanie energii elektrycznej nie czyni też z osoby fizycznej, czyli zwykłego Kowalskiego przedsiębiorcy, nie powoduje że musi on od swojej produkcji energii z sieci fotowoltaicznej odprowadzać podatki.
Dla firm-prosumentów najważniejszą korzyścią jest możliwość rozliczania nadwyżki wyprodukowanej energii oraz uniezależnienia się od zewnętrznych dostawców. Przedsiębiorca może także liczyć na rozliczanie energii w dłuższym cyklu rozliczeniowym. Polega to na oddawaniu do sieci niewykorzystanej energii z możliwością użytkowania jej w okresie, kiedy przedsiębiorca-prosument będzie jej potrzebował. W ten sposób, dzięki wyprodukowaniu dużej ilość energii elektrycznej w okresie wiosenno-letnim firma będzie mogła gospodarować nią także zimą, dzięki czemu znacznie zmniejszy koszt energii w okresie, kiedy jej najbardziej potrzebuje.
Mechanizmem, który pozwala na rozliczanie się prosumenta z zakładem energetycznym, do którego jest podłączony, nazywany jest systemem opustów, czyli netmeteringiem. Netmetering to usługa rozliczenia na podstawie różnicy pomiędzy ilością energii pobranej z sieci przez prosumenta, a energią wyprodukowaną przez jego mikroinstalację fotowoltaiczną. Rachunki za prąd prosumenta obliczane są w taki sposób, że od ilości energii pobranej z sieci odejmuje się 70 lub 80% energii (zależnie od wielkości instalacji), którą do niej przekazał.
Instalacja on-grid oznacza, że system fotowoltaiczny prosumenta przyłączony jest do sieci należącej do operatora. PV prosumenta zapewnia płynne oddawanie i pobieranie prądu do sieci i rozliczenie jego produkcji oraz zużycia z zakładem energetycznym. Warto podkreślić, że ten rodzaj instalacji nie sprawi, że właściciel instalacji stanie się niezależny od operatora energetycznego. Przeciwnie, każda awaria sieci powoduje, że właściciel mikroelektrowni fotowoltaicznej także zostaje odcięty od dostaw prądu. Ze względów bezpieczeństwa (ryzyko „podania” napięcia do wyłączonej sieci) jego mikroelektrownia także przestaje dostarczać prąd. System ten nie rozwiązuje zatem problemu związanego z uzależnieniem od dostawcy energii.
Niezależność gwarantuje za to instalacja off-grid lub inaczej system wyspowy. Polega on na podłączeniu instalacji fotowoltaicznej do akumulatora lub do instalacji składającej się z zespołu akumulatorów, gdzie magazynowane są nadwyżki wyprodukowanej energii. W praktyce rozwiązanie, w którym instalacja fotowoltaiczna nie ma w ogóle połączenia z siecią operatora jest bardzo rzadko spotykane. Znajduje ona zastosowanie w przypadku braku możliwości podłączenia się do sieci energetycznej lub kiedy dostęp ten jest utrudniony. Z kolei czerpanie energii z akumulatorów staje się nieodzowne także w przypadku rozwiązań on-grid, gdy zasilanie sieciowe charakteryzuje się częstymi przerwami w dostawach prądu.
| On-grid | Off-grid | |
| Zalety |
Możliwość znaczącego obniżenia kosztów energii elektrycznej. Obniżenie opłaty mocowej pobieranej przez operatora od odbiorców podłączonych do linii przesyłowych i sieci dystrybucyjnej. Dzięki zastosowaniu instalacji akumulatorowej do magazynowania energii w sieci on-grid można zmniejszyć opłaty za moc bierną. |
Możliwość znaczącego obniżenia kosztów energii elektrycznej. Niezależność od operatora sieci energetycznej. Brak opłat pobieranych przez operatora od odbiorców podłączonych do linii przesyłowych i sieci dystrybucyjnej. |
| Wady | Zależność od operatora sieci energetycznej. |
Wyższe koszty związane z koniecznością zakupu instalacji akumulatorowej do przechowywania energii. Pewne straty przechowywanej w akumulatorach energii |
Istnieje także możliwość instalacji rozwiązania hybrydowego, które pozwala korzystać z zasobów zakładu energetycznego, ale daje nam także pełną niezależność od tego dostawcy prądu. Wówczas, w sytuacji, gdy następuje przerwa w dostawie prądu od operatora energetycznego instalacja jest w stanie funkcjonować dalej samodzielnie.
Ponadto, magazyn energii umożliwia zmniejszenie jej szczytowego poboru z sieci.
Opłacalności inwestycji w panele fotowoltaiczne zależy od kilku czynników. Na część z nich nie mamy wpływu, a są to m.in. warunki pogodowe, układ dachu, który powoduje że słońce operuje na nim w bardziej lub mniej sprzyjających warunkach, czy stawki ustalane przez operatora na podstawie aktualnych regulacji prawnych. Są jednak także takie parametry, które sami możemy dobrać, by zoptymalizować naszą inwestycję. Przyjrzyjmy się im szczegółowo.
| Czynniki na które mamy wpływ | Czynniki niezależne |
| Wybór technologii W zależności od rodzaju paneli uzyskamy różną sprawność czyli zdolność do wytwarzania energii elektrycznej i trwałość, która ma wpływ na ostateczny rachunek ekonomiczny. |
Koszt energii Należy założyć, że koszty energii elektrycznej czyli taryfy sieci energetycznych przygotowane dla odbiorców z czasem będą rosły ze względu na z politykę klimatyczną. W tym kontekście im wyższe będą zaoszczędzone koszty, tym wyższa opłacalność naszej inwestycji. Im więcej energii elektrycznej zużywa właściciel instalacji fotowoltaicznej w ciągu dnia, tym większa będzie opłacalność fotowoltaiki. |
| Wybór metody finansowania Inwestycję w fotowoltaikę możemy finansować w różny sposób, nie koniecznie wykładając własne pieniądze i nie koniecznie posługując się kredytem bankowym. Do wyboru są także programy, które pozwolą nam obniżyć koszty inwestycji. Mogą to być takie programy jak „Mój prąd”, „Czyste powietrze” ulga termomodernizacyjna albo dotacje w ramach nowelizacji ustawy o OZE. |
|
| Wybór strony świata Niezależnie od kąta nachylenia dachu, który na ogół jest już wykonany i nie mamy wpływu na jego geometrię, możemy wybrać dla instalacji PV jedną z kilku możliwości stron świata i pory dnia, podczas której operuje słońce. Może to być albo kierunek wschód – zachód albo południe. W przypadku instalacji PV na kierunkach wschód – zachód decydujemy się na dostęp do światła w porze porannej i wieczornej. Można rozważyć wybór tych kierunków, kiedy nasz model konsumpcji energii w gospodarstwie domowym jest tradycyjny. Pozwoli to korzystać z własnej mocy w okresie kiedy prąd jest najintensywniej użytkowany. W przypadku wyboru kierunku południowego zyskujemy większy dopływ energii do paneli i jej wyższą sumaryczną wartość, niż w przypadku kierunków wschód – zachód, kiedy słońce znajduje się niżej nad horyzontem. Oczywiście można także zainstalować więcej paneli i rozmieścić je w sposób równomierny na każdym z kierunków, z których dochodzą promienie słoneczne. |
Nachylenie dachu Wydajność ogniw fotowoltaicznych zależy w dużym stopniu od ich umiejscowienia. Im bardziej nasłonecznione miejsce i bardziej zbliżony do optymalnego kąt (idealny jest kąt ok. 35 stopni) tym więcej energii będziemy w staniu uzyskać. Alternatywą do instalacji na dachu jest instalacja na gruncie. |
| Nasłonecznienie, pora roku, temperatura Przyjmuje się, że nie więcej niż 25°C to optymalna temperatura dla instalacji PV. W naszym klimacie sezonowe zróżnicowanie nasłonecznienia jest ogromne, a uzysk energii w sezonie zimowym jest wielokrotnie mniejszy niż wiosną i latem. |
Koszt instalacji fotowoltaicznej obejmuje:
- przygotowanie projektu instalacji;
- zakup fotoogniw, czyli paneli fotowoltaicznych;
- zakup osprzętu elektrycznego, w tym przede wszystkim inwertera (falownika) odpowiedzialnego za dostosowanie parametrów prądu do instalacji elektrycznej w budynku, przewodów, konstrukcji do montażu, zabezpieczeń przeciwporażeniowych i przeciwpożarowych itd.;
- usługę instalacji i montażu.
Łączny koszt zakupu obejmuje nie tylko panele solarne, ale także ich transport i montaż. Jak szacuje Stowarzyszenie Branży Fotowoltaicznej POLSKA PV zainstalowanie 1 kWp (1 jednostki paneli fotowoltaicznych) w mikroinstalacji fotowoltaicznej kosztuje średnio około 4100 zł netto (
