Co to jest fotowoltaika?

Słowo fotowoltaika jest połączeniem dwóch słów związanych z fizyką tj. słowo „photo” oznaczające światło oraz „wolt” oznaczające jednostkę, którą wyrażamy napięcie prądu. Fotowoltaika jest dziedziną nauki oraz sektorem z dziedziny gospodarki, który skupia się na przetwarzaniu energii słonecznej na energię elektryczną.

Podstawowym elementem składającym się na elektrownię fotowoltaiczną są moduły fotowoltaiczne (popularnie nazywane jako – panele słoneczne). Panele fotowoltaiczne składają się z elementów półprzewodnikowych, w którym następuje konwersja energii promieniowania słonecznego w energię elektryczną w wyniku zjawiska fotowoltaicznego. Ogniwo zbudowane jest z dwóch warstw półprzewodnika – typu n i typu p oraz przyłączonych elektrod – górnej i dolnej. W wyniku oddziaływania światła słonecznego na ogniwa fotowoltaiczne, elektrony zostają wybijane przez fotony. W wyniku wybijania powstaje różnica potencjałów, a za nią prąd stały.

W pierwszej kolejności należy pamiętać, iż instalacje PV nie są instalacjami kolektorów słonecznych, które służą jedynie do ogrzewania wody. Wytworzona przez ogniwa fotowoltaiczne energia może być zarówno magazynowana przy pomocy akumulatorów jak też oddawana do sieci celem jej zmagazynowania lub sprzedania. W związku z tym instalacje fotowoltaiczne dzielimy na dwa rodzaje:

1.Elektrownie fotowoltaiczne On-Grid
Jest to rodzaj instalacji fotowoltaicznej zintegrowanej z siecią publiczną. Ten rodzaj instalacji jest najchętniej wybierany w Polsce z uwagi na stosunkowo niski koszt inwestycji oraz dobre i proste zasady rozliczania. Falownik sieciowy oddaje nadwyżki do Zakładu Energetycznego i w zależności od sposobu rozliczeń możemy nadwyżkę sprzedać lub oddać do magazynowania i odebrać zimą.

Zgodnie z Polską ustawą o OZE – osoba fizyczna może w łatwy i szybki sposób rozliczać energię elektryczną w systemie „opustów”. Wystarczy zostać prosumentem, czyli podpisać z zakładem energetycznym nową umową dotyczącą wprowadzenia mikroinstalacji i nadprogramowy prąd z fotowoltaiki magazynowany jest u dystrybutora. Prąd ten możemy odebrać w momencie, gdy mamy niedobór np. zimą (większe zużycie prądu, niższy uzysk z paneli wynikający z krótszego dnia, większej ilości pochmurnych dni itp.). W przypadku posiadania instalacji mniejszej niż 10kW możemy odebrać 80% wyprodukowanego wcześniej prądu (zakład energetyczny pobiera 20% jako koszt magazynowania).

Do niewątpliwych korzyści instalacji sieciowych należy:

• bieżące korzystanie z energii wyprodukowanej przez panele słoneczne,
• przesyłanie nadwyżek energii do sieci.

2. Elektrownie fotowoltaiczne Off-Grid
Jest to rodzaj instalacji fotowoltaicznej, która składa się z regulatora, przetwornicy, paneli słonecznych, akumulatorów oraz sterownika. Ten rodzaj instalacji jest najchętniej wybierany w domkach działkowych, które nie mają dostępu do sieci publicznej lub na wsiach, gdzie często występują niekomfortowe zaniki dostawy prądu (fotowoltaika on-grid nie działa, gdy nie mamy prądu z sieci). System ten jest znacznie droższym rozwiązaniem z uwagi na wysokie ceny indywidualnego magazynowania energii (podzespoły).

Omówiliśmy już zasadę działania paneli słonecznych w poprzedniej części artykułu. Aby instalacja fotowoltaiczna była kompletna i mogła prawidłowo działać potrzebne jest jeszcze „serce instalacji” czyli falownik, nazywany także jako inwerter (z ang. inverter). Falownik obciąża panele wyszukując punktu mocy maksymalnej (MPPT – link) z łańcucha paneli osiągając przy tym optymalną moc szeregu. Inwerter także zmienia prąd stały (DC) z paneli na prąd zmienny (AC) oraz wpuszcza prąd do sieci budynku. Następnie uzyskany prąd trafia do gniazdek i wykorzystywany jest jako zaspokojenie bieżącego poboru urządzeń elektrycznych w domu (telewizory, RTV AGD, klimatyzacja, kuchenki elektryczne, oświetlenie itp.). Nowoczesne falowniki są wyposażone w funkcje monitoringu, czyli przy pomocy wbudowanych modułów WIFI na serwer producenta wysyłane są informacje o produkcji danej instalacji. Użytkownik może wygodnie monitorować pracę swojej elektrowni na aplikacji na smartfonie lub przeglądarce www.

Im więcej paneli słonecznych oraz promieni słonecznych na nie padających, tym większy uzysk energetyczny uzyskuje inwestor. Dlatego panele fotowoltaiczne częściej niż na gruncie montuje się na dachu – dach ma zazwyczaj nachylenie bliskie optymalnemu (ok 35 stopni), a dodatkowo jego wysokie położenie sprawia, że panele pozbawione są zacieniania, które ma bardzo szkodliwy wpływ na wydajność instalacji (sprawdź skutki zacienienia – link). Promienie słońca są darmowe, zatem inwestycja w fotowoltaikę zwraca się po kilku latach. Dodatkowo instalacja jest w pełni bezobsługowa, więc nie generuje żadnych dodatkowych kosztów.

Oprócz wcześniej wspominanych paneli słonecznych oraz inwertera potrzebny jest szereg akcesorii oraz podzespołów fotowoltaicznych składających się na KOMPLETNY ZESTAW FOTOWOLTAICZNY (dostępny w naszym sklepie). Zestaw solarny składa się z:

• Moduły fotowoltaiczne
• Falownik
• Konstrukcja aluminiowa (profile szyny PV, haki dachówka, mostki trapezowe)
• Elementy nośne ze stali nierdzewnej (śruby dwugwintowe PV)
• Elementy łączące (klemy pv, śruby imbusowe, wpusty szynowe)
• Przewody solarne
• Konektory MC4
• Przewody uziemiające
• Ochronniki przepięć DC PV
• Rozdzielnice PV (skrzynki rozdzielające fotowoltaiczne)
• Akcesoria elektryczne (zaciskarki mc4, tulejki, oczka)

Dzięki systemowi opustów dla instalacji prosumenckich (tzw net-metering) – właściciel instalacji fotowoltaicznej może przesłać nadwyżkę energii elektrycznej do sieci i odebrać ją w ciągu jednego roku (kolejnego okresu rozliczeniowego). Inaczej mówiąc, użytkownik elektrowni fotowoltaicznej ma prawo do rocznego bilansowania energii czyli rozliczania różnicy pomiędzy zużyciem prądu, a produkcją prądu w skali roku. Oznacza to, że właściciel paneli słonecznych na dachu może odebrać prąd wtedy, gdy jego produkcja jest niewielka, np. zimą. Umowa prosumencka pozwala zatem na pełną niezależność od cen prądu.

Założenie elektrowni fotowoltaicznej na dachu nie wymaga zmiany instalacji elektrycznej. Instalacja PV najczęściej podłączana jest do centralnej rozdzielnicy w budynku, zatem do urządzeń, które już istnieją i nie wymagają modyfikacji. W zależności od istniejącej instalacji elektrycznej w budynku – jedno lub trójfazowej, dobiera się odpowiednią instalację fotowoltaiczną na 1 lub 3 fazy.

Licznik dwukierunkowy jest niezbędnym podzespołem do prawidłowego rozliczania przepływu prądu w systemie opustów. Licznik dwukierunkowy bilansuje ilość energii pobranej z sieci z ilością energii wpuszczonej do sieci z instalacji fotowoltaicznej. Jego zadaniem jest dwukierunkowy pomiar prądu. W zależności od rodzaju posiadanego falownika (inwerter jednofazowy lub inwerter trójfazowy) zakładany jest odpowiedni licznik.

Wymiana licznika na dwukierunkowy leży po stronie zakładu energetycznego. Odpowiedni umowie zakład po złożeniu wniosku na przyłączenie nowej instalacji fotowoltaicznej ma 30 dni na rozpatrzenie wniosku oraz wymianę licznika na swój koszt. Inwestor mikro instalacji nie płaci więc ani za nowy licznik, ani za jego wymianę.