Dobór mocy instalacji fotowoltaiki

Najważniejszą kwestią przy zakupie instalacji fotowoltaicznej jest dobranie jej mocy. Złe dobranie ma szereg złych konsekwencji w przyszłości oraz pozostaje kosztowną kwestią do naprawy. Instalacja fotowoltaiczna nie powinna przekraczać rocznego zapotrzebowania na energię elektryczną. Dlatego też dobór mocy instalacji fotowoltaicznej powinien zostać zlecony specjalistom, np. firmie ecoABM. Specjaliści są w stanie zrobić wstępną symulację działania instalacji wraz z zaprojektowaniem położenia modułów PV na dachu lub gruncie.

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 planowaniu mikroinstalacji należy w pierwszej kolejności odpowiedzieć na pytanie o obecnym rocznym zużyciu prądu oraz przewidywaniach na kolejne lata (czy dojdą nowe urządzenia, czy powiększy się rodzina, czy ktoś z domowników przejdzie na emeryturę). Jeżeli w niedalekiej przyszłości planujemy zamontowanie klimatyzacji, pompy ciepła, grzałki do wody lub zakup kuchenki elektrycznej, zmywarki itp. to takie uwagi należy zgłosić konsultantowi.

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.

Poniżej przedstawiamy tabelkę obrazującą średnie zużycie energii elektrycznej w domach jednorodzinnych w Polsce.

Odpowiadając na pytanie jaką moc powinna mieć nasza instalacja fotowoltaiczna, należy wiedzieć iż w warunkach nasłonecznienia w Polsce z 1 kWp otrzymamy około 1000 kWh energii elektrycznej. Zatem instalacja o mocy 5kW wyprodukuje ok 5000 kWh w skali roku, co powinno pokryć potrzeby na energię elektryczną standardowej 4 osobowej rodziny.

Jeżeli jednak nie planujemy zwiększenia poboru energii z sieci w przyszłości to na podstawie zestawienia rocznego zużycia energii z ubiegłych lat oraz predyspozycji budowlanych do zamontowania instalacji (odchylenie od południa, odchylenie od 35stopni itp.) możemy oszacować moc instalacji, tak aby była odpowiednio zbilansowana.

Przy dobrym zaprojektowaniu instalacji fotowoltaicznej, możliwości lokalizacyjnych oraz słonecznych latach – nasze rachunki za prąd zostaną zredukowane jedynie do opłat stałych, czyli ok 20 zł miesięcznie – ok. 240 zł rocznie.

Znając już moc mikroinstalacji, którą należy zainstalować na danym gospodarstwie kolejnym krokiem jest dobór odpowiedniej ilości paneli fotowoltaicznych o danej mocy. Należy pamiętać, że na rynku istnieje ogromny wachlarz mocy i znajdziemy na nim zarówno panele polikrystaliczne o mocy 280W, jak i moduły monokrystaliczne o mocy 380W, obydwa w standardowym rozmiarze ok. 1m x 1,7 m.

W zależności od dostępności powierzchni na połaci dachu można instalacje wykonać mniej lub bardziej ekonomicznie (im mniej paneli o większej mocy, tym cena instalacji będzie znacznie wyższa).

Częstym błędem jest zakup zbyt dużych instalacji fotowoltaicznych. Nie dość, że koszt takiej instalacji będzie znacznie większy, przez co zwrot się wydłuży, to nadwyżki prądu i tak nie będzie można wykorzystać. Nie ma zatem sensu montowanie za dużej elektrowni, gdyż nadwyżka prądu będzie po prostu zmarnowana, ani za małej – gdyż wciąż będziemy dostawali rachunki za prąd większe niż opłaty stałe.

Jeżeli jednak instalacja fotowoltaiczna okaże się za mała z uwagi na zakup nowych urządzeń elektrycznych lub zmniejszenia skali oszczędzania – jest na to kilka sposobów. W pierwszej kolejności należy sprawdzić czy aktualny falownik ma jeszcze zapas mocy na dodanie modułów (falowniki lubią być przewymiarowane i działają wtedy z lepszą wydajnością). Jeżeli można na dany inwerter dołożyć kilka modułów fotowoltaicznych to operacja ta będzie bardzo prosta i mało kosztowna. Jeśli jednak inwerter jest już przeciążony o 20%, a połać dachu skierowana na południe – rozbudowa mikroinstalacji będzie kosztowna. Po przeanalizowaniu aktualnej oferty na rynku można zdecydować się na zastosowanie mikroinwerterów na dodawane moduły lub po prostu wymianę falownika na większy (ewentualnie dodanie kolejnego falownika). Wszystkie z powyższych możliwości powinny być przeanalizowane przez doświadczoną ekipę konsultantów, bo wpływa na nie ogromna ilość czynników.

Pierwszym krokiem doboru paneli jest określenie wielkości dachu/gruntu, ekspozycji względem kierunku padania promieni słonecznych, kąta nachylenia dachu oraz możliwych zacienień. Jeżeli nachylenie połaci dachowej nie jest skierowane do południa, można zastosować instalację wschód-zachód. W tym wypadku najczęściej symetrycznie rozlokowuje się panele na dwóch połaciach. Należy jednak pamiętać, że taki rodzaj instalacji musi być o ok 20% większy, aniżeli instalacja skierowana na południe celem osiągnięcia tych samych parametrów.

Częstym pytaniem klientów jest – ile paneli słonecznych na 1kW. Przyjmując, że instalację planujemy wykonać z paneli o standardowym rozmiarze, czyli ok. 1m x 1,7m to można przyjąć, że na jeden panel o mocy 310 W potrzebujemy ok. 1,8m2 powierzchni.

Przykład:

Na instalację 10 kW = 10 000 W potrzebujemy 33 panele o mocy 310 W (10000/310 = 33 szt.). Zatem powierzchnia dachowa, którą potrzebujemy na zamontowanie 33 szt. modułów fotowoltaicznych na dachu skośnym to około 60m2. Można manipulować liczbą paneli – jeśli mamy mniejszą połać niż 60m2, a pragniemy osiągnąć 10kW to możemy użyć np. paneli monokrystalicznych o mocy 380 W. W drugą zaś stronę – jeśli nie jesteśmy ograniczeni powierzchnią, a głównym założeniem instalacji jest jej jak najszybszy zwrot, możemy użyć większej ilości paneli polikrystalicznych o mocy 280 W.

Można zatem stwierdzić, że:

Na zużycie energii elektrycznej w wysokości 1 000 kWh rocznie zakłada się około 1,25 kWp mocy instalacji fotowoltaicznej.

Oraz

Na każde 100 zł z rachunku miesięcznego za prąd zakłada się 2,75 kWp mocy instalacji PV.

Można także użyć wzoru

Gdzie,

• Ek – ilość zużywanej rocznie energii [kWh]
• a – procentowy udział bieżącej konsumpcji własnej [%]
• b – procentowy udział ilości energii oddanej do sieci [%]
• opust – do 10 kW 0,8 powyżej 0,7
• a+b = 100%
• Uzysk – roczna produkcja energii z 1 kWp zainstalowanej mocy przez instalację PV [kWh]

Należy przy tym pamiętać, że są to jedynie ogólne założenia. Celem prawidłowego doboru mocy instalacji należy także przeanalizować symulację przy usytuowaniu systemu fotowoltaicznego w zależności kąta nachylenia oraz odchylenia od południa. Koniecznym jest także analiza potencjalnego zacienienia.

Czytaj jeszcze: Ile paneli potrzebujemy, by wyprodukować 1 kW energii: koszt i przykładowe obliczenia

Montaż instalacji fotowoltaicznej należy traktować tak samo jak instalację kolektorów słonecznych. Wolno stojące konstrukcje, które są nie większe niż 3 metry wysokości nie trzeba zgłaszać do odpowiednich organów. Wynika to z art. 29 ust. 2 pkt 15 w zw. Z art. 30 ust.1 ustawy Prawa budowlanego. Jeżeli jednak konstrukcja przekracza 3 metry wysokości to taką instalację należy zgłosić. Jeśli montaż elektrowni będzie wykonywany na obiekcie budowlanym i wiązać się będzie z przebudową lub rozbudową nieruchomości to fakt ten należy zgłosić jako rozbudowa lub nadbudowa obiektu budowlanego.