Prąd płynie ze słońca

Dla większości z nas energia słoneczna kojarzy się nam z ogniwami krzemowymi, które nadal zasilają przenośne kalkulatory, czy zegarki. Sytuacja na rynku uległa zmianie.

Krzem jako budulec ogniw fotowoltaicznych (PV) jest wypierany przez nowe technologie umożliwiające zbudowanie ogniw z bardzo cienkiej warstwy przewodnika. Coraz częściej pojawiają się ogniwa całkowicie pozbawione klasycznych półprzewodników wykonanych z krzemu, selenu czy kadmu.

Właściwy wybór

Przy wyborze paneli fotowoltaicznych stosowanych w mikroinstalacjach nie liczy się tylko potencjalna ilość wyprodukowanej energii, wyrażona procentowo w sprawności nominalnej, ale szczególne znaczenie ma podwyższona sprawność jego modułów przy słabym oświetleniu.

W polskim klimacie baterie słoneczne będą pracować w przedziale natężenie promieniowania słonecznego 400-800 W/m², a w zimie będzie to przedział 200-500 W/m². Z tego powodu ważne jest, aby efektywna praca baterii została zachowana nawet w słabych warunkach słonecznych.

Dlatego też należy pamiętać, że moduły z ogniwami polikrystalicznymi (wykonanymi z wykrystalizowanego krzemu) pomimo, że osiągają słabszą sprawność niż monokrystaliczne w warunkach STC to mogą wydajniej pracować w warunkach większego zachmurzenia. Z kolei panele monokrystaliczne są najbardziej wydajne w dni słoneczne.

Warto też wybierać moduły o niskotemperaturowym wskaźniku mocy, co oznacza niski spadek wydajności przy wysokich temperaturach. Standardowo każdy stopień Celsjusza powyżej 25̊C oznacza spadek mocy o 0,38%. Oznacza to, że przy wzroście temperatury otoczenia do 80̊C obniżenie mocy może sięgną ponad 20% w stosunku do szczytowej mocy nominalnej modułu. Jest to istotne w przypadku fotowoltaicznych instalacji dachowych, które nie zawsze są właściwie wentylowane.

Przy wyborze baterii słonecznych o modułach dostarczających mocy szczytowej sięgającej 250–260 Wp należy też sprawdzić czy będą one efektywnie współpracowały z falownikiem (inwerterem), zamieniającym wyprodukowany prąd stały w zmienny.

Wysokość napięcie modułów fotowoltaicznych musi odpowiadać zakresowi napięcia falownika, w którym będzie on optymalnie zamieniał prąd stały w zmienny. Warto także sprawdzić czy panele słoneczne wyposażone są w powłokę antyrefleksyjną ARC glass, która umożliwia zwiększenie wydajności konwersji modułu z 3,5% nawet do 5%.

Fotowoltaiczna instalacja

Panele fotowoltaiczne są głównym elementem składowym instalacji fotowoltaicznej, w skład której mogą opcjonalnie wchodzić baterie akumulatorowe lub dwukierunkowy licznik energii elektrycznej. Systemy autonomiczne (off-grid) z akumulatorem przeznaczone są w przypadku, gdy cała instalacja nie jest lub nie może być podłączona do sieci publicznej.

Akumulatory mają za zadanie gromadzić nadwyżkę energii elektrycznej, która może być później wykorzystana. W systemie autonomicznym, wykorzystywany jest regulator ładowania, podłączony między panelami, a akumulatorem. Jego główną funkcją jest ochrona akumulatora przed nadmiernym przeładowaniem lub rozładowaniem. Z kolei ogniwa podłączone do sieci (on-grid) wykorzystują nadwyżki energii, przekierowując je do sieci publicznej.

Czytaj także: Ochrona pożarowa termoizolacji w docieplonym budynku

Należy pamiętać, że urządzenia stosowane w gospodarstwach domowych wymagają zasilania prądu zmiennego, a prąd wytworzony przez panele fotowoltaiczne jest stały. Dlatego też nie można tych urządzeń zasilać prądem stałym z akumulatorów lub bezpośrednio z instalacji fotowoltaicznej. Niezbędne jest zastosowanie inwertera nazywanego także falownikiem, który przetworzy prąd stały o napięciu 12 V na prąd zmienny 240 V i częstotliwości 50 Hz.

Czy to się opłaca inwestorowi?

Należy pamiętać, że im więcej elementów składa się na instalację fotowoltaiczną tym będą większe straty energii elektrycznej. Przykładowo sprawność przetwarzania energii przez inwerter wynosi ok. 80-88 % reszta energii jest tracona w postaci ciepła. W sumie całkowite straty energii wynoszą ok. 8-9%.

Oznacza to że z 1 m² paneli słonecznych otrzymamy maksymalnie od 5 do 7 kWh energii elektrycznej w ciągu roku. Przykładowo jeśli zainstalujemy zestaw małej elektrowni fotowoltaicznej o mocy szczytowej paneli 1 kW (4 x 250 W i powierzchni 1,5 m²), regulatora ładowania 30 A, 4 akumulatorów 200 Ah/ 12 V i przetwornicy 1200 W o napięciu 24 V oraz automatycznego przełącznika przełączenia między elektronową, a siecią publiczną to całkowity koszt wyniesie ok. 15 tys. zł. Zakładana teoretycznie roczna produkcja energii elektrycznej z takiego zestawu wyniosłaby umiarkowanie 1000 kW/rok/m² x 1,5 x 4 szt. x 9%=540 kWh. Jeżeli średni koszt energii elektrycznej w taryfie g11 wynosi 0,60 zł/kWh to oszczędność uzyskana wniesie 540 kWh x 0,60 zł/kWh=324 zł.

Dlatego, dopiero przy uzyskaniu dofinansowania z NFOŚiGW inwestor może liczyć na opłacalność takiej inwestycji, która bez dodatkowego wsparcia zwróci mu się po ok. 46 latach. W przypadku montażu mikroinstalacji fotowoltaicznej 3 kW, czas jej amortyzacji będzie 3 razy mniejszy i wyniesie ok. 15 lat.