Systemy fotowoltaiczne cieszą się coraz większą popularnością – trudno się temu dziwić – jeśli zostaną odpowiednio skonstruowane, nie tylko zapewnią dostateczną ilość energii elektrycznej dla domu, ale również będą w stanie wyprodukować „dodatkowy” prąd, który można sprzedawać.
Kiedy system fotowoltaiczny będzie opłacalny?
Aby system fotowoltaiczny był ekonomiczny, konieczne jest spełnienie kilku warunków. Po pierwsze – należy go „zbudować” z właściwie dobranych elementów, m.in.: modułów, baterii akumulatorów, inwerterów, czy też kontrolerów systemu.
Składowe te dobiera się też w zależności od rodzaju instalacji. Możemy zdecydować się na instalację stacjonarną, samodzielną (off-grid) lub dołączoną do sieci (in-grid). O zaletach tych instalacji pisaliśmy już na naszym blogu.
Aby zapewnić efektywność systemu fotowoltaicznego, należy precyzyjnie określić poziom zasilania w stosunku do zapotrzebowania domu na energię elektryczną.
Błędy w obliczeniach mogą doprowadzić do niepotrzebnego rozbudowania instalacji. Problem jest szczególnie istotny, gdy korzystamy z tego rodzaju zasilania energetycznego przez cały rok.
Tymczasem możemy zoptymalizować zużycie energii, jeśli wspomożemy zasilanie fotowoltaiczne innym źródłem energii elektrycznej – szczególnie w miesiącach jesiennych i zimowych.
Praktyczna moc systemu jest uzależniona również od doboru modułów (mogą to być np. ogniwa cienkowarstwowe, wykazujące większą efektywność przy słabszym nasłonecznieniu albo ogniwa krystaliczne).
Dzienne zapotrzebowanie na energię elektryczną
Aby określić właściwą moc modułów, konieczne jest dostosowanie jej do zapotrzebowania na prąd budynku. Obliczenia te bazują na współczynniku dziennego zużycia prądu.
Bez przeprowadzenia takiej analizy nie bylibyśmy w stanie stworzyć właściwego projektu popularnych systemów fotowoltaicznych off-grid.
Oszacowanie dziennego zużycia energii nie jest trudne. Konieczne jest zastosowanie mierników zużycia prądu (umieszcza się je w gniazdku elektrycznym i za ich pośrednictwem podłącza odbiorniki, za pomocą których mierzy się poziom energii pobieranej przez urządzenia elektryczne).
Dysponując taką analizą, jesteśmy w stanie określić oczekiwaną moc instalacji fotowoltaicznej oraz pojemność baterii akumulatorów. W praktyce musimy jednak „wziąć poprawkę” na różny poziom nasłonecznienia w ciągu roku.
Efekt energetyczny a moc modułów fotowoltaicznych
Ustalając moc instalacji fotowoltaicznej, należy wziąć pod uwagę m.in. warunki atmosferyczne charakterystyczne dla położenia geograficznego.
Moc nominalna szacowana dla typowego domu jednorodzinnego to 2 do 4 kW, jednak nie tylko ta wielkość ma wpływ na efektywność systemu. Konieczne jest również znalezienie najlepszego miejsca do montażu instalacji, dlatego możemy spotkać zarówno panele na stelażach, jak i zamontowane na ścianach lub dachach budynków.
Moc wyjściowa modułu (Wp) to wypadkowa: temperatury modułu, natężenia promieniowania słonecznego i jego rozkładu spektralnego (są one określone w modelu STC - standardowym).
Wiadomo, że np. przyjęcie takiego warunku standardowego jak czyste niebo w porze południowej, nie jest do końca miarodajne i realnie rzecz ujmując moc, wyjściowa modułu będzie się kształtować na poziomie ok. 90 proc. modelu STC.
W zw. z tym trudno podać liczbę modułów, które należy zainstalować, aby zaspokoić zapotrzebowanie na prąd „teoretycznego” domu. Konieczne są indywidualne ustalenia dotyczące m.in. kierunku ustawienia panelu (polecany jest kierunek południowy) czy celów inwestora.
Zazwyczaj jest to możliwość pozyskiwania energii „obsługującej” dom. Zakłada się, że w przypadku czteroosobowej rodziny będzie to ok. 3000 kWh rocznie.
Jeśli przyjmiemy ww. założenia dotyczące rzeczywistej mocy wyjściowej modułu, należy zauważyć, że takie zapotrzebowanie powinno zostać zapewnione przez system fotowoltaiczny o średniej mocy nieco ponad 3 kW (ok. 3,3 kW zakładając przy tym idealne warunki atmosferyczne 25 st. C., nasłonecznienie 100 W/m2 i optymalną ekspozycje paneli). Przy czym przy obliczaniu mocy wyjściowej modułów pamiętać musimy o ich sprawności, która przeważnie utrzymuje się na poziomie około 15%. By zatem w całości zaspokoić potrzeby naszej rodziny potrzebny nam będzie system o łącznej mocy około 21 kW. Jest to duża inwestycja. Warto jednak zastanowić się, czy nie warto skupić się na mniejszej mocy instalacji, którą w całości przeznaczymy na realizację celu „strategicznego”, np. zasilania oświetlenia wokół domu po zmroku.
Ta chłodna kalkulacja nie zawsze odstrasza potencjalnych zainteresowanych. Coraz częściej właściciele nieruchomości inwestują w systemy fotowoltaiczne również w celach zarobkowych. Inwestycję taką warto polecieć szczególnie tym osobom, które dysponują dużą powierzchnią, nadającą się do fotowoltaicznego „zagospodarowania” od strony południowej.
Kiedy system fotowoltaiczny będzie opłacalny?
Aby system fotowoltaiczny był ekonomiczny, konieczne jest spełnienie kilku warunków. Po pierwsze – należy go „zbudować” z właściwie dobranych elementów, m.in.: modułów, baterii akumulatorów, inwerterów, czy też kontrolerów systemu.
Składowe te dobiera się też w zależności od rodzaju instalacji. Możemy zdecydować się na instalację stacjonarną, samodzielną (off-grid) lub dołączoną do sieci (in-grid). O zaletach tych instalacji pisaliśmy już na naszym blogu.
Aby zapewnić efektywność systemu fotowoltaicznego, należy precyzyjnie określić poziom zasilania w stosunku do zapotrzebowania domu na energię elektryczną.
Błędy w obliczeniach mogą doprowadzić do niepotrzebnego rozbudowania instalacji. Problem jest szczególnie istotny, gdy korzystamy z tego rodzaju zasilania energetycznego przez cały rok.
Tymczasem możemy zoptymalizować zużycie energii, jeśli wspomożemy zasilanie fotowoltaiczne innym źródłem energii elektrycznej – szczególnie w miesiącach jesiennych i zimowych.
Praktyczna moc systemu jest uzależniona również od doboru modułów (mogą to być np. ogniwa cienkowarstwowe, wykazujące większą efektywność przy słabszym nasłonecznieniu albo ogniwa krystaliczne).
Dzienne zapotrzebowanie na energię elektryczną
Aby określić właściwą moc modułów, konieczne jest dostosowanie jej do zapotrzebowania na prąd budynku. Obliczenia te bazują na współczynniku dziennego zużycia prądu.
Bez przeprowadzenia takiej analizy nie bylibyśmy w stanie stworzyć właściwego projektu popularnych systemów fotowoltaicznych off-grid.
Oszacowanie dziennego zużycia energii nie jest trudne. Konieczne jest zastosowanie mierników zużycia prądu (umieszcza się je w gniazdku elektrycznym i za ich pośrednictwem podłącza odbiorniki, za pomocą których mierzy się poziom energii pobieranej przez urządzenia elektryczne).
Dysponując taką analizą, jesteśmy w stanie określić oczekiwaną moc instalacji fotowoltaicznej oraz pojemność baterii akumulatorów. W praktyce musimy jednak „wziąć poprawkę” na różny poziom nasłonecznienia w ciągu roku.
Efekt energetyczny a moc modułów fotowoltaicznych
Ustalając moc instalacji fotowoltaicznej, należy wziąć pod uwagę m.in. warunki atmosferyczne charakterystyczne dla położenia geograficznego.
Moc nominalna szacowana dla typowego domu jednorodzinnego to 2 do 4 kW, jednak nie tylko ta wielkość ma wpływ na efektywność systemu. Konieczne jest również znalezienie najlepszego miejsca do montażu instalacji, dlatego możemy spotkać zarówno panele na stelażach, jak i zamontowane na ścianach lub dachach budynków.
Moc wyjściowa modułu (Wp) to wypadkowa: temperatury modułu, natężenia promieniowania słonecznego i jego rozkładu spektralnego (są one określone w modelu STC - standardowym).
Wiadomo, że np. przyjęcie takiego warunku standardowego jak czyste niebo w porze południowej, nie jest do końca miarodajne i realnie rzecz ujmując moc, wyjściowa modułu będzie się kształtować na poziomie ok. 90 proc. modelu STC.
W zw. z tym trudno podać liczbę modułów, które należy zainstalować, aby zaspokoić zapotrzebowanie na prąd „teoretycznego” domu. Konieczne są indywidualne ustalenia dotyczące m.in. kierunku ustawienia panelu (polecany jest kierunek południowy) czy celów inwestora.
Zazwyczaj jest to możliwość pozyskiwania energii „obsługującej” dom. Zakłada się, że w przypadku czteroosobowej rodziny będzie to ok. 3000 kWh rocznie.
Jeśli przyjmiemy ww. założenia dotyczące rzeczywistej mocy wyjściowej modułu, należy zauważyć, że takie zapotrzebowanie powinno zostać zapewnione przez system fotowoltaiczny o średniej mocy nieco ponad 3 kW (ok. 3,3 kW zakładając przy tym idealne warunki atmosferyczne 25 st. C., nasłonecznienie 100 W/m2 i optymalną ekspozycje paneli). Przy czym przy obliczaniu mocy wyjściowej modułów pamiętać musimy o ich sprawności, która przeważnie utrzymuje się na poziomie około 15%. By zatem w całości zaspokoić potrzeby naszej rodziny potrzebny nam będzie system o łącznej mocy około 21 kW. Jest to duża inwestycja. Warto jednak zastanowić się, czy nie warto skupić się na mniejszej mocy instalacji, którą w całości przeznaczymy na realizację celu „strategicznego”, np. zasilania oświetlenia wokół domu po zmroku.
Ta chłodna kalkulacja nie zawsze odstrasza potencjalnych zainteresowanych. Coraz częściej właściciele nieruchomości inwestują w systemy fotowoltaiczne również w celach zarobkowych. Inwestycję taką warto polecieć szczególnie tym osobom, które dysponują dużą powierzchnią, nadającą się do fotowoltaicznego „zagospodarowania” od strony południowej.