Krótkie wprowadzenie do fotowoltaiki, czyli wszystko co powinieneś wiedzieć na początek!

Dlaczego warto zainwestować w instalację fotowoltaiczną?

Przed każdą inwestycją warto zastanowić się jakie płyną z niej korzyści.
W przypadku mikroinstalacji fotowoltaicznej są one widoczne niemal gołym okiem. Po pierwsze instalacja wytwarza dla Ciebie praktycznie darmowy prąd i zmniejsza miesięczne wydatki na energię elektryczną prawie do zera. Poza tym okres zwrotu inwestycji to mniej więcej 5 – 7 lat, a potem instalacja generuje zyski. Czynnikiem przemawiającym za fotowoltaiką, na który nie każdy zwraca uwagę są stale rosnące ceny prądu oraz dodatkowe pozycje, które pojawiają się na fakturze jak np. opłata mocowa. W skrócie – Twoje rachunki z roku na rok będą coraz wyższe, a różnice między rokrocznymi rozliczeniami będą coraz bardziej zauważalne.

A jeśli już mowa o opłacalności inwestycji: każdy doświadczony instalator powie Ci to samo – nie wybieraj najtańszej opcji (najdroższej również, prawda zawsze leży po środku). Lepiej dołożyć starań na początku i mieć pewność, że wszystkie wybrane komponenty są dobrej jakości, niż po kilku latach szukać serwisanta i płacić za naprawę czegoś, co w teorii nie powinno się zepsuć przez nawet kilkadziesiąt lat. Pamiętaj, że prócz modułów i falownika dużą rolę odgrywa również tak marginalizowany przez wszystkich dobór zabezpieczeń zarówno po stronie AC jak i DC. 
Procarte Energetyka przedstawia kilka definicji, które szczególnie na początku Twojej przygody z fotowoltaiką pomogą zrozumieć jak to wszystko działa i dlaczego własna elektrownia słoneczna to  teraz jedna z bardziej opłacalnych inwestycji jakie możesz wykonać.

Dodatkowe pozycje cyklicznie pojawiają się na fakturze.

Prosument

Coraz więcej osób decyduje się na własną elektrownię i umowę prosumencką (Źródło: opracowanie własne)

Posiadając instalację fotowoltaiczną podłączoną do sieci elektroenergetycznej stajesz się prosumentem. Co to oznacza i jak działa w praktyce? Otóż, w dzień produkujesz więcej energii elektrycznej niż jesteś w stanie zużyć, a nadwyżkę oddajesz do sieci, gdzie jest ona magazynowana przez okrągły rok. Możesz ją odebrać w momencie, kiedy Twoja instalacja nie pracuje – np. w nocy (tu ważna uwaga – odbierasz tylko 80% oddanej nadwyżki, 20% zakład pobiera jako swego rodzaju podatek na utrzymanie sieci przesyłowych). Równolegle z instalacją Zakład Energetyczny zmienia licznik w twoim domu ze zwykłego na dwukierunkowy, który monitoruje ile energii zużyłeś a ile oddałeś. Pod koniec roku podlicza się ile prądu oddałeś a ile zabrałeś. Przy idealnie dobranej instalacji powinieneś wyjść na zero. 

Jaka moc instalacji jest mi potrzebna?

Moc instalacji ma bezpośredni wpływ na cenę, a więc także na okres zwrotu inwestycji. Optymalny dobór zapewni Ci maksymalnie obniżone rachunki oraz zminimalizuje czas, po którym wyjdziesz z kosztami „na zero”. W olbrzymim uproszczeniu zakładając, że Twój dach jest ustawiony na południe, lub niewiele od południa odchylony już na początku warto podkreślić, że elektrownia powinna mieć moc większą nawet do 20-25%%. Takie przewymiarowanie spowodowane jest kilkoma czynnikami – 20% nadwyżki produkcji energii zabiera Państwo za magazynowanie Twojej nadprodukcji w sieci, co więcej w Polsce przyjmujemy średnie nasłonecznienie na poziomie 1000 kWh/rok jednak jest to pewna średnia przyjęta z ostatnich kilkudziesięciu lat. Przez czas działania Twojej instalacji zdażą się lata bardziej i mniej słoneczne, przewymiarowanie jest swojego rodzaju ochroną przed gorszym rokiem. Dodatkowo, moduły z biegiem lat tracą część swojej wydajności. Można przyjąć, że na każde 1000kWh które zużywasz w ciągu roku instalacja powinna mieć 1,25kWp. 

Mikroinstalacja o mocy 9,84 kWp na budynku gospodarczym. (Źródło: opracowanie własne)

Fotowoltaika – jak to działa?

Uproszczony schemat działania modułu fotowoltaicznego (Źródło: http://agak.nazwa.pl)

Podstawowe komponenty instalacji fotowoltaicznej to moduły fotowoltaiczne, inwerter (nazywany też falownikiem), konstrukcja montażowa, zabezpieczenia oraz okablowanie. Prąd w panelach powstaje dzięki zjawisku fotowoltaicznemu, które polega na powstaniu siły elektromotorycznej w ciele stałym pod wpływem promieniowania świetlnego. Tyle jeśli chodzi o definicję. Nie musisz idealnie znać się na fizyce, żeby podjąć odpowiednią decyzję co do inwestycji. Dalej prąd o napięciu stałym (DC) trafia do inwertera, który zmienia go na przemienny (AC) i dostosowuje go do parametrów sieci czyli 230V 50Hz a dalej zasila Twoje sprzęty w domu.

Moduły fotowoltaiczne

Panele to element, który jest najbardziej widoczny. Zapewne nie raz mijałeś dach, na którym były zamontowane. W odpowiedzi na potrzeby rynku powstaje coraz więcej ich rodzajów. Poszczególne moduły różnią się nie tylko mocą, wydajnością, ale też wyglądem i innymi technicznymi czynnikami. Jeśli jesteś zainteresowany inwestycją we własną elektrownię – nie musisz tak naprawdę wiedzieć czym się od siebie różnią. Doświadczony instalator dobierze dla Ciebie najlepsze panele pod względem samej jakości pracy jak i walorów estetycznych tak istotnych przy montażu na dachu.

Na rynku w tym momencie są całe dziesiątki producentów paneli. Najnowszy ranking Instytutu PVEL, który od ponad 10 lat zajmuje się badaniem modułów fotowoltaicznych otwierają moduły marki Astronergy. Pokazuje to, że można zachować balans pomiędzy niewygórowaną ceną, a najwyższą jakością. Inni producenci , którzy również wypadają świetnie w większości rankingów warci w tym momencie uwagi to JA Solar, Canadian Solar, ZNShine, QCells, Longi, Jinko, Trina Solar, Sharp. Do najpopularniejszych marek premium, które przy wyższym budżecie warte są rozważenia zaliczamy: SunPower, LG Solar, Panasonic, Hyundai. Dobre polskie moduły, które powoli zaczynają rywalizować z zagranicznymi firmami to przede wszystkim: ML System oraz Bruk-bet Solar. 

Panele Astronergy 355W fullblack oraz 370W (Źródło: opracowanie własne)

Inwerter (falownik)

Inwerter Huawei pracujący jako część instalacji o mocy 14,06 kWp (Źródło: opracowanie własne)

Inwerter jest „mózgiem” całej instalacji. Przekształca prąd stały z paneli na przemienny czyli taki jak masz w gniazdku. Jeśli nie działa falownik – nie działa cała instalacja. Zazwyczaj montuje się je na ścianie i do niego podłącza się moduły. Inwerter to dość wrażliwe urządzenie, które musi przez cały czas przetwarzać duże ilości mocy pochodzącej z paneli. Zdecydowanie jest to element, na którym nie powinieneś oszczędzać. Niezawodność falownika, okres gwarancji i możliwość szybkiej naprawy ewentualnych usterek to elementy, na które trzeba zwrócić uwagę podczas planowania inwestycji. Jacy producenci są warci uwagi? W tym momencie przed szereg wysuwa się Huawei z rozwiązaniami jak wśród marek premium, a ceną nadal zbliżoną do średniej półki. Z czystym sumieniem możemy polecić również w segmencie premium: SMA, SolarEdge, Fronius. Dobre a ekonomiczne: Sofar Solar – czyli wybór większości instalatorów, oraz coraz popularniejszy Afore z bardzo sprawnie reagującym działem serwisowym.   
Kontynuując – wybrałeś już moduły, wybrałeś producenta falownika. Co dalej? Każdy z producentów posiada w swojej ofercie co najmniej kilka inwerterów. Warto zainwestować w taki, który ma moc do 25% mniejszą niż instalacja. Dlaczego? Po pierwsze dasz radę trochę zaoszczędzić. A po drugie taki falownik będzie lepiej działał w trudnych warunkach (wieczorami, czy w zimę). Po prostu przewymiarowanie falownika w większości przypadków pozytywnie wpłynie na działanie instalacji. Jednak nie podejmuj tej decyzji samodzielnie, najlepiej dopytaj doświadczonego instalatora czy doradcę technicznego z branży. Na pewno będą dysponować wiedzą, która pozwoli rozwiać Twoje wątpliwości.

Mikroinwertery i optymalizatory

Mikroinwertery spełniają dokładnie taką samą rolę jak standardowe inwertery. Główną różnica jest jednak to, że „mikrusy” są podłączone do mniejszej ilości paneli: jednego, dwóch lub czterech. Takie rozwiązanie stosuje się np. w momencie kiedy przez całą instalację w ciągu dnia wędruje cień. Wtedy każdy moduł „działa osobno” i w ten sposób maksymalizujemy uzysk. Poza tym – jak już wiesz, panele wraz z upływem czasu tracą nieco na wydajności. Nie musi się to jednak dziać się równomiernie dla każdej sztuki. W takim przypadku każdy panel będzie działał z maksymalną możliwą mocą, a nie z mocą najsłabszego w szeregu.

„Zwykły” falownik i optymalizatory spełniają podobną rolę co mikroinwertery. Największą różnicą w instalacji z optymalizatorami jest to, że posiadasz jeden falownik na całą elektrownię i dodatkowo optymalizatory. Stosuje się je w przypadkach gdy cienia padającego na Twoje panele jest niewiele, panele są ułożone pod różnymi kątami lub ogniwa mają różną moc. Doświadczony instalator na pewno będzie wiedział kiedy zastosować optymalizatory lub mikroinwertery.  Największą zaletą obydwu rozwiązań jest możliwość monitoringu działania każdego modułu osobno (lub dwóch czy czterech).

 

Optymalizator Tigo oraz Huawei (Źródło: opracowanie własne)

Konstrukcja

Instalacja na dachu płaskim z użyciem ekierek (Źródło: opracowanie własne)

Konstrukcja montażowa to element szczególnie ważny jeśli chodzi o bezpieczeństwo Twojej elektrowni. Sprawdzone konstrukcje zagwarantują Ci, że przy pierwszym silniejszym podmuchu wiatru panele nie spadną Ci na głowę. W dużym skrócie – do blachy trapezowej używa się mostków trapezowych, do blachodachówki śrub dwugwintowych, dachówki ceramicznej uchwyty regulowane dokrokwiowe, do instalacji gruntowych specjalnie przygotowanych konstrukcji wbijanych lub betonowanych w gruncie. Możliwe jest również używanie balastów w przypadku montażu paneli na dachu płaskim i trójkątach. W Polsce największym producentem konstrukcji jest Corab, Energy 5 oraz Baks. Na nas największe wrażenie zrobiła jakoś wykonania i jakość materiałów od Polskiego producenta konstrukcji  PV-MET z Cikowic. Mamy prawdziwą przyjemność być ich partnerem dystrybucyjnym na woj. świętokrzyskie. Podsumowując po świetnej jakości konstrukcję zapraszamy do Nas 🙂 

Nachylenie i orientacja dachu

Na naszej szerokości geograficznej najlepsza sytuacja zachodzi wtedy, gdy Twój dach skierowany jest na południe, a jego nachylenie mieści się w granicach od 35 do 38 stopni. Co ciekawe, prawie każdy dach nadaje się do fotowoltaiki. Jak widać na załączonym zdjęciu  już nachylenie w okolicach 10 do 60 stopni daje możliwość montażu bez dużych strat na wydajności. W przypadku dachów płaskich stosowane są specjalne konstrukcje (trójkąty montażowe), na których układa się panele pod odpowiednim kątem. Jeśli Twój dach jest skierowany na wschód lub zachód również jest możliwość założenia tam paneli. Takie ułożenie ma swoje plusy – chociażby ze względu na to, że zwiększa się ilość prądu użytego na bieżąco – w końcu najwięcej czasu w domu spędzamy rano oraz popołudniu i wieczorem, czyli wtedy kiedy taka instalacja pracuje na pełnych obrotach.  

Wydajność modułów fotowoltaicznych w zależności od nachylenia dachu oraz kierunku usytuowania połaci dachowej (źródło własne)

Kiedy instalacja się zwróci?

Prosty wykres zwrotu inwestycji oraz skumulowanych oszczędności dla instalacji o mocy 5,00 kWp dla rodziny Kowalskich (Źródło: opracowanie własne)

Na okres zwrotu inwestycji składa się cały szereg czynników. Oczywiście im droższych komponentów użyjesz, tym instalacja będzie dłużej się zwracała, dlatego tak istotny jest balans pomiędzy jakością a ceną już na początkowym etapie planowania inwestycji. Średni okres po którym wychodzi się „na zero” to 5 – 7 lat. Posłużymy się jednak konkretnym przykładem:

W domu rodziny Kowalskich roczne zużycie prądu wynosi 4000kWh. Zakładamy, że cena 1kWh to 0,65zł, więc roczne wydatki na prąd to 2600zł, wzrost ceny energii elektrycznej to 3% (wariant optymistyczny – w 2021r. cena prądu wzrosła o około 10%), a poziom autokonsumpcji przyjęto na wysokości 35%. Rodzina zdecydowała się na inwestycję w fotowoltaikę o mocy 5kWp za cenę 22000zł. Kiedy instalacja się zwróci? Relatywnie szybko, bo już po ok 7 latach, a w obliczeniach nie uwzględniliśmy ulgi z programu „Mój Prąd” tj. 5000zł, co pokazuje, że nawet gdyby program przestał wspierać rozwój mikroinstalacji to nadal taka inwestycja jest wyjątkowo opłacalna i przynosi średnio 13% zysku w skali roku. Najciekawsze jest jednak to, że po 30 latach pracy zysk jaki wygeneruje taka elektrownia to niespełna 100000zł!  Tak wielką sumę rodzina zapłaciłaby dystrybutorowi energii za prąd, który pobrała z sieci. Jest to równowartość dobrej klasy samochodu z salonu – tak wielkie oszczędności zapewniła inwestycja we własną instalację fotowoltaiczną.

Ważnym elementem całej tej układanki jest też instalator. Postawienie na firmę, w której pracują profesjonaliści w swoim fachu pozwoli uniknąć usterek, niewłaściwego podłączenia czy uszkodzeń mechanicznych poszczególnych komponentów, co zminimalizuje dodatkowe koszty.