Systemy fotowoltaiczne – w trosce o domowy budżet i naturę

Rachunki za wodę i prąd sprawiają, że nasze serce zaczyna bić mocniej i mówiąc kolokwialnie często trafia nas szlag. Jak sprawić żeby były one niższe? Jak zaoszczędzić pieniądze i nerwy? To proste: wykorzystać darmowe, naturalne źródła. Oprócz tego, że zostanie nam więcej pieniędzy w kieszeni, przysłużymy się ekologii. Nadszedł już czas, aby zacząć wykorzystywać dary natury. Pomogą nam w tym systemy fotowoltaiczne.

Co to właściwie znaczy?

Fotowoltaika to technologia umożliwiającą produkcję energii elektrycznej ze światła słonecznego. Proces przemiany światła słonecznego na energię elektryczną następuje w ogniwach fotowoltaicznych. Najbardziej popularne są ogniwa słoneczne krzemowe mono i multikrystaliczne.

System fotowoltaiczny to instalacja, która umożliwiają wykorzystanie energii wyprodukowanej w modułach fotowoltaicznych za pomocą odpowiednich urządzeń.

W jaki sposób to działa?

Ogniwo fotowoltaiczne to krzemowa płytka półprzewodnikowa, wewnątrz której istnieje bariera potencjału (pole elektryczne), w postaci złącza p-n (positive – negative). Padające na fotoogniwo promieniowanie słoneczne wybija elektrony z ich miejsc w strukturze półprzewodnika, tworząc pary nośników o przeciwnych ładunkach (elektron z ładunkiem ujemnym i z ładunkiem dodatnim „dziura”, powstała po jego wybiciu). Ładunki te zostają następnie rozdzielone przez istniejące na złączu p-n pole elektryczne, co sprawia, że w ogniwie pojawia się napięcie. Wystarczy do ogniwa podłączyć urządzenie pobierające energię i następuje przepływ prądu elektrycznego. Ogniwa fotowoltaiczne najczęściej wykonuje się z krzemu – drugiego po tlenie najbardziej rozpowszechnionego pierwiastka na Ziemi, który występuje m. in. w piasku.

Zalety układów fotowoltaicznych

– niezawodność
– lekkość
– możliwość uzyskiwania darmowej energii elektrycznej o parametrach sieciowych na potrzeby gospodarcze w sposób czysty, cichy i praktycznie bezobsługowy.

Lampy uliczne, znaki drogowe, stacje meteorologiczne, przekaźniki radiowo-telekomunikacyjne, kamery zasilają właśnie układy fotowoltaiczne.

IBC PolySol 220TA – Polikrystaliczny panel fotowoltaiczny o mocy 220 W. Doskonałe źródło energii elektrycznej o sprawności osiągającej do 16%.

IBC MonoSol 230ET – Monokrystaliczny panel fotowoltaiczny o mocy 230 W. Panel przeznaczony do systemów współpracujących z siecią elektroenergetyczną.

Wydajność systemu

Jest ona uzależniona od nasłonecznienia uzyskiwanego w skali roku w miejscu montażu instalacji. Im więcej słonecznych dni i im mocniejsze promieniowanie, tym więcej możemy uzyskać energii elektrycznej z danej instalacji.

Montaż

Idealnym miejscem do montażu paneli są dachy budynków czy ich elewacje. Dziś możliwe jest zbudowanie biurowca, którego całe ściany (wraz z powierzchnią przeszkloną) pokryte będą ogniwami fotowoltaicznymi. Nie można przy tym zapomnieć o kierunku i kącie nachylenia paneli fotowoltaicznych – nie powinno się ich stawiać na północnym zboczu wzgórza ani na placu zacienianym przez drzewa czy budynki.

Efektywność

Produkcja energii elektrycznej przy pomocy ogniw słonecznych wynosi 13-15%. Dzieje się tak dlatego, że energia promieniowania słonecznego zamienia się w energię elektryczną bez udziału ciepła. Ale pojedyncze ogniwa fotowoltaiczne charakteryzują się niewielką mocą, dlatego aby uzyskać pożądane wartości mocy muszą być łączone równolegle lub szeregowo w tzw. panele lub moduły. Fakt ten, to największa (poza zmiennością pogody) praktyczna wada systemu. Moc urządzenia przekłada się wprost na zajmowaną przez nie powierzchnię.

Zasady doboru systemu i jego wydajność

W każdym miejscu do którego dociera słońce można stosować instalacje fotowoltaiczne. Do podstawowych elementów mających wpływ na wybór rodzaju systemu należą:
– sposób wykorzystania wyprodukowanej energii
– posiadana powierzchnia do montażu ogniw (fasada bądź dach budynku, wielkość działki, itp.), wielkość produkowanej energii, jaką chcemy uzyskać z instalacji
– zapotrzebowanie energetyczne urządzeń, które ma obsłużyć powstający układ

Biorąc pod uwagę jeden z powyższych kryteriów, jako punkt wyjścia przy projektowaniu systemu fotowoltaicznego, możemy dobrać takie rozwiązanie, które będzie w optymalny sposób spełniało wymogi klienta.

Dobór mocy

Wielkość obciążenia instalacji zasilającej jest najistotniejszym czynnikiem decydującym o doborze mocy ogniw oraz kształtującym późniejszą pracę systemu. Przy systemie prostym i umiarkowanym moc ogniwa powinna być co najmniej dwa razy większa od mocy odbiorników podłączonych do obwodu ogniwa. W systemie profesjonalnym nie ma takiej zależności, ponieważ część obciążenia przejmują akumulatory dostarczające energię do odbiorników, nawet jeżeli jest zachmurzenie. Dlatego przyjmuje się, że moc ogniwa powinna być 30% większa od mocy wymaganej przez odbiorniki.

Ważnym elementem jest też moc falownika, która musi być co najmniej 20% większa od mocy obciążenia systemu zasilania.

Niemniej jednak każda inwestycja wymaga indywidualnej konsultacji fachowców, którzy znając charakterystyki urządzeń poszczególnych firm, lokalizację inwestycji oraz zasobność portfeli najlepiej dobiorą urządzenia do naszych potrzeb energetycznych.

Schemat profesjonalnego systemu fotowoltaicznego
1. Falownik;
2. Automatyczny przełącznik pomiędzy źródłami zasilania;
3. Akumulatory;
4. Regulator ładowania;
5. System zdalnej obsługi;
6. Połączenie do sieci energetycznej

Integracja z siecią energetyczną

Systemy fotowoltaiczne połączone z siecią energetyczną wymagają dopasowania ich funkcjonowania do jej charakterystyki. Jest to niezbędne, gdy planuje się sprzedaż nadwyżek energii elektrycznej lokalnemu dystrybutorowi energii.

Do zamiany prądu stałego, uzyskanego z modułów fotowoltaicznych na prąd zmienny o charakterystyce prądu sieciowego służy falownik. Jest jednym z elementów wchodzących w skład całego systemu fotowoltaicznego. Nowoczesne falowniki automatycznie „skanują” parametry sieci elektroenergetycznej dopasowując się do jej parametrów.

Obowiązujące na polskim rynku normy i certyfikaty

Istnieją odpowiednie regulacje określające możliwość sprzedaży energii pochodzącej ze źródła odnawialnego, jakim jest energia słoneczna. Przed podjęciem decyzji o inwestycji należy skontaktować się z lokalnym operatorem sieci energetycznej i uzyskać informacje o możliwości przyłączenia naszej instalacji do sieci publicznej.

Obecnie wszystkie komponenty oferowane w instalacjach fotowoltaicznych są wytwarzane zgodnie z normami europejskimi i posiadają certyfikat CE.

Zwrot inwestycji

To ile zaoszczędzimy na inwestycji zależy od tego, ile faktycznie mamy słońca w rejonie. Średnioroczna suma energii promieniowania słonecznego w Polsce waha się w granicach 950-1150 kWh/m2. Natomiast średnioroczna liczba godzin nasłonecznionych wynosi 1600. Przy założeniu, iż w roku jest 8.736 godzin, systemy solarne są wydajne w 18-20%.

Niestety ze względu na małą popularność tego typu instalacji w naszym kraju, urządzenia do produkcji energii elektrycznej z energii słonecznej nie należą do najtańszych, stąd koszt wytworzenia energii elektrycznej w przeliczeniu na KWh jest wciąż wysoki i ma wpływ na okres zwrotu inwestycji. – od kilku do kilkunastu lat.

Wychodząc naprzeciw zainteresowaniu, w niektórych miastach Polski fotowoltaika została już włączona do systemu dopłat gminnych, co powinno uatrakcyjnić i zachęcić wszystkich do tej jakże ekologicznej formy wytwarzania energii elektrycznej.

ASZ