Co to jest instalacja fotowoltaiczna i jak działa?
Instalacja fotowoltaiczna umożliwia przetworzenie promieni słonecznych na prąd elektryczny. Dzięki niej można korzystać z czystej i taniej energii w swoim domu. W jaki sposób działają instalacje fotowoltaiczne? Jakie są typy sieci i części składowe instalacji? Odpowiedzi na wszystkie pytania znajdziesz w poradniku.
Spis treści:
- Co warto wiedzieć o instalacjach fotowoltaicznych?
- Jak działa fotowoltaika?
- Jakie są rodzaje instalacji fotowoltaicznych?
- Gdzie można zamontować instalację fotowoltaiczną?
- Co jest potrzebne do budowy instalacji fotowoltaicznej?
- Instalacja fotowoltaiczna - czy warto?
Co warto wiedzieć o instalacjach fotowoltaicznych?
Panele słoneczne dopiero od kilku lat stały się popularnym elementem krajobrazu w Polsce. Tymczasem pozyskiwanie energii fotowoltaicznej nie jest technologią nową. Już w 1839 roku francuski fizyk Antoine César Becquerel zaobserwował zjawisko fotowoltaiczne. Pod koniec XIX wieku obserwowano już efekt fotowoltaiczny na granicy dwóch ciał stałych, czyli w sposób wykorzystywany obecnie w ogniwach krystalicznych.
Mimo tego, że zjawisko znamy od ponad 180 lat, dopiero w 1954 roku stworzono pierwsze skuteczne ogniwa krzemowe. Wówczas budowa paneli na skalę przemysłową była nieopłacalna i stosowano ją głównie przy zasilaniu stacji kosmicznych. Dopiero w XXI wieku rozwój technologiczny i niższe koszty produkcji pozwoliły na rozpowszechnienie fotowoltaicznych instalacji do pozyskiwania prądu.
Czy instalacje fotowoltaiczne wymagają pozwolenia?
Przy budowie instalacji fotowoltaicznej, jako inwestora będzie Cię interesowało głównie prawo budowlane. W nim sieć określana jest jako urządzenie budowlane. Wznoszenie mikroinstalacji, a zatem sieci o mocy nieprzekraczającej 50 kWp , nie wymaga pozwolenia, ani nawet zgłoszenia prac. W najbliższym czasie zgodnie z uchwałą Sejmu z dnia 7 lipca 2023 roku i zmianami w Ustawie o odnawialnych źródłach energii możemy spodziewać się zwiększenia dopuszczalnej mocy instalacji niewymagającej pozwolenia na budowę do 150 kW.
Dotyczy to zarówno sieci montowanych na dachu, jak i na gruncie. Wyjątkami będzie konstrukcja o wysokości przekraczającej 3 metry lub instalacje, której układanie będzie związane z przebudową obiektu. Szczególne pozwolenia trzeba uzyskać także przy montażu paneli na obiektach zabytkowych. Szczegółowo opisaliśmy to w tym artykule: Instalacja fotowoltaiczna - potrzebujemy pozwolenie czy zgłoszenie?
Czy budowa instalacji fotowoltaiczna jest opłacalna?
Nie da się ukryć, że każda instalacja fotowoltaiczna budowana jest po to, żeby przynosiła zyski. Kwestie ochrony środowiska i niezależności energetycznej są bardzo ważne, ale najpierw zwracamy uwagę na korzyści finansowe. Dobrze zaprojektowana sieć domowa ograniczy rachunki za prąd o ponad połowę (pozostaną stałe opłaty, koszty utrzymania itp.).
Poznaj bardzo szczegółową analizę naszego eksperta na portalu Łączy nas napięcie w artykule - Samowystarczalnośćz fotowoltaiki? Czy to możliwe i ile musiałoby kosztować? Sprawdź!
Zwrot kosztów, prawidłowo dobranej instalacji PV wykorzystywanej tylko na potrzeby własne może nastąpić nawet po 5-6 latach. Jest to uzależnione także od kosztów energii elektrycznej w przyszłości, które na razie bardzo trudno oszacować. Możemy się jednak spodziewać, że koszty te będą coraz wyższe. Biorąc pod uwagę stosunkowo długą żywotność modułów i rosnące ceny energii, jest to inwestycja bardzo opłacalna.
Jak działa fotowoltaika?
Fotowoltaika to dziedzina nauki i techniki, która zajmuje się przetwarzaniem energii słonecznej na prąd elektryczny. Tym terminem potocznie określa się też instalacje fotowoltaiczne, które w ostatnich latach powszechnie zagościły na dachach domów i wokół nich. Sieci wykorzystują czystą energię pochodzącą z promieni słonecznych, które uznajemy za źródło niewyczerpalne.
Jak światło ze słońca może zasilać sprzęty domowe?
Kluczem do pozyskiwania energii jest ogniwo fotowoltaiczne i jego krystaliczna budowa. Wykorzystuje się tu najczęściej krzem w postaci monokrystalicznej lub polikrystalicznej. W każdym ogniwie znajdują się dwie warstwy. Pierwsza z nich ma ładunek ujemny, a zatem zawiera dodatkowe elektrony. Druga ma ładunek dodatni, a zatem w jej strukturze znajdują się wolne miejsca na elektrony.
Jak działa fotowoltaika - schemat
Fale promieniowania słonecznego trafiają na ogniwa i pobudzają elektrony znajdujące się w płytce ujemnej. Te przepływają w wolne miejsca na płytce dodatniej. W wyniku tego ruchu powstaje prąd elektryczny. Panele produkują prąd stały, który przekazywany jest kablami solarnymi do inwertera, w którym przetwarzany jest na prąd zmienny zgodny z parametrami sieci, z której zasilane są urządzenia domowe.
Jakie są rodzaje instalacji fotowoltaicznych?
Ze względu na sposób podłączenia, instalacje fotowoltaiczne można podzielić na trzy typy:
- instalacje sieciowe (on-grid) - w tym układzie instalacje są połączone z sieciami energetycznymi. Wygenerowana energia jest wykorzystywana na bieżąco, a nadwyżki przesyłane są do sieci operatora. Od dostawcy energii można też pobierać prąd w przypadku niedoborów. To najpopularniejszy typ sieci w domach jednorodzinnych i przedsiębiorstwach,
- instalacje autonomiczne (off-grid) - to układy niezależne i niestanowiące części sieci energetycznej. Nadwyżki energii magazynowane są w akumulatorach i pobierane w razie potrzeby. Takie instalacje są stosowane głównie w domkach letniskowych sezonowych, na jachtach i szczególnych obiektach inżynierskich, jak sygnalizatory świetlne,
- instalacje hybrydowe - wszystkie sieci, które korzystają z kilku różnych źródeł energii. Poza instalacją fotowoltaiczną może to być turbina wiatrowa, agregat prądotwórczy, a także sieć energetyczna. Prąd może być wykorzystywany na bieżąco lub magazynowany w zależności od projektu.
O budowie oraz typach ogniw fotowoltaicznych napisaliśmy oddzielny artykuł (Jakie panele fotowoltaiczne są aktualnie najpopularniejsze na rynku?), więc nie rozwijamy tego w tym artykule.
Gdzie można zamontować instalację fotowoltaiczną?
Panele słoneczne kojarzą się przede wszystkim z połaciami dachów w domach jednorodzinnych. Jest to powierzchnia wręcz stworzona do czerpania energii. Proste dachy jedno- lub dwuspadowe są ułożone pod pewnym kątem do słońca, co pozwala na optymalne zbieranie promieni słonecznych przez większość dnia (Mocowanie paneli fotowoltaicznych do dachówki - najważniejsze informacje)
Ale to nie jedyne miejsce, instalację PV można umieścić również:
- na gruncie - trzeba zbudować fundamenty, na których będzie zamocowana konstrukcja nośna dla paneli. Można ułożyć je pod najlepszym kątem i dokładnie w kierunku południowym. Wadą jest to, że zabierają wolną przestrzeń wokół domu. Panele mocowane do konstrukcji na gruncie są stosowane w większości farm fotowoltaicznych,
- na dachu płaskim - szyny aluminiowe do mocowania paneli umieszcza się na wcześniej zamontowanych konstrukcjach w kształcie ekierki. Takie trójkąty są jedną ścianą przyprostokątną zamocowane do dachu, a na przeciwprostokątnej mocuje się szyny. W ten sposób można uzyskać wybrany kąt ułożenia. Takie panele potrzebują więcej miejsca i trzeba układać je w odstępach, żeby nie zasłaniały sobie wzajemnie dostępu do promieni,
- na elewacji - najmniej popularny sposób, w którym panele montowane są do konstrukcji na elewacji budynku. Brak możliwości uzyskania optymalnego kąta padania promieni powoduje spadek wydajności o kilkanaście procent. Jest to metoda niechętnie wybierana także ze względu na pogorszenie wyglądu elewacji. Jest jednak stosowana w przypadku braku możliwości montażu paneli w inny sposób.
Co jest potrzebne do budowy instalacji fotowoltaicznej?
Podstawowe elementy niezbędne do budowy instalacji fotowoltaicznej to:
- kable i przewody fotowoltaiczne - łączą panele ze sobą i prowadzą dalej do wewnątrz budynku. Stosuje się tu przewody odporne na działanie promieni słonecznych, wysokich temperatur, wilgoci i mrozu,
- inwertery - inaczej przetworniki lub falowniki, przetwarzają prąd stały na zmienny i przesyłają go dalej do odbiorników lub do sieci,
- liczniki dwukierunkowe - umożliwiają rozliczenie z dostawcą energii elektrycznej ilości pobranej, a także oddanej energii w okresach wystąpienia nadprodukcji,
- magazyny energii - akumulatory pozwalające na przechowywanie nadwyżek prądu. To jedyny sposób na gromadzenie prądu w sieciach off-grid. Z kolei przy instalacjach sieciowych ograniczają ilość prądu przesyłanego do operatora i zwiększają autokonsumpcję.
Instalacja fotowoltaiczna - czy warto?
Instalacje fotowoltaiczne są świetnym sposobem na niezależność energetyczną i tani prąd. Wobec rosnących cen prądu na rynku i groźby blackoutu, korzyści z własnych elektrowni są jeszcze większe. Większość osób decydujących się na OZE łączy to często także z pompami ciepła, zwiększając tym samym niezależność energetyczną swojego domu lub firmy. Warto podkreślić, że jest to inwestycja długofalowa, dlatego zawsze trzeba ją skonfrontować ze specjalistami. Jeśli potrzebujesz wsparcia, napisz wiadomość: oze@tim.pl lub skorzystaj z konfiguratora.
