Fotowoltaika – czego nie mówi się laikom

Hasłami o energii ze słońca atakowani jesteśmy zewsząd. Co chwilę znajdujemy w skrzynce zaproszenie na spotkanie, kontakt do handlowca czy inne reklamy. I nie ma wątpliwości. Jest to obecnie jedna z najczystszych metod pozyskiwania energii. Produkowana lokalnie w gospodarstwach domowych tworzy system rozproszony nie angażując wielkich sieci przesyłowych. Wielu z nas zapewne już poważnie myśli o wykonaniu instalacji. Zanim jednak podejmiecie decyzję zachęcam do zapoznania się z kilkoma aspektami technicznymi i ekonomicznymi aby uniknąć później rozczarowania. Często słychać w rozmowach, że instalacja zwróci się po 6 latach a nasze rachunki za prąd będą praktycznie zerowe. Czy to możliwe?

Na początek podstawowe dane:

  • Maksymalna moc instalacji dla prosumentów to 10 kW ale wymaga odbioru p-poż
  • Instalacja do 6kW nie wymaga takiego odbioru
  • Statystycznie dla gospodarstwa domowego wystarcza moc 2,5 kW
  • Jeśli nie zużyjemy produkowanej energii oddajemy ją do sieci operatora. W zamian za to możemy odebrać bezpłatnie 0,8 ilości energii którą oddaliśmy. Zasady wyliczeń na końcu artykułu.

Kilka warunków na które trzeba zwrócić uwagę:

  • Ustawienie naszego domu do kierunku świata
  • Układ dachu(kominy itp) oraz inne przeszkody powodujące zacienienie
  • Odległość od transformatora
  • Ilość instalacji fotowoltaicznych w okolicy

Te parametry dyktują nam jaki rodzaj sprzętu powinniśmy użyć. Inwestując w instalację fotowoltaiczną musimy zdawać sobie sprawę z tego że:

  • Albo mamy dobre warunki i szczęście, wówczas instalacja nie tylko zaoszczędzi nam pieniędzy, ale również możemy na niej po czasie zarobić.
  • Nie wszystko jest idealnie. Wówczas instalacja zarobi na siebie i zwróci się powiedzmy po 10 latach.
  • Mamy pecha. Instalacja prawie nie pracuje. Wydaliśmy niepotrzebnie pieniądze a zwrot będzie po 20 latach.

Opisane niedogodności nie mają na celu zniechęcić do założenia instalacji a jedynie uświadomić, że okres zwrotu może diametralnie różnić się od tego co przedstawi nam handlowiec, gdyż u każdego są inne warunki i będą się one zmieniały w czasie . No to po kolei.

Ustawienie domu

Ustawienie domu ma bardzo duże znaczenie. Wszyscy wiemy, że najlepiej jeśli mamy możliwość zamontowania paneli od południowej strony. Dach dwuspadowy w kierunkach wschód- zachód też może być, ale tu już drożeje nam instalacja. Jeśli i to odpada wówczas pozostaje nam instalacja naziemna. Ale nie każdy może sobie pozwolić na zainstalowanie paneli w ogródku. Poza tym będą one szybciej zacienione i ich roczna wydajność znacznie spadnie.

www.zielonae.pl

Nie opisuję przypadku możliwości instalacji od strony południowej. Jest oczywista. Północnej również nie. Jest bez sensu. Ale co z kierunkiem wschód-zachód? Możemy oczywiście pogodzić się z faktem, że nasza elektrownia produkuje prąd np tylko po południu. A jeśli nie, to musimy dobrać odpowiedni inwerter i zainwestować w większą ilość paneli. Cóż to takiego jest inwerter? To kluczowy element instalacji.

Odpowiada on za przetwarzanie prądu stałego o napięciu ok 600 V wytwarzanego przez panele, na prąd przemienny 230V jaki potrzebny jest nam w domu. Jest wiele parametrów tego urządzenia ale najważniejsze z nich to :

-Ilość obsługiwanych stringów ( ciągów paneli połączonych szeregowo)

– Sposób podłączenia do sieci jedno czy trzy fazowe

– Wyjście typu Hot Water

-Jakość oprogramowania

W tej chwili skupmy się na tym że musi obsługiwać kilka tzw stringów czyli ciągów. W naszym przypadku dwa. Większość z obecnie sprzedawanych ma taką możliwość ale warto o tym pamiętać. Kiedy słońce zajdzie z jednej strony domu i oświetli panele po jego drugiej stronie inwerter przełączy stringi zapewniając ciągłą dostawę energii.

Przeszkody terenowe.

Komin, drzewo czy inne przeszkody mogą w znaczący sposób ograniczyć wydajność naszej instalacji.

Eko Prime

Trzeba pamiętać, że panele łączone są szeregowo. Zacienienie jednego panelu powoduje, że przestaje on produkować prąd i blokuje działanie całego stringu. Zachowa się jak przepalona żaróweczka w lampkach choinkowych. Aby temu zapobiec stosuje się tzw. optymizery. Jest to urządzenie sterowane które pomija wyłączony panel. Przekazuje informację do inwertera aby ten skorygował swoje działanie. Jeśli więc mamy takową przeszkodę w oświetleniu paneli musimy zainwestować w te urządzenia ( po jednym do każdego panelu) gdyż może się okazać że nasza elektrownia przestaje pracować o określonej godzinie gdy komin zacieni jeden z paneli. Koszt może nie jest wielki bo około 250 zł za sztukę ale pomnożone przez ilość paneli …

Odległość od transformatora.

Wydawać by się mogło „co ma piernik do wiatraka”. Nic bardziej mylnego. Ale aby to rozumieć musimy skupić się na kilku podstawach elektrotechniki które postaram się w sposób przystępny przedstawić.

Prąd płynie od punktu o wyższym potencjale do punktu o niższym potencjale. Podobnie jak woda nie popłynie pod górkę.

Napięcie w sieci energetycznej wynosi 230 v z tolerancją +10% -15% to oznacza, że maksymalne napięcie w sieci może wynosić 253V

Na linii energetycznej napięcie spada wprost proporcjonalnie do jej długości i obciążenia. Aby sobie to łatwiej wyjaśnić posłużmy się przykładem i okrągłymi wartościami. Załóżmy, że mamy trzy domy podłączone jednofazowo do transformatora gdzie oporność linii wynosi odpowiednio 1,2 i 3 Ohmy jak na rysunku

Jeśli instalacja w domku najbliżej transformatora produkuje w danej chwili moc 2,3 kw to aby przesłać ją do sieci musi pokonać oporność 1 Ohma. 2,3kW przy napięciu 230V przy trasformatorzez oznacza że musi popłynąć prąd o natężeniu 10A. Aby było to możliwe inwerter musi podnieść napięcie o 10 V. Mamy więc w linii 240 V. Co więc w domku nr 2? Jego instalacja produkuje również 2,3kW. Aby przesłać je do sieci przy oporności sieci 2 Ohmy musi podnieść napięcie już o 20 V. Ale domek 1 podniósł już do 240 V. Więc może podbić jedynie do 253 a nie do 260 V. Więc będzie oddawała jedynie ok 1,6 kW. O trzecim domku nie ma co mówić. Zjawisko ulegnie zmniejszeniu jeśli byłyby to instalacje trójfazowe gdyż prąd w nich płynący jest trzykrotnie mniejszy. Ale w zależności od długości linii i przy instalacjach trójfazowych również może takie zjawisko wystąpić. Oczywiście oprogramowanie inwerterów przy osiągnięciu maksymalnego dozwolonego napięcia będzie zmniejszało moc oddawaną do sieci, więc co nieco będzie jednak produkowane. Dodatkowo nie wszyscy podłączeni do naszej linii będą produkowali energię. Inne domy będą ją tylko odbierały więc otrzymają ją z naszej instalacji. Nie mniej w skrajnych przypadkach może dojść do wyłączenia inwertera do czasu aż napięcie w sieci spadnie.

Wyjście Hot Water

Wyjście to zazwyczaj jest niezależne od podłączenia do sieci energetycznej. Daje nam możliwość np podgrzewania wody nawet w sytuacji, kiedy nasz inwerter nie jest w stanie oddać do sieci energetycznej ani jednego wata ze względu na podniesione napięcie w sieci. Czy warto? Z całą pewnością nawet jeśli mieszkamy w skrajnie niekorzystnych warunkach fotowoltaicznych możemy zainwestować w coś takiego:

Zamiast ciepłej wody możemy również zasilać klimatyzator. Jest to jak najbardziej logiczne. Kiedy świeci słońce jest gorąco. I klimatyzator może korzystać z darmowej energii produkowanej przez naszą instalację.

Jaką moc instalacji zastosować?

Nie ma na to jednoznacznej odpowiedzi. Najlepiej policzyć ile zużywamy energii rocznie. Przyjmijmy następujące założenia:

  • Zużywamy w ciągu roku 6000 kWh
  • Pracujemy i nie ma nas w domu do południa
  • Posiadamy instalację o mocy 4kW
  • Instalacja będzie pracowała przez 100 dni w roku z pełną mocą przez 12 godzin
  • Instalacja będzie pracowała przez 100 dni w roku z połową mocy przez 10 godzin
  • Instalacja będzie pracowała przez 100 dni w roku z 25% mocy przez 10 godzin
  • Przez 65 dni instalacja nie będzie praktycznie pracowała

W tak dobrych warunkach nasza instalacja wyprodukuje więc 7800 kWh. Gdybyśmy sami wcale jej nie zużywali tylko oddawali do sieci operatora to przy uwzględnieniu współczynnika zwrotu 0,8 mamy praktycznie prąd za darmo.

Tak pięknie pewnie nie będzie gdyż wraz ze wzrostem temperatury wydajność naszej instalacji maleje. Panele stają się mniej sprawne. I z naszych 4 kW zostaje 3-3,5. A zimą kiedy ich sprawność jest najwyższa dni słonecznych jest mniej i są one krótsze. Ilość godzin pracy też założona jest optymistycznie. Ale około 4000 do 5000 kW rocznie powinna wyprodukować jeśli nie wystąpią niesprzyjające okoliczności w postaci sąsiednich elektrowni.

Podsumowując dla przeciętnego gospodarstwa powinna wystarczyć instalacja o mocy 4kW. Nie będziemy produkować energii nadmiarowo, a powinno starczyć na nasze potrzeby. Uwzględniając sprawność paneli można złożyć inwerter o mocy 3,6kW z panelami o mocy 4kW

Rozliczenia z operatorem

Rozliczenia te odbywają się w cyklu rocznym. Dlatego dobrze wiedzieć ile nasza instalacja wyprodukowała energii. Nasza wiedza będzie większa jeśli inwerter będzie posiadał dobre oprogramowanie. Ale skoro wiemy z dotychczasowych rachunków ile zużywaliśmy energii, z oprogramowania inwertera wiemy ile przesłaliśmy do operatora powinniśmy z grubsza wiedzieć czy i ile przyjdzie nam dopłacić w rozliczeniu rocznym. Jeśli wyprodukowaliśmy więcej energii i nie mamy nic do zapłacenia to super. Ale nadmiarowa energia już przepada. Nie przechodzi na następny okres rozliczeniowy. Niektóre inwertery w swoim oprogramowaniu podają nam aktualny bilans uwzględniając ilość mocy którą pobraliśmy z sieci i tej którą do nie oddaliśmy.

Czy warto zatem stawiać większą moc aby nic nie płacić? Trzeba sobie samemu odpowiedzieć. Każdy kilowat instalacji kosztuje od 4 do 6 tyś złotych. Więc dopłacając na koniec okresu np 300 zł to nadmiarowy kilowat zwróci się po kilkunastu latach. Ideałem było by się tak wstrzelić z mocą aby dopłacać na koniec okresu minimalną kwotę lub wcale. Ale to przecież zależy od tak wielu czynników takich jak ilość dni słonecznych, ilość elektrowni w pobliżu, zapotrzebowania naszego i sąsiadów, że nie jest to do przewidzenia.

Bezpieczeństwo

Na koniec kilka słów o bezpieczeństwie. Na instalacji fotowoltaicznej nie można oszczędzać w tych miejscach gdzie mamy prąd stały. Czyli połączenia pomiędzy panelami, optymizery, podłączenie do inwertera. W Ameryce bitwa o to czy prąd stały czy przemienny jest lepszy trwała pomiędzy Teslą a Edisonem. Edison dyskredytował Teslę ale fakty obroniły teorię. Prąd stały jest ekonomiczniejszy w przesyle, lecz bardziej niebezpieczny. Jeśli w instalacji prądu stałego dojdzie do zapalenia się łuku elektrycznego czli zwyczajnie mówiąc iskrzenia to nie zgaśnie ona dopóki jeszcze coś zostaje z instalacji w której prąd płynął. Jeśli dojdzie do uszkodzenia naszej instalacji może się ona doszczętnie spalić łącznie z naszym dachem. Dlatego w tych instalacjach niezwykle ważna jest jakość wszelkich złącz i jakości wykonania instalacji.

Niektóre z inwerterów mają wbudowany czujnik stanu zwarcia który powinien odłączyć część stałoprądową w przypadku wykrycia pojawienia się łuku elektrycznego. Ale nie chciałbym tego testować.

Podsumowanie

Czy więc cała ta zabawa ma sens? Oczywiście że tak. Koszt instalacji nie jest mały, ale też nie astronomicznie wysoki. Porównałbym to do instalacji gazowej w samochodzie. Najpierw trzeba wydać żeby później przejechać każde 100 km za mniejsze pieniądze. O kwestiach ekologicznych już nie wspominam bo jest to jasne jak słońce świecące na nasze panele. Jeśli tylko zostawimy sobie w tyle głowy wiedzę o tym, że jest to skomplikowany system i zależny od bardzo dużej ilości czynników i możemy zaoszczędzić więcej lub mniej to na pewno będziemy zadowoleni.

Przyszłość

Nie ma wątpliwości co do tego, że obecny wysyp firm oferujących fotowoltaikę związany jest z rządowymi dotacjami. Wielu jest chętnych na rządowe pieniądze. Co będzie kiedy się one skończą? Nie można wykluczyć, że ceny spadną. Ale czy tak będzie to czas pokaże.

Nie ma natomiast pewności czy utrzyma się tak korzystny przelicznik energii oddawanej do pobieranej. Obecne 0,8 jest bardzo korzystne dla nas prosumentów. Ale uwzględniając, że energetyka normalnie notuje 10 % strat mocy w sieci przesyłowej oraz koszty obsługi prosumentów to odbierając od nas energię robi to bez zysku albo nawet ze stratą. Koszty te są kompensowane dla nich zielonymi obligacjami na emisję CO2 ale za kilka lat może się ten współczynnik zmienić na gorszy. Niestety wpłynie to na czas zwrotu naszej inwestycji.

Dodaj komentarz

Twój adres e-mail nie zostanie opublikowany. Wymagane pola są oznaczone *