Bum związany z pozyskiwaniem energii ze słońca przez panele fotowoltaiczne trwa już od 2000 roku. Dotarł również do Polski. Pomimo rozkręconej gospodarki sektor ten jak pozostałe przedsiębiorstwa został mocno spowolniony w swoim szczytowym momencie.
Wiemy wszyscy, że przyczynił się do tego ogólnoświatowy kryzys wywołany COVID-19 tzw, koronawirus. Dlaczego o tym piszę i co ma wspólnego z źródłem odzysku energii ze słońca?
Otóż zarówno koronawirus jak i Panele fotowoltaiczne są produkowane w Chinach. Jedno i drugie bardzo szybko się rozprzestrzenia na całą Ziemię. Różnica jednak jest taka, że w trakcie eksportu wirus radzi sobie doskonale, a paneli po prostu brakło ze względu na uwarunkowania i procedury związane z walką z COVID- 19. Poza tym panele lubią słońce a wirus nie 😉
Wracając do tematu w tym artykule przyjrzymy się poszczególnym elementom naszej elektrowni fotowoltaicznej, oraz co ma wpływ na czas zwrotu z inwestycji.
Ogólny podział poszczególnych elementów mojej domowej elektrowni składa się z:
- Paneli Fotowoltaicznych
- Falownika
- Konstrukcji
- Licznika dwukierunkowego
- Odpowiednich zabezpieczeń przepięciowych
- Instalacji odgromowej i uziemienia
PANELE FOTOWOLTAICZNE
PANELE FOTOWOLTAICZNE – jedno z najdroższych podzespołów całej elektrowni. Bardzo duże zróżnicowanie w zależności od rozmiaru, mocy danej jednostki, możliwości pozyskiwania energii ze słońca. Rozmiary są zależne od ogniw fotowoltaicznych jakie znajdują się w danym panelu. Rozmiar paneli waha się od 1,67 m do 2 m, szerokość około 1 metra, natomiast waga w zależności od wymiaru od 14-22 kg.
Moc danego panelu, przyjmując że będzie zawierał 60 ogniw fotowoltaicznych, waha się od 290 – 330 Wp. Na wydajność paneli ma jeszcze znaczenie ich rodzaj, czy jest to panel polikrystaliczny czy też monokrystaliczny.
Panele polikrystaliczne są wytwarzane ze stopionych razem kryształów krzemu, natomiast monokrystaliczne cechują się wytwarzaniem ziarna krzemu o okrągłym kształcie. Stąd panele monokrystaliczne tnie się w prostokąty z obciętymi brzegami tworząc strukturę ośmiokąta z charakterystycznymi pustymi przestrzeniami, panele polikrystaliczne zaś są cięte w prostokąty i lepiej wypełniają panel. Mimo to ich proces produkcji sprawia, że są mniej wydajne.
Jakie to przełożenie ma na nasza elektrownie? Różnica między jednym a drugim panelem, w pozyskaniu energii waha się między 20-30 Watt. Główną zaletą paneli polikrystalicznych jest ich cena, są one tańsze od tych nieco „ciemniejszych”. Zatem należy sobie odpowiedzieć czy przy instalowaniu elektrowni znaczenie ma dla nas wygląd oraz przede wszystkim czy posiadamy dostatecznie dużo miejsca do instalacji paneli.
Panele monokrystaliczne, które mają większą wydajność lepiej
się prezentują wizualnie oraz zajmują mniej miejsca.
Obecnie rynek wymusza na nas panele monokrystaliczne, z uwagi na „bum energetyczny”, w którym odchodzi się od paneli polikrystalicznych przy obecnej
produkcji względem zapotrzebowania.
Zatem wydajność jest podobna, monokrystaliczne lepiej produkują prąd w dni słoneczne, a polikrystaliczne w dni pochmurne. Bilans roczny wyjdzie taki sam. Co jest ważne jedne i drugie podlegają 25 letniej gwarancji (więcej na ten temat w artykule, gwarancja instalacji).
FALOWNIK
FALOWNIK – to główne urządzenie naszej elektrowni, dlatego warto poświęcić mu nieco więcej czasu, by dobrać go w sposób zoptymalizowany. Zaraz po panelach jest to drugi czynnik finansowy, który ma wpływ na wartość inwestycji.
Falowniki możemy podzielić na transformatorowe i beztransformatorowe. Te pierwsze są już raczej historią. Ponieważ te drugie są zdecydowanie wydajniejsze, maja większy zakres pracy napięciowej, oraz pracują znacznie ciszej.
Drugi podział to falowniki jedno i trójfazowe.
Zmiany jakie zostały narzucone przez zakład energetyczny,
właściwie nie daje nam wielkiego pola manewru. Elektrownie powyżej mocy 3,68 kWp muszą mieć falownik trójfazowy.
Instalacje do 3 kWp falownik jednofazowy, ze względu na dostępność. Instalacje między 3- 3,68… tak tutaj możemy „poszaleć” 😉 w wyborze tego urządzenia. Jednak jednofazowy bardzo dobrze sprawdza się w tak małej instalacji, ponieważ jego praca jest w pełni wykorzystana, cena zdecydowanie niższa jak w przypadku trójfazowego inwertera.
Warto zwrócić uwagę na monitoring urządzenia. Tutaj należy się rozejrzeć wśród producentów, którzy dają nam tą możliwość podglądu pracy instalacji na komputerze, czy w aplikacji. Istotą jest co możemy obserwować. Zwykle jest to moc wytwarzanej energii, oraz błędy , które prędzej czy później będą miały miejsce. W takich wprawdzie rzadkich sytuacjach warto dopytać czy nasze urządzenie ma rozszerzenie obserwacji prądu, napięcia po stronie DC i AC. Dzięki takim możliwościom obserwacji, możemy szybciej przejść do analizy błędów, zdiagnozować urządzenie oraz usprawnić nasza elektrownię.
KONSTRUKCJA
KONSTRUKCJA w całości inwestycji jej koszt jest już raczej drugoplanowy. Jednak w dużej mierze od niej zależy zwrot kosztów własnej elektrowni. Konstrukcja pod panele fotowoltaiczne jest ściśle zależna od pokrycia dachu, właściwie od miejsca ułożenia tych paneli.
Bo kto powiedział, że panele mogą być tylko na dachu? Tym tematem zajmiemy się
w innym artykule.
Faktycznie podstawowy obecnie przyjęty model instalacji domowej elektrowni sugeruje montaż na dachu bądź na gruncie.
System montażowy do paneli PV do dachówki ceramicznej stelaż 
Uszkodzona konstrukcja z panelami PV (montaż na gruncie)
I tak na dachu w zależności czy jest to papa, dachówka,
blachodachówka, gont, blacha trapezowa, blacha płaska.
Do każdego z tego pokrycia jest inny rodzaj montażu. Najdroższy jest przy dachówce, ponieważ jest też najbardziej pracochłonny. Nie dość, że łatwo jest uszkodzić pokrycie ceramiczne, to należy demontować dachówkę, oraz odpowiednio podcinać każdą z nich. Nieco prościej jest przy papie, lub przy blachodachówce, gdzie bardzo wiele zależy od sposobu i doświadczenia montażysty, byśmy nie mieli później problemów z przeciekającym dachem. Zdecydowanie najlepiej montować panele na dachu z blachy trapezowej, lub blachy płaskiej, tzw. na rąbek.
Przy tych ostatnich pokryciach dachowych nie ingerujemy w konstrukcje dachu co przekłada się na mniejsze ryzyko rozszczelnienia dachu. Fachowe wykonanie daję nam gwarancję i szybki zwrot z inwestycji. Tutaj znaczenie ma w jaki sposób i jakich materiałów użyjemy do mocowania konstrukcji na dachu. Uwzględniając wysokie amplitudy temperatur jakie występują w tych miejscach podczas roku i na przestrzeni 10 lat, te materiały wytrzymają warunki atmosferyczne. Co za tym idzie dach nie będzie nam przeciekał, bo jest to jedna z kluczowych zależności opłacalności elektrowni i czasu zwrotu pieniędzy.
Konstrukcja na gruncie to zdecydowanie mniej ryzykowna sprawa, tutaj występuje montaż za pomocą kafara, bądź konstrukcja jest wwiercana w podłoże. Oczywiście należy na początku zbadać podłoże i ocenić w jaki sposób będziemy podejmowali prace przy montażu tego typu konstrukcji. Istotną sprawą jest tutaj gleba, czy jest to glina czy piasek. Od tego w dużej mierze zależą te prace i wytrzymałość konstrukcji.
Niezależnie od sposobu montażu, rodzaju podłoża, jak i pokrycia dachu, fundamentalną sprawą jest, by KAŻDA KONSTRUKCJA nie miała swojej historii „ogródkowej” czyli musimy mieć pewność, że zakupione przez nas elementy mają odpowiednie certyfikaty i atesty, na podstawie których nasza domowa elektrownia jest objęta gwarancją.
LICZNIK DWUKIERUNKOWY
LICZNIK DWUKIERUNKOWY – sprawa oczywista i niezbędna. Instalacja bez licznika dwukierunkowego to jak samochód bez rozrusznika. To główny wyznacznik który mierzy nam ile prądu produkuje nasza elektrownia, a ile oddajemy do sieci oraz ile prądu pobieramy z tej sieci w czasie gdy nie mamy odpowiedniej pogody, bądź właśnie robimy imprezę w domu, a mamy do dyspozycji kuchnię indukcyjną 😉
Urządzenie pomiarowe, które w zależności od naszego falownika może być jednofazowe, bądź trójfazowe.
ZABEZPIECZENIA PRZEPIĘCIOWE
ZABEZPIECZENIA PRZEPIĘCIOWE – to montowane przed i za falownikiem (inwerterem) odpowiednie bezpieczniki w celu uchronienia naszego „serca elektrowni” od strony prądu DC oraz po stronie prądu AC. Dobrze wykonane nie kosztują sporo a dają duży zapas bezpieczeństwa w wypadku nieprzewidzianych skoków napięć.
UZIOM
UZIOM instalacji fotowoltaicznej, to bardzo ważny element całej instalacji, niekiedy pomijany, by ciąć koszty inwestycji. Wprawdzie instalacja elektrowni nie zwiększa ryzyka wyładowań atmosferycznych, nie mniej jednak, gdy takie zdarzenie nastąpi, może nas narazić na bardzo wysokie koszty.
Stąd zaleca się by takie uziemienie kończyło każdą pracę związaną z montażem paneli fotowoltaicznych. Tę instalację można podzielić na zewnętrzną i wewnętrzną.
To pierwsze montowane na obrzeżach, połączone z masztem sprowadza się do ziemi.
Uziemienie wewnętrzne polega na spięciu konstrukcji instalacji i wyrównaniu potencjałów instalacji i instalacji elektroenergetycznej budynku, by uchronić przed przepięciami.
Wszystkie te aspekty, które zostały poruszone w tym artykule znajda swoje rozszerzenie w innych artykułach. Jednak chcieliśmy tu poruszyć kluczową kwestię „wyjścia na 0” inwestora. Poszczególne elementy mają wpływ na opłacalność inwestycji. Warto jednak pamiętać jeśli będziemy się decydować na nasza elektrownię fotowoltaiczną, by nie kierować się tylko kryterium ceny. Ponieważ jest to inwestycja w przyszłość i to długą przyszłość, podczas której nie jesteśmy w stanie przewidzieć na jakie warunki atmosferyczne będzie narażona nasza elektrownia. Warto dopytać o szczegóły, warto zrobić to „raz a dobrze” byśmy w całym okresie mogli generować zyski.
