Jak działają domowe elektrownie fotowoltaiczne?

Domowe elektrownie fotowoltaiczne cieszą się coraz większą popularnością i stopniowo wypierają kolektory słoneczne, które jeszcze kilka lat były w Polsce bardzo powszechne. W pierwszym kwartale 2021 roku, łączna moc pozyskiwana z paneli fotowoltaicznych wyniosła 4088,9 MW.

Jak działa domowa elektrownia fotowoltaiczna?

Najważniejszym elementem elektrowni są oczywiście panele fotowoltaiczne (PV). Każdy z nich składa się z ok. 60-70 ogniw, które produkują energię. W ogniwach znajdują się krzem, pełniący rolę półprzewodnika oraz ścieżka prądowa, wykonana z aluminium. Ogniwa zostają połączone w panele, dzięki czemu są odporne na działanie warunków atmosferycznych. W skład elektrowni wchodzą również falowniki fotowoltaiczne, czyli tzw. inwertery. Polskie prawo wymaga też montażu dwukierunkowego licznika energii, który pozwala na rozliczenie się z Zakładem Energetycznym. Pozostałe elementy to: zabezpieczenia elektryczne, kable, złączki solarne oraz system montażowy.

Standardowa elektrownia domowa zawiera od kilku do kilkunastu paneli fotowoltaicznych, które łączy się szeregowo w tzw. łańcuch, podpięty do inwertera. Falownik zmienia prąd stały (DC) na zmienny (AC). Po połączeniu szeregowym PV, na krańcach otrzymuje się sumę napięć wszystkich urządzeń. Maksymalne i minimalne napięcie muszą mieścić się w zakresie MPP (Maximum Power Point), określonym w dokumentacji technicznej producenta. Zbyt niskie napięcie sprawi, że instalacja nie będzie działać, a zbyt wysokie może doprowadzić do awarii. Prąd powstaje na skutek naświetlania półprzewodników. Następnie, prąd stały zostaje w inwerterze przekształcony w prąd zmienny, który trafia do domowej instalacji elektrycznej.

Montaż domowej elektrowni

Działanie fotowoltaiki jest zależne od poziomu nasłonecznienia. Miejsce, gdzie zostanie zamontowana nie jest więc bez znaczenia. Należy wziąć pod uwagę kierunek, w którym skierowane będą panele. Zazwyczaj nie montuje się ich po stronie północnej, gdzie nasłonecznienie jest najmniejsze. Najbardziej efektywne są domowe elektrownie, skierowane na południe. Pozwalają na uzyskanie średnio 1000 kWh rocznie w przeliczeniu na 1 kW zainstalowanej mocy. Panele skierowane na wschód lub zachód są nieco mniej wydajne, ale również popularne. Można uzyskać z nich ok. 800 kWh.

Oprócz kierunku, należy wziąć pod uwagę kąt nachylenia. Warto pamiętać, że elektrownie działają najbardziej efektywnie od kwietnia do września, gdy słońce jest wysoko nad horyzontem. Aby dobrze wykorzystywać nasłonecznienie, poleca się montowanie paneli pod kątem 32-35º. Większy kąt nachylenia zmniejsza efektywność elektrowni o kilka %.

Koszt budowy domowej elektrowni

Domowa elektrownia powinna posłuży nam ok. 20 – 30 lat. Przez ten czas jest narażona na szkodliwe działanie warunków atmosferycznych. Konstrukcja musi być więc solidnie przymocowana do dachu. Nie warto więc korzystać z usług niesprawdzonych firm, nawet jeśli oferują niższą cenę. Koszt montażu paneli fotowoltaicznych dla domu jednorodzinnego może wahać się od 14 000 zł do 28 000 zł. Na cenę składają się:

• projekt instalacji,
• fotoogniwa – ich koszt zależy od wielkości, producenta i technologii,
• system montażowy i osprzęt elektryczny – najbardziej kosztowną częścią zestawu jest inwerter,
  montaż.

Instalacje montowane na dachu są tańsze od tworzonych na specjalnych konstrukcjach. Na koszt ma wpływ również moc instalacji. Jest ona zależna od kilku czynników: przepisów prawnych, dofinansowań oraz kwestii technicznych. Żeby zasilać domową sieć elektryczną energią, falownik musi wytworzyć różnicę potencjałów przez podniesienie napięcia. Długa ścieżka od inwertera do rozdzielnicy powoduje zwiększenie oporu przewodu elektrycznego. Kluczowe jest więc wykonanie projektu, aby nie okazało się, że zbyt wysokie napięcie będzie wywoływało wyłączanie instalacji przez elementy zabezpieczające.

Wybór odpowiedniej mocy w dużej mierze zależy również od potrzeb naszego gospodarstwa domowego. Jeśli przyjmiemy, że uzyskujemy ok.1000 kWh energii elektrycznej rocznie, a przeciętny dom zużywa ok. 3000 kWh, wystarczająca będzie instalacja o mocy 3-5 W. Elektrownia o mocy 3W standardowo składa się z 10 paneli o mocy 300W. Na dachu potrzebna będzie więc powierzchnia ok. 18 m².

Należy pamiętać, że możemy skorzystać z dotacji na budowę domowej elektrowni fotowoltaicznej. Część kosztów zostanie więc pokryta ze środków publicznych.

Jakie są zalety domowych elektrowni fotowoltaicznych?

Fotowoltaika zainteresuje każdego, kto troszczy się o środowisko. W ten sposób, energia zużywana przez nasze gospodarstwo domowe jest całkowicie odnawialna. Domowe elektrownie nie generują zanieczyszczeń ani hałasu.

Posiadanie instalacji fotowoltaicznej pozwala też na osiągnięcie niezależności. W lipcu 2021 roku, Komisja Europejska wydała pakiet Fit for 55, którego celem jest zmniejszenie emisji gazów cieplarnianych o 55% do 2030 roku. Coraz większy nacisk na stosowanie nisko- lub zeroemisyjnych metod pozyskiwania energii będzie powodować dalsze podwyżki cen prądu. Elektrownia dopasowana do potrzeb gospodarstwa domowego pozwala ograniczyć opłaty do należności wobec sprzedawcy i dystrybutora.

Zaletą paneli fotowoltaicznych jest także wygoda użytkowania. Elektrownie nie wymagają obsługi, prąd generuje się bez naszej ingerencji. Nie należy obawiać się awarii, ponieważ producenci udzielają gwarancji na 10, a nawet 15 lat. Panele są też odporne na działanie warunków atmosferycznych.

Nie należy także zapominać, że montaż domowej elektrowni podwyższa wartość nieruchomości. Panele fotowoltaiczne są więc inwestycją, która z pewnością zwróci się w przyszłości. Zazwyczaj dzieje się to już po 6-8 latach, co jest kolejną zaletą domowych elektrowni.