Zastanawiasz się ile prądu wyprodukuje elektrownia fotowoltaiczna? Po pierwsze warto wiedzieć, że instalacja fotowoltaiczna to system, który coraz częściej gości w polskim krajobrazie. Dlaczego tak się dzieje? Powód jest prosty: rosnące ceny energii elektrycznej stają się coraz bardziej dotkliwe dla naszych portfeli, a przy jednoczesnym postępie technologicznym i zwiększającym się z roku na rok zapotrzebowaniu na energię elektryczną w domach, inwestorzy szukają możliwości na redukcję kosztów.
Montaż paneli fotowoltaicznych jest w tym przypadku najlepszym rozwiązaniem. Dobrze dobrana i zaprojektowana instalacja pozwala pokryć praktycznie całe zużycie energii elektrycznej w budynku. Dodatkowo należy pamiętać, że energia elektryczna wyprodukowana przez instalację pv jest czystą energią powstającą dzięki promieniowaniu UV ze słońca, a więc zaliczaną do tzw. OZE, czyli odnawialnych źródeł energii.
Tytułowe pytanie powinien zadać sobie każdy przyszły inwestor, a w następnym kroku powinien postarać się udzielić na nie, jak najlepszej odpowiedzi. Wszystko po to, aby ilość energii pokryła zapotrzebowanie na prąd konkretnego budynku.
Poprawne określenie potrzebnej mocy generowanej przez panele fotowoltaiczne, to pierwszy krok w procesie doboru i zaprojektowania odpowiedniej wielkości instalacji fotowoltaicznej. Na jej wielkość, wpływ ma zatem nie tylko metraż domu, ale przede wszystkim jego faktyczne zapotrzebowanie na prąd. Domy ogrzewane przez pompy ciepła, maty na podczerwień czy piece akumulacyjne lub te wyposażone w systemy klimatyzacji, a także domy inteligentne wymagają większych dostaw prądu, aniżeli domy ogrzewane paliwem stałym lub gazowym. Oczywiście rozpatrując niezbędną wielkość przyszłej instalacji fotowoltaicznej, niezbędne jest również przewidzenie przyszłych planów modernizacji budynku, co wiąże się np. z zakupem dodatkowych urządzeń elektrycznych, zmywarek, większych lodówek, które z pewnością będą miały wpływ na zwiększenie zapotrzebowania na energię elektryczną w domu. Poprawne określenie wielkości elektrowni solarnej na naszym dachu pozwoli na szybszy okres zwrotu inwestycji i da nam pewność, że produkcja energii przez instalację fotowoltaiczną w pełni pokryje zużycie energii w domu. Jeśli w wygodny i szybki sposób chcesz oszacować zwrot z inwestycji w PV, warto skorzystać z naszego narzędzia – fotowoltaika kalkulator.
Określenie wymaganej mocy instalacji solarnej w przypadku domu zamieszkanego nie jest trudne. Znając roczne zużycie prądu, jesteśmy w stanie oszacować jak dużą instalację fotowoltaiczną na dachu musimy zamontować. W przypadku instalacji do 10 kW, czyli tych najczęściej spotykanych w budownictwie jednorodzinnym, na każde zużyte 1000 kWh prądu w ciągu roku należy przyjąć 1,25 kWp fotowoltaiki. Oznacza to, że zużywając około 3000 kWh energii elektrycznej rocznie, potrzebne będzie zainstalowanie 3,75 kWp mocy paneli fotowoltaicznych.
W przypadku budowy nowych domów, w których inwestor nie jest w stanie określić zużycia prądu przyjmuje się wartości średniego zużycia energii elektrycznej na podstawie ilości mieszkańców, sposobu w jaki będzie ogrzewany budynek, a także w jaki sposób przygotowana będzie ciepła woda użytkowa oraz jaką ilość urządzeń elektrycznych przewiduje wykorzystywać inwestor.
Przy określaniu wielkości instalacji fotowoltaicznej należy pamiętać, że zbyt mała ilość paneli spowoduje niedobory w ilości produkowanej energii elektrycznej. Taka sytuacja będzie skutkowała koniecznością pobrania brakującej energii z sieci elektrycznej zakładu energetycznego, przez co podniesie rachunki za prąd. Z drugiej strony przewymiarowanie instalacji paneli fotowoltaicznych może skutkować oddaniem zbyt dużej ilości energii elektrycznej do sieci dystrybutora, przez co wykorzystanie tej energii w późniejszym rozliczeniu może być trudne, a wręcz niemożliwe. Obecnie w myśl ustawy o odnawialnych źródłach energii systemy fotowoltaiczne umożliwiają swoim posiadaczom odebranie w następnym cyklu rozliczeniowym 80% oddanej do sieci nadwyżki energii w przypadku mikroinstalacji o mocy nieprzekraczającej 10 kW, lub 70% w przypadku instalacji, których wydajność przekracza 10 kW.
Zastanawiając się nad tym ile faktycznie prądu wygeneruje instalacja fotowoltaiczna, należy poznać definicję sprawności i wydajności paneli fotowoltaicznych w warunkach laboratoryjnych STC. Każdy panel fotowoltaiczny posiada swoją konkretną sprawność określoną przez producenta w karcie technicznej. Sprawność ta, wyrażona w procentach, określa jaką ilość energii słonecznej konkretny panel jest w stanie przekształcić na energię elektryczną w warunkach STC (Standard Test Conditions), czyli w Standardowych Warunkach Testowych. Warunki STC zakładają, że temperatura ogniwa słonecznego wynosi 25 stopni Celsjusza, natężenie promieniowania słonecznego wynosi 1000W/m2 i brak wiatru. Sprawność większości obecnie dostępnych na rynku paneli słonecznych sięga około 16 – 18% w przypadku paneli polikrystalicznych i około 18 – 20% w przypadku paneli monokrystalicznych. W praktyce oznacza to, że znając powierzchnię ogniwa fotowoltaicznego, jego sprawność i wynikające z STC natężenie promieniowania, jesteśmy w stanie określić ile w danej chwili kWh prądu produkuje nasza instalacja.
Wydajność panela słonecznego to kolejne ważne zagadnienie. Wydajność zestawu paneli słonecznych podawana jest w Wp. Watopiki to iloczyn powierzchni, sprawności i natężenia promieniowania słonecznego w warunkach STC i właśnie w tej jednostce podawana jest moc instalacji fotowoltaicznej. W teorii oznacza to, że panele fotowoltaiczne o łącznej mocy 1 kWp zainstalowane na dachu i w warunkach STC, w ciągu roku wyprodukują 1000 kWh energii elektrycznej.
Najważniejsze jednak jest to, jak instalacja paneli fotowoltaicznych zachowa się w praktyce? Czy uzysk energii elektrycznej z instalacji fotowoltaicznej w polskich warunkach będzie równie wysoki?
Instalacje fotowoltaiczne w Polsce, wbrew pozorom mają bardzo dobre warunki pracy. W Polsce średnio każdy metr kwadratowy powierzchni kraju przypada około 1000 kW energii słonecznej rocznie, co na tej szerokości geograficznej jest bardzo dobrym wynikiem pozwalającym na wysoki uzysk z każdego kWp mocy.
To, ile energii wyprodukuje w ciągu dnia instalacja fotowoltaiczna, zależy także od ekspozycji i kąta nachylenia połaci dachowej, na której zainstalowany jest generator fotowoltaiczny. Ekspozycja południowa pozwala na najbardziej efektywne wykorzystanie energii promieniowania słonecznego, ponieważ w ciągu dnia to właśnie strona południowa jest najlepiej doświetlona. Wykorzystanie dachów eksponowanych na wschód i zachód również daje dobre efekty, przy czym konieczne jest zastosowanie większej instalacji, tak aby wygenerowała ona tę samą moc, którą wyprodukuje fotowoltaika eksponowana na południową stronę. Uzysk zależy także oczywiście od kąta nachylenia dachu. Dach o większym spadzie, będzie na pewno nieco lepiej pracował w okresie zimowym, kiedy to słońce znajduje się nisko nad horyzontem. Dach o niższym nachyleniu lepiej spisze się natomiast latem, kiedy wysokość słońca nad horyzontem będzie wyższa, ale biorąc pod uwagę cały rok, optymalnym kątem nachylenia połaci dachowej, na której zainstalowana będzie fotowoltaika jest kąt 35 stopni. Szacuje się, że uzysk energii na dachach o zbyt niskich i zbyt wysokich nachyleniach w skali roku, w porównaniu do optymalnego kąta 35 stopni jest niższy o około 5 – 8%.
Instalacja fotowoltaiczna i jej produkcja energii ściśle powiązana jest również z temperaturą paneli słonecznych. Oczywiście najlepszy okres pracy fotowoltaiki to miesiące pomiędzy majem, a lipcem ponieważ jest to czas, w którym dzień i okres nasłonecznienia są najdłuższe, jednak wzrost temperatury paneli powoduje niewielką stratę wydajności ich działania. Panele solarne osiągają wyższą sprawność produkcji prądu w niższych temperaturach, ale z uwagi na to, że chłodniejsze pory roku niosą ze sobą również krótszy dzień i mniej słońca to finalnie fotowoltaika wyprodukuje najwięcej energii w miesiącach ciepłych. Aby maksymalnie zniwelować wpływ wysokiej temperatury na nasze panele słoneczne i ilość wyprodukowanej przez nich energii, warto wybierać takie panele fotowoltaiczne, które cechują się niskim wskaźnikiem PMPP czyli Temperaturowym Wskaźnikiem Mocy określającym o ile procent mniejszą moc osiągnie panel fotowoltaiczny wraz ze wzrostem jego temperatury, ponad ustalone w STC 25 stopni Celsjusza.
Wpływ zacienienia na ilość wyprodukowanej energii ma zasadnicze znaczenie. Zacienione panele fotowoltaiczne powodują znacznie osłabienie generowanej przez nie mocy, a w przypadku większego zacienienia możemy mieć nawet do czynienia z sytuacją całkowitej dezaktywacji ogniwa. Panel bez dostępu do słońca obniża wydajność całej elektrowni słonecznej, dlatego podczas projektowania, a także później w trakcie montażu poszczególnych paneli, niezwykle ważne jest przewidzenie ewentualnego wpływu zacienienia na działanie poszczególnych elementów instalacji fotowoltaicznej. Należy zawsze dokładnie przeanalizować czy kominy, anteny i inne elementy mogące znaleźć się na dachu nie wpłyną niekorzystnie na zainstalowane panele. Instalacje fotowoltaiczne osłabia także brud, w konsekwencji powodując, że produkcja prądu przez niektóre panele jest mniejsza. Pyłki roślin, odchody ptaków, liście i wszystko co może osadzać się na powierzchni paneli fotowoltaicznych, osłabia docierające do ogniw fotowoltaicznych promieniowanie słoneczne przez co uzyski wyprodukowanej energii oraz moc instalacji zmniejszą się.
To ile prądu wyprodukuje instalacja fotowoltaiczna zależy także od jakości jej wykonania. Biorąc pod uwagę fakt, że w każdej instalacji elektrycznej powstają straty związane z przesyłem energii elektrycznej bardzo ważnym aspektem poprawności działania instalacji fotowoltaicznej jest poprawność jej wykonania. Obliczenie i dobór odpowiedniej średnicy przewodów, fachowe wykonanie połączeń elektrycznych pomiędzy panelami tworzącymi string, poprawna ich izolacja i znajomość praw zjawisk elektrycznych i elektromagnetycznych, to gwarancja zminimalizowania strat związanych z przesyłem energii elektrycznej i maksymalizacji generowanej przez panele mocy. Odpowiedni dobór falownika, czyli urządzenia które konwertuje prąd stały DC wytwarzany przez instalację fotowoltaiczną na dachu w prąd przemienny AC, możliwy do wykorzystania w domowej sieci elektrycznej również ma duże znaczenie pod względem maksymalizacji uzysków energii z instalacji fotowoltaicznej.
Fotowoltaika w ciągu wszystkich lat swojej pracy straci część swojej początkowej wydajności. Badania prowadzone nad panelami fotowoltaicznymi wykazują, że największy spadek efektywności ich pracy przypada na pierwszy rok pracy i wynosi 2 – 3%. Każdy kolejny rok pracy instalacji to – zależnie od producenta i jakości produktu – spadek rzędu 0,2 – 0,4%. Obecnie każdy z producentów paneli fotowoltaicznych określa spadek mocy generowanej przez instalację jaki przewiduje w ciągu 25 lub 30 lat pracy konkretnego panela. W praktyce wynika z tego, że fotowoltaika która w ciągu pierwszego roku pracy z każdego 1 kWp wyprodukuje przykładowo 1000 kWh prądu, po 25 latach powinna w dalszym ciągu zapewniać produkcję energii na poziomie 80 – 85% wydajności początkowej. Nie oznacza to oczywiście, że panele po 25 latach pracy nadają się już do wymiany. Starsze instalacje mogą dalej pracować i z powodzeniem produkować energię elektryczną chociaż ich produkcja mocy dalej będzie z roku na rok coraz niższa. Przewidywany czas pracy obecnie produkowanych i dostępnych na rynku paneli fotowoltaicznych to okres około 50 lat.
Zatem ile prądu wyprodukuje elektrownia fotowoltaiczna? Dobrze zaprojektowana i wykonana instalacja fotowoltaiczna mimo wielu czynników, które mogą osłabić jej działania i ilość generowanego prądu z powodzeniem w polskich warunkach jest w stanie z 1 kWp wygenerować w ciągu całego roku średnio około 950 kWh. To, w jaki sposób będzie przedstawiała się produkcja mocy, zależy na jaką instalację fotowoltaiczną finalnie się zdecydujemy. Prześledźmy trzy warianty.
Decydując się na instalację elektrowni o mocy 4 kWp, produkcja prądu którą może osiągnąć inwestor dla swojego domu sięgnie średniorocznie wartości około 3800 kWh. Jest to wartość energii, która sprosta zapotrzebowaniu w przypadku gospodarstwa domowego ogrzewanego kotłem gazowym bez elektrycznego podgrzewacza przepływowego, w którym mieszkają cztery osoby.
W przypadku instalacji fotowoltaicznej o mocy sięgającej 7kWp, instalacja w ciągu roku będzie w stanie wytworzyć energię o wartości około 6650 kWh. Sprosta ona zapotrzebowaniu dla większej rodziny w domu ogrzewanym kotłem gazowym ale wyposażonym już w większą ilość energochłonnych urządzeń elektrycznych takich jak kuchnie indukcyjne lub elektryczny podgrzewacz ciepłej wody użytkowej.
Decydując się na większe instalacje, które sięgają mocą generatora fotowoltaicznego na poziomie 10 kW, realnym będzie osiągnięcie w ciągu roku wydajności generującej prąd na poziomie nawet 9500 kWh. Będzie to najlepszy wybór dla inwestycji, w których podstawowym źródłem ogrzewania i przygotowania ciepłej wody użytkowej jest pompa ciepła lub piece elektryczne czy też maty na podczerwień itp.
Jeśli inwestor nie jest pewien co do wielkości i mocy instalacji fotowoltaicznej, która pokryłaby zapotrzebowanie energetyczne domu, warto swój wybór rozważyć we współpracy z doświadczonym projektantem fotowoltaiki.
biuro@ecocomfort.pl
603 908 700