Panele i prąd
W domach jednorodzinnych dominują małe systemy fotowoltaiczne o mocy zainstalowanej 3–5 kWp. Przyczyn jest kilka. Najczęściej podaje się koszty inwestycyjne. Orientacyjnie można przyjąć, że wynoszą 4000–6000 zł/kWp, jak na krajowe realia są więc niemałe. Cena jednostkowa przy tym nieco spada wraz ze wzrostem wielkości instalacji, bo pewne koszty (choćby robocizna) pozostają stałe.
Ważniejsze są chyba jednak obowiązujące zasady rozliczania za energię elektryczną, kiedy jej chwilowe nadmiary oddajemy do sieci. Omówimy je dokładniej nieco dalej, ale cały system opiera się na rozliczaniu bilansowym – za każdą 1 kWh energii wprowadzonej do sieci możemy potem odebrać 0,8 kWh. Za to nie mamy możliwości sprzedaży. Dlatego jeżeli przesadzimy z wielkością systemu, nic nam to nie da, bo energia po prostu przepadnie.
Ile zużywamy, ile wytwarzamy?
W ciągu roku w domu jednorodzinnym zamieszkanym przez 4 osoby zużywamy przeciętnie 4–6 MWh energii elektrycznej. Inaczej to 4000–6000 kWh, do których to jednostek jesteśmy przyzwyczajeni. Jednak różnice w zapotrzebowaniu mogą być bardzo duże. Precyzyjnie potrafią określić zużycie prądu tylko ci, którzy już mieszkają w domu od dłuższego czasu i mogą sprawdzić wskazania licznika oraz rachunki.
Dopiero budującym pozostaje oprzeć się na wartościach typowych, z uwzględnieniem planowanych bardziej prądożernych urządzeń, takich jak klimatyzatory. Będzie to podstawą do wyznaczenia pożądanej wielkości instalacji fotowoltaicznej. Tak, żeby przy bilansowym rozliczaniu zbliżyć się do zera.
Przy prawidłowej konfiguracji całego systemu i optymalnej orientacji paneli fotowoltaicznych na południe, możemy w ciągu roku uzyskać ok. 1 MWh (1000 kWh) energii z 1 kWp mocy zainstalowanej.
Oznacza to, że zajmująca ok. 35 m2 instalacja, której znamionowa moc wynosi mniej więcej 5 kWp, da nam przez rok 5000 kWh energii. W typowym domu jednorodzinnym będzie to ilość optymalna. Ma się rozumieć, jest to wstępny szacunek i ostateczny dobór musi uwzględniać różnice wynikające z konkretnej sytuacji.
Sieć jak akumulator
Dla właściciela domu jednorodzinnego z instalacją PV ideałem byłaby sytuacja, w której cały wytworzony prąd zużywałby na miejscu. W praktyce to jednak nierealne. To system energetyczny musi pełnić rolę swoistego akumulatora. Wszystko dlatego, że okresy, kiedy potrzebujemy energii elektrycznej oraz kiedy ją produkujemy – w dużym stopniu się rozmijają.
Dotyczy to zarówno cyklu rocznego, jak i dobowego. W naszym klimacie największe zapotrzebowanie na energię występuje zimą, w krótkie grudniowe dni. W tym czasie ogniwa słoneczne dają niewiele prądu, z racji niewielkiej intensywności promieniowania słonecznego i krótkiego dnia.
Jeżeli zaś chodzi o cykl dzienny, instalacja daje prąd tylko wtedy, gdy świeci słońce (i to dość intensywnie). A wtedy nie potrzebujemy wiele energii, nie używamy sztucznego światła itd. Co więcej, w dni powszednie wówczas zwykle w ogóle nie ma nas w domu.
Okazuje się, że jedyny sprzęt, który pozostaje stale włączony, to lodówka (chociaż i ona nie działa bez przerwy). Wprawdzie niektórzy próbują zmienić swoje nawyki i np. programują włączenie pralki i zmywarki w środku dnia, ale nie jest to zbyt wygodne (choćby dlatego, że pranie leży w pralce przez kilka godzin po zakończeniu cyklu). Poza tym i tak nie zmienia się zasadniczo zużycia energii.
Wszystko to sprawia, że z domowych mikroinstalacji nawet ¾ wytworzonej energii elektrycznej trafia do sieci. Z tego powodu tak ważna jest możliwość przekazywania wyprodukowanego chwilowo nadmiaru energii do sieci, a pobrania jej, gdy jest potrzebna.
Dlatego właśnie system energetyczny jest w tym przypadku porównywany do akumulatora, który ładujemy, dysponując chwilowo nadwyżką energii, następnie zaś czerpiemy z niego. Cenne jest to, że te dwa momenty – oddawania i pobierania energii – mogą być odległe nawet o całe miesiące. Jednak diabeł tkwi w szczegółach, które mają niemały wpływ na opłacalność całej inwestycji.
Zasady bilansu
Przypomnijmy, system opiera się na rozliczaniu bilansowym – za każdą 1 kWh energii wprowadzonej do sieci możemy potem odebrać 0,8 kWh. Za to nie mamy możliwości sprzedaży. Dlatego nie ma sensu wytworzenie większej ilości energii, niż zużywamy jej w ciągu roku.
Taka nadwyżka nam po prostu przepadnie bez żadnej korzyści. Bowiem ustawa o odnawialnych źródłach energii (tzw. Ustawa OZE) obecnie nie przewiduje mechanizmu sprzedaży. Uchylono też zapis ustawy Prawo Energetyczne (Art. 9v), gwarantujący możliwość sprzedaży energii za 80% jej ceny giełdowej. Nie było to zbyt opłacalne, bo cena nie obejmowała opłat przesyłowych i w efekcie stawka wynosiła poniżej 20 gr za 1 kWh, ale mimo wszystko bilansowej nadwyżki nie oddawaliśmy zupełnie za darmo.
W takiej sytuacji dążenie, żeby w rozliczeniu bilansowym pokryć 100% rocznego zużycia nie wydaje się uzasadnione. Koszty inwestycyjne rosną przynajmniej o 4000 zł za każdy dodatkowy 1 kWp mocy zainstalowanej, a tego wydatku nic nam nie zrównoważy. Jeżeli nasza instalacja okaże się przewymiarowana, pozostaje przeznaczenie nadmiaru na własne potrzeby, np. podgrzewanie ciepłej wody użytkowej grzałką elektryczną.
Ponadto trzeba podkreślić, że sama możliwość bilansowego rozliczania – czyli zgodnie z terminologią ustawy OZE, skorzystania z systemu opustów – obwarowana jest pewnymi warunkami. Musimy podpisać tzw. umowę kompleksową, regulującą zarówno opłaty za samą energię, jak i za jej przesył (dystrybucję).
Mało kto zauważa, że od kilku lat te dwa składniki opłat są rozdzielone i dostawcę energii możemy zmienić, np. na oferującego lepiej dopasowaną do naszych potrzeb taryfę. Jednak do rozliczania bilansowego niezbędna jest umowa kompleksowa (za energię i jej dystrybucję), zawarta z jednym podmiotem.
W przypadku dużych dostawców energii – problemu nie ma, bo mają oni podpisane stosowne umowy ze spółkami zajmującymi się dystrybucją. Lecz część mniejszych dostawców takich porozumień nie zawarła i z nimi umowy kompleksowej nie podpiszemy. Sytuację powinniśmy zbadać zanim zdecydujemy się na budowę instalacji PV.
Ponadto, ze względu na regulacje ustawy OZE, nie warto decydować się na moc zainstalowaną ponad 10 kWp. Po przekroczeniu tego limitu możemy bowiem pobierać z sieci już nie 80%, lecz jedynie 70% przekazanej energii.
Trzecia kwestia to niejasności związane z zasadami bilansowego rozliczania. Różnica w podejściu do właścicieli takich najmniejszych instalacji i sposób interpretacji zapisów ustawy OZE może nawet uzasadniać zmianę dostawcy energii. Z punktu widzenia prosumenta najkorzystniejszy jest długi, roczny okres bilansowania.
Ustawa OZE mówi zaś zarówno o nim, jak i o tym, że okresy rozliczeniowe mają być zgodne z warunkami umowy kompleksowej. Krótki, np. co 2 miesiące, okres rozliczeniowy jest niekorzystny ze względu na bardzo dużą sezonową zmienność produkcji energii w instalacji PV. W efekcie w okresie zimowym będziemy mieć znaczny niedobór i sporo energii pobierzemy z sieci, płacąc za nią. Za to w sezonie wiosenno-letnim wystąpi nadwyżka, którą w dużej mierze stracimy.
Na szczęście, firmy energetyczne raczej przyjmują zasadę, że niewykorzystana nadwyżka przechodzi na kolejny okres rozliczeniowy. Jednak każda firma ma tu własne zasady i warto je dokładnie sprawdzić. Różnica pomiędzy rozliczaniem w dwóch kolejnych okresach po 6 miesięcy i co 2 miesiące będzie ogromna.
Jeżeli zaś korzystamy z taryfy tzw. dwustrefowej, z innymi cenami za dnia i w nocy, dowiedzmy się koniecznie, jak jest to rozliczane. Niektóre spółki przyjęły, że prąd bilansowany jest osobno w strefie dziennej i nocnej.
Dla odbiorcy to niekorzystne, bo największy pobór prądu występuje u niego przecież w nocy, z kolei instalacja fotowoltaiczna daje go wyłącznie w dzień. Zdecydowanie lepszy jest układ, w którym niespożytkowany nadmiar ze strefy dziennej przechodzi na strefę nocną.
Nie są to błahe szczegóły, bo różnice w sposobie rozliczania mogą naprawdę w dużym stopniu zmienić ekonomiczną opłacalność całej inwestycji. Jeżeli więc myślimy o fotowoltaice, musimy skrupulatnie porównywać warunki oferowane przez dostawców energii.
Jak zbudować instalację?
Ideowy schemat budowy instalacji PV właściwie jest dość prosty. Jednak trzeba trzymać się pewnych zasad, a całość wymaga zaprojektowania i wykonania przez profesjonalistów z doświadczeniem.
Przede wszystkim musimy zdecydować, czy moduły fotowoltaiczne będą umieszczone na dachu czy na gruncie. Wyraźnie popularniejszy jest wariant dachowy, ale ma on sens tylko wówczas, gdy dach jest wystawiony na południe, ewentualnie z odchyleniem do 45° na wschód lub zachód i jest na nim dość miejsca.
Konstrukcje oparte na gruncie wymagają większej działki, ale za to można je ustawić w sposób najkorzystniejszy, jeśli chodzi o orientację względem stron świata oraz kąt nachylenia. Ponadto dostęp do paneli jest o wiele łatwiejszy i można np. bez trudu oczyścić je ze śniegu czy umyć.
Pamiętajmy też o istotnej różnicy odniesieniu do kolektorów słonecznych. W kolektorach bardzo pożądane było skrócenie rur, łączących kolektor z zasobnikiem – z powodu ucieczki ciepła. W fotowoltaice tego problemu nie ma. Jeżeli panele będą oddalone od domu, uzasadnione będzie co najwyżej zwiększenie przekroju przewodów.
Co do orientacji względem stron świata, to najlepszy jest kierunek południowy. Jednak odchylenie do 45° uważa się za niezbyt wielkie, bo do jego skompensowania wystarczy zwiększyć powierzchnię modułów o nie więcej niż 20%.
Duże znaczenie ma kąt nachylenia paneli. Za optymalny uznaje się 35°, bo chociaż jest mniej korzystny zimą, to poprawia uzysk energii wiosną i latem. Niekiedy konstrukcje wolnostojące umożliwiają zmianę kąta nachylenia. Wówczas warto skorygować go na bliższy poziomowi wiosną i latem i bardziej pionowy zimą.
Wrogiem modułów fotowoltaicznych jest zacienienie. Trzeba to sobie wbić do głowy i zadbać o to, żeby ogniw nie zasłaniał cień, rzucany np. przez komin lub drzewa, a nawet by nie brudziły ich choćby ptasie odchody. Rzecz w tym, że choćby zacienienie pojedynczych ogniw jest szkodliwe. Nie tylko znacznie zmniejsza uzysk energii, ale powoduje również silne nagrzewanie się tych zacienionych ogniw. Z tego względu wprowadza się tzw. Diody bocznikujące, które niejako wyłączają takie ogniwa z szeregu.
Bardzo ważne jest również właściwe dobranie inwertera, czyli falownika. Jest on potrzebny, bo ogniwa dają prąd stały, powszechnie używane urządzenia wymagają zaś prądu przemiennego i taki płynie w sieci. Ponadto moc falownika musi odpowiadać mocy zainstalowanych modułów PV, jednak nie warto jej zawyżać.
Nie chodzi tylko o większe koszty. Instalacja przez większość czasu pracuje, dając moc nie przekraczającą połowy mocy nominalnej. Z kolei przy bardzo małym obciążeniu, spada sprawność inwertera. Jeżeli zaś myślimy o rozbudowie systemu w przyszłości, lepiej zamiast jednego falownika o dużej mocy zastosować kilka mniejszych, obsługujących po 1–2 panele. Taki modułowy układ ułatwi rozbudowę.
