Europejski Fundusz Rozwoju Wsi Polskiej

Strona główna Fotowoltaika Czym jest fotowoltaika?

Czym jest fotowoltaika?

Fotowoltaika jest dziedziną nauki i techniki zajmująca się procesem przetwarzania  światła słonecznego na energię elektryczną czyli wytwarzaniem prądu elektrycznego z promieniowania słonecznego przy wykorzystaniu efektu fotowoltaicznego.

 

 

JAK TO DZIAŁA?

 

Prąd powstaje w ogniwach fotowoltaicznych w wyniku kontaktu promieni słonecznych z powierzchnią ogniwa. Pojedyncze ogniwa są podstawowymi jednostkami wytwarzającymi prąd.

Ze względu na małą moc prądu elektrycznego wytwarzanego przez pojedyncze ogniwa, łączone są one szeregowo w moduły fotowoltaiczne.

W zależności od materiału, na bazie którego zostało wykonane ogniwo fotowoltaiczne, rozróżnia się następujące typy modułów fotowoltaicznych:

  • Monokrystaliczne (zbudowane na bazie krzemu monokrystalicznego)
  • Polikrystaliczne (zbudowane na bazie krzemu polikrystalicznego)
  • Amorficzne cienkowarstwowe (zbudowane na bazie krzemu bezpostaciowego)

Ogniwa amorficzne charakteryzuje możliwość wykonania ich w postaci cienkowarstwowej taśmy przy stosunkowo niskiej sprawności konwersji fotowoltaicznej. Wszystko to sprawia, że ogniwa te, wykorzystywane są obecnie głównie do zastosowań w małej elektronice użytkowej (np. kalkulatory, zegarki itd.).

 

W instalacjach fotowoltaicznych w budownictwie mieszkalnym, publicznym i komercyjnym oraz w sektorze energetyki, zastosowanie znajdują głównie panele fotowoltaiczne składające się z ogniw mono i polikrystalicznych. Charakteryzują się one wyższą sprawnością od ogniw amorficznych, co umożliwia ich bardziej efektywną pracę. Różnice pomiędzy sprawnością modułów monokrystalicznych i polikrystalicznych są na tyle niewielkie, że wybór odpowiedniego rozwiązania warunkują głównie względy ekonomiczne.

 

 

Z CZEGO SKŁADA SIĘ INSTALACJA FOTOWOLTAICZNA?

 

Podstawowe komponenty instalacji fotowoltaicznej:

 

  • Panele fotowoltaiczne - czyli elementy przekształcające energię słoneczną w energię elektryczną;
  • Inwerter - zwanego również falownikiem bądź przetwornicą, którego zadaniem jest zamiana prądu stałego powstałego w panelach na prąd zmienny, czyli taki jaki mamy w sieci;
  • Regulator ładowania - urządzenie służące do regulacji i utrzymania odpowiednich parametrów prądu elektrycznego ładującego akumulator. Odpowiada ono bezpośrednio za żywotność akumulatora oraz efektywność pracy modułów fotowoltaicznych. Na rynku dostępne są również modele z systemem śledzenia maksymalnego punktu pracy MPPT (ang. Maximum Power Point Tracking) czyli warunków najkorzystniejszych wartości natężenia i napięcia prądu elektrycznego wytwarzanego przez panele PV. Umożliwia to optymalizacje uzysku energetycznego instalacji fotowoltaicznej (tylko w przypadku instalacji off-grid - o rodzajach instalacji piszemy dalej);
  • Akumulator - służy (konieczny element w instalacjach typu off-grid) do magazynowania energii elektrycznej. Jego pojemność wyrażana jest w amperogodzinach [Ah] i jest dobierana w zależności od łącznej mocy zainstalowanych modułów PV. W instalacjach fotowoltaicznych zastosowanie znajdują akumulatory kwasowo-ołowiowe charakteryzujące się dużą dostępnością oraz korzystną ceną i akumulatory żelowe, które mimo większej żywotności od akumulatorów kwasowo-ołowiowych charakteryzują się stosunkowo wysokimi kosztami inwestycyjnymi.

Systemy fotowoltaiczne muszą być zabezpieczone przed przepięciami i sprzężeniami, bez względu na to czy system jest objęty ochroną odgromową, czy nie. Ochrona przeciwprzepięciowa oznacza ochronę przed przepięciami pochodzącymi z sieci energetycznej, przed przepięciami i sprzężeniami wywołanymi uderzeniem pioruna w okolice instalacji i w instalację oraz innymi przepięciami powstałymi w instalacji fotowoltaicznej i sterującej.

 

 

JAKIE SĄ RODZAJE INSTALACJI FOTOWOLTAICZNYCH?

 

Instalacje fotowoltaiczne dzielimy zasadniczo na dwie grupy tzn. on-grid i off-grid.

 

Instalacje on-grid - są to takie instalacje, które są włączone bezpośrednio do sieci niskiego napięcia i pozwalają na odsprzedanie wyprodukowanego prądu zakładowi energetycznemu.

System on-grid jest stosunkowo prosty i składa się z: paneli fotowoltaicznych, inwertera (falownika zamieniającego prąd stały na zmienny o napięciu sieciowym 230 V), dwóch liczników - produkcji i zużycia prądu (lub jednego dwukierunkowego), oraz przyłączenia do sieci i zabezpieczeń.

Instalacja on-grid pozwala na bieżące korzystanie z prądu produkowanego przez fotoogniwa oraz odsprzedaż jego nadwyżek do sieci.
Chociaż podniesie to koszty montażu, można w niej dodatkowo zastosować akumulatory, które umożliwiają magazynowanie energii elektrycznej i zużywanie jej, gdy zajdzie taka potrzeba (zanik prądu w sieci).

 

Zalety:

  • najtańsza forma instalacji fotowoltaicznej;
  • duża trwałość komponentów;
  • możliwość odsprzedaży nadwyżki wyprodukowanej energii;

 

Wady:

  • brak zasilania uniemożliwia pracę instalacji;

 

 

 

Instalacje off-grid - są to instalacje, w których wyprodukowany prąd zużywamy na własne potrzeby. Są one droższe od instalacji on-grid, gdyż wymagają zakupu akumulatorów, które umożliwią nam gromadzenie wyprodukowanej w panelach energii elektrycznej i korzystanie z niej, kiedy jest potrzebna.

Systemy off-grid to systemy fotowoltaiczne niepodłączone do sieci. Generowana przez panele fotowoltaiczne energia elektryczna jest magazynowana w akumulatorach.  Rozwiązanie to świetnie sprawdza się w odizolowanych regionach lub wszędzie tam, gdzie podłączenie do sieci jest nieuzasadnione ekonomicznie. Tam, gdzie konwencjonalne zasilanie w energię elektryczną jest mało wydajne, niestabilne lub wręcz niemożliwe, takie systemy to idealne rozwiązanie.

Fotowoltaiczne systemy off-gridowe składają się z paneli fotowoltaicznych, regulatora ładowania akumulatorów, akumulatorów, rozdzielnicy fotowoltaicznej z zabezpieczeniami po stronie AC i DC oraz przetwornicy DC/AC.

 

Zalety:

  • całkowita autonomia energetyczna;
  • możliwość 100% pokrycia zapotrzebowania w energię elektryczną;

 

Wady:

  • droższy niż system on-grid;
  • konieczność wymiany akumulatorów;
  • brak możliwości odsprzedaży nadwyżek energii.

 

 

GDZIE NAJLEPIEJ ZAMONTOWAĆ INSTALACJĘ FOTOWOLTAICZNĄ?

 

Instalacje fotowoltaiczne można stosować wszędzie, gdzie dociera promieniowanie słoneczne. Miejscem montażu może być dach, elewacja lub grunt.

Idealną orientacją dla instalacji fotowoltaicznej jest południe. Takie usytuowanie pozwala osiągnąć maksymalną produkcję energii elektrycznej.

 

Dachy skierowane w kierunku wschód-zachód udostępniają znacznie więcej powierzchni pod panele PV niż dachy o orientacji północ-południe. Można w tym przypadku wykorzystać obie części dachu (wschodnią i zachodnią) a co za tym idzie możemy zainstalować 2x większą moc instalacji. Jednostkowa produkcja z paneli skierowanych na południe będzie większa o jedyne 15%. Przy orientacji północ-południe wykorzystujemy tylko stronę południową.

Istotnym parametrem, wpływającym na poziom produkcji energii jest kąt nachylenia paneli fotowoltaicznych względem linii horyzontu. Optymalny kąt nachylenia to 25-35 stopni. Większe lub mniejsze nachylenie, poza zakres 25-35 stopni, wpływa na proporcjonalny spadek poziomu produkcji energii.

 

Optymalne ustawienie paneli PV względem kata padania promieni Słonecznych.

 

 

 

 

 

 

Uzyski z paneli fotowoltaicznych ustawionych względem idealnego kąta padania promieni słonecznych.

 

 

 

Duży wpływ na wielkość wyprodukowanej energii mają obiekty zacieniające - kominy, maszty, anteny, kable, balustrady, drzewa,... itp.

Panele PV powinny być lokalizowane tylko na niezacienionej części dachu, co istotnie może wpływać na wielkość instalacji fotowoltaicznej.

Dachy urozmaicone wykuszami, oknami dachowymi, kominami, antenami dachowymi ograniczają dostępną powierzchnię pod panele PV a więc zmniejszają moc zainstalowaną mikroelektrowni PV.

 

Starty systemowe pojawiają się w instalacjach fotowoltaicznych zarówno po stronie stałoprądowej (DC) jak i zmiennoprądowej (AC). Aby ograniczyć straty przesyłowe między panelami fotowoltaicznymi a inwerterem, należy stosować kable o właściwym przekroju i minimalnej odległości między elementami systemu, co pozwoli na ograniczenie spadków napięcia. Nie tylko przesył energii między panelami a inweterem pociąga za sobą występowanie strat. Przekształcanie energii poprzez inwerter i jej przesyłanie z wykorzystaniem linii zasilających, również przyczynia się do występowania strat w instalacji. Nawet prawidłowo zaprojektowana i wykonana instalacja pozwala uzyskać w efekcie końcowym od 60 do 90% mocy systemu względem mocy znamionowej paneli. Resztę stanowią straty z instalacji.

 

 

JAKIE SĄ ZALETY INSTALACJI FOTOWOLTAICZNYCH?

 

W obliczu rosnących cen energii elektrycznej jak również niezadowalającej jakości prądu dostarczanego mieszkańcom obszarów wiejskich instalacje fotowoltaiczne mogą być interesującą propozycją dla wielu osób. Argumentami przemawiającymi na korzyść instalacji są:

  • Prostota montażu
  • Długa żywotność
  • Bezobsługowość
  • Brak zbędnych procedur administracyjnych - nie wymaga zgłoszenia ani pozwolenia na budowę
  • Brak kosztów związanych z przyłączeniem do sieci (w przypadku mikroinstalacji)
  • Obniżenie rachunków za energię elektryczną
  • Dysponowanie własną rezerwą energii elektrycznej (w przypadku instalacji off-grid)

 

 

CHCĘ MIEĆ SWOJĄ INSTALACJĘ FOTOWOLTAICZNĄ. CO MUSZĘ ZROBIĆ? - KROK PO KROKU

  • Przeanalizuj swoje rachunki za energię. Ile energii elektrycznej zużywasz rocznie? Pamiętaj, że opytmalną moc Twojej instalacji można policzyć dzieląc roczne zużycie w kWh przez 1000.
  • Czy dysponujesz nieocienionym miejscem, w którym możesz zainstalować panele (budynek mieszkalny, gospodarczy, podwórze)?
  • Skonsultuj się z potencjalnym dostawcą instalacji w celu określenia ceny, parametrów, warunków dostawy, możliwości przyłączenia, możliwości uzyskania dofinansowania zewnętrznego (dotacja, kredyt)
  • Pobierz, wypełnij i złóż u swojego dostawcy energii elektrycznej zgłoszenie przyłączenia mikroinstalacji. Zakład energetyczny ma 30 dni na rozpatrzenie Twojego zgłoszenia. Pamiętaj, że koszt instalacji układu zabezpieczającego i układu pomiarowo- rozliczeniowego ponosi Zakład.
  • Zamów, zainstaluj i podłącz instalację.
  • Ciesz się własną, zieloną energią elektryczną!

 

 

REGULACJE PRAWNE

 

11 września 2013 r. weszły w życie zapisy nowelizacji ustawy Prawo Energetyczne i innych ustaw zwana "małym trójpakiem".

Tekst nowelizacji został ogłoszony w Dzienniku Ustaw z dnia 27 sierpnia 2013 r. poz. 984.

 

Ustawa dodaje przepisy regulujące wytwarzanie energii elektrycznej w mikroinstalacji (tzn. w urządzeniach o mocy poniżej 40 kilowatów) przez osobę fizyczną niebędącą przedsiębiorcą oraz zasady przyłączania tych instalacji do sieci dystrybucyjnej. Osoby fizyczne, które chcą produkować energię z odnawialnych źródeł energii (OZE) w swoich gospodarstwach domowych, nie muszą zakładać działalności gospodarczej i uzyskiwać koncesji. Mogą także wprowadzić prąd do sieci i sprzedać po stawce równej 80% średniej ceny sprzedaży energii elektrycznej w kraju w roku poprzednim.

 

 

WNIOSKI - Zgłoszenie przyłączenia mikroinstalacji do sieci elektroenergetycznej

 

Enea Operator

http://www.operator.enea.pl/dladomu/przylaczeniedosieci/plikidopobrania

 

Tauron Dystrybucja S.A.

http://www.tauron-dystrybucja.pl/SiteCollectionDocuments/dokumenty-przylaczenia/ZM.pdf

 

PGE Dystrybucja S.A.

http://www.warszawa.pgedystrybucja.pl/upload/Zgloszenie_mikroinstalacji%2030%2006%202014.pdf

 

Energa Operator S.A.

http://www.energa-operator.pl/upload/wysiwyg/dokumenty_do_pobrania/formularze/wspolne/zgloszenie_przylaczenia_mikroinstalacja.pdf