baza wiedzy

Podstawy fotowoltaiki

Czym jest fotowoltaika?

Fotowoltaika (w skrócie PV, od ang. photovoltaic) zajmuje się konwersją energii promieniowania słonecznego na energię elektryczną. Jest jednym z najszybciej rozwijających się na świecie Odnawialnym Źródłem Energii (w skrócie: OZE). Termin fotowoltaika pochodzi od wyrazów foto – czyli światło i volt – jednostka napięcia elektrycznego.

Jak działa instalacja fotowoltaiczna?

Instalacja fotowoltaiczna produkuje energię elektryczną dzięki zjawisku nazywanemu efektem fotowoltaicznym. Zjawisko to polega na bezpośredniej konwersji energii promieniowania słonecznego na energię elektryczną. Innymi słowy – instalacja „pobiera” energię ze słońca a „oddaje” prąd, który zużywasz w domu na swoje potrzeby.

Z czego składa się instalacja fotowoltaiczna?

Instalacja składa się z czterech kluczowych elementów:

zamieniają energię promieniowania słonecznego na energię elektryczną.  To ta część instalacji, która jest widoczna na Twoim dachu lub gruncie.

dzięki niemu możesz używać energii wytwarzanej przez moduły fotowoltaiczne. Zamienia napięcie i prąd stały (DC) wytwarzany przez moduły PV na napięcie i prąd przemienny (AC) czyli taki jaki mamy w gniazdkach.

zapewniają bezpieczeństwo Twojej instalacji – chronią ją przed wyładowaniami elektrycznymi i przepięciami.

elementy służące do montażu modułów fotowoltaicznych na dachu bądź gruncie.

Gdy już zdecydujesz się na podpisanie z nami umowy – zapewniamy odpowiedni dobór wszystkich elementów Twojej instalacji fotowoltaicznej tak, by jak najbardziej dopasować ją do Twoich potrzeb i zmaksymalizować osiągane przez Ciebie korzyści.

Jednostki mocy i energii w fotowoltaice

Wp/kWp (watopik/kilowatopik) – moc instalacji fotowoltaicznej. W energetyce słonecznej, podając moc, do jednostki mocy (jak W lub kW) dodaje się literę p (Wp, kWp) – oznacza ona moc jaką może osiągnąć instalacja fotowoltaiczna w pewnych ustandaryzowanych warunkach (STC). W codziennym użytkowaniu moc instalacji PV zmienia się dynamicznie w zależności od warunków atmosferycznych oraz pory dnia i roku.

kWh (kilowatogodzina) – jest to jednostka opisująca wielkość zużycia prądu. 1 kWh to ilość energii jaką zużyje urządzenie elektryczne o mocy 1000 W (1 kW) w ciągu jednej godziny (1h). Przykładowo czajnik elektryczny o mocy 2 kW w czasie 6 minut (0,1 h) zużyje 0,2 kWh. Energooszczędna żarówka LED o mocy 8W, włączona codziennie przez 6 godzin, zużyje w ciągu roku 0,008 * 6 * 365 = 17,52 kWh

Ile energii produkuje instalacja fotowoltaiczna?

W Polsce optymalnie zlokalizowana i wykonana instalacja fotowoltaiczna jest w stanie wyprodukować rocznie nieco ponad 1000 kWh z zainstalowanego kilowata mocy (kWp). Ilość wyprodukowanej energii zależy w szczególności od ustawienia instalacji względem kierunków świata i kąta pochylenia. Największą produkcję energii elektrycznej otrzymamy przy instalacji skierowanej idealnie na południe i kącie nachylenia 30-40 stopni.

Jak wykorzystuję energię produkowaną w mojej instalacji fotowoltaicznej?

  1. Autokonsumpcja – kiedy instalacja fotowoltaiczna produkuje energię elektryczną, część tej energii jest zużywana przez Ciebie na bieżąco. Dzięki temu, otrzymujesz darmowy prąd który wykorzystujesz do zasilania Twoich urządzeń elektrycznych.
  2. System upustów – niewykorzystana część energii, którą wyprodukuje Twoja instalacja fotowoltaiczna jest magazynowana w sieci elektroenergetycznej jako nadwyżka. Możemy ją odebrać przez kolejny rok, natomiast od tej zmagazynowanej energii zakłady energetyczne pobierają „prowizję”, która wynosi 20% dla instalacji fotowoltaicznej o mocy do 10 kWp oraz 30% dla instalacji o mocy powyżej 10 kWp. Oznacza to że np. posiadając instalację fotowoltaiczną o mocy 6 kWp, z każdego oddanego do sieci 1000 kWh odbierzemy 800 kWh (80%), natomiast z instalacji o mocy 15 kWp z każdego oddanego 1000 kWh odbierzemy z sieci 700 kWh (70%). W Polskim Centrum Fotowoltaiki, podczas projektowania dla Ciebie optymalnej instalacji, bierzemy to pod uwagę i proponujemy wielkość instalacji, dopasowaną do Twoich potrzeb.

W domach jednorodzinnych autokonsumpcja energii elektrycznej z instalacji PV wynosi zazwyczaj 20-30% w skali roku, zaś w zakładach przemysłowych jest ściśle związana z profilem zużycia energii przez przedsiębiorstwo i może wynosić nawet 90%.

Podsumowując: im większa autokonsumpcja prądu w Twoim domu/ firmie – tym mniejsza „prowizja” dla zakładu energetycznego za zmagazynowaną energię i szybszy zwrot z inwestycji. Ale nie martw się – z naszego doświadczenia wynika, że nawet przy niewielkiej autokonsumpcji dobrze dobrana instalacja wciąż bardzo się opłaca 🙂

Jak dobrać moc instalacji fotowoltaicznej?

Uwaga: poniższe obliczenia mają charakter przykładowy. Współpracując z Polskim Centrum Fotowoltaiki nie musisz samemu obliczać optymalnej mocy instalacji fotowoltaicznej – zrobimy to za Ciebie i przedstawimy Ci możliwe rozwiązania.

Dobór mocy instalacji na nasze potrzeby zależy od kilku czynników, z których najważniejsze to: roczne zużycie energii elektrycznej, uzyski z 1 kWp zainstalowanej mocy, poziom autokonsumpcji, wysokości opustu (70 lub 80%) oraz spadku mocy modułów fotowoltaicznych w czasie eksploatacji.

Wielkość instalacji PV na nasze bieżące potrzeby możemy obliczyć przy pomocy wzoru:

Ez – Ilość zużywanej rocznie energii [kWh],
a – procentowy udział autokonsumpcji [%],
b – procentowy udział ilości energii oddanej do sieci (a+b=100%) [%],
opust – 70 lub 80%,
Uzysk z 1 kWp – roczna produkcja energii z 1 kWp zainstalowanej mocy (zależy od lokalizacji, kąta nachylenia i ustawienia względem kierunków świata).

Ze wzoru łatwo zauważyć, że im większy poziom autokonsumpcji tym mniejsza moc instalacji będzie nam potrzebna.

Najważniejszym aspektem przy doborze mocy instalacji fotowoltaicznej jest określenie, ile energii (kWh) zużywamy w ciągu roku. Od zużycia energii zależeć będzie wielkość instalacji fotowoltaicznej ale również czas zwrotu inwestycji. W uproszczeniu możemy przyjąć, że im większa instalacja, tym szybciej się zwróci.

Zużycie energii elektrycznej możemy odczytać z faktury od naszego dostawcy. W tym celu najlepiej posłużyć się rachunkami podsumowującymi cały poprzedni rok. Warto w tym miejscu również przeanalizować nasze plany związane ze wzrostem zapotrzebowania na energię, na przykład montaż klimatyzatora, innych urządzeń energochłonnych lub zmiana liczby domowników.

Przykład doboru wielkości instalacji PV:

Przeanalizujmy sytuację, gdzie czteroosobowa rodzina w domu jednorodzinnym zużywa 4000 kWh rocznie. Poziom autokonsumpcji możemy przyjąć w wysokości 25%, a wielkość produkcji z 1 kWp to 1000 kWh (dla optymalnie usytuowanych instalacji).

Widzimy, że aby pokryć 100% naszego bieżącego zużycia energii elektrycznej potrzebujemy instalacji o mocy 4,75 kWp. Biorąc pod uwagę, że instalacja fotowoltaiczna to inwestycja na kilkadziesiąt lat, dobrą praktyką jest wybór instalacji o mocy nieznacznie większej niż obliczona, z dwóch powodów:

  1. Jeśli planujemy w najbliższym czasie montaż klimatyzatora, pompy ciepła, ładowarki do samochodu elektrycznego lub innych urządzeń energochłonnych – powinniśmy uwzględnić to w planowanej, rocznej wielkości zużycia energii
  2. Moduły fotowoltaiczne z miarę upływu czasu tracą część swojej maksymalnej mocy wyjściowej. Taki spadek jest całkowicie naturalnym procesem i dotyczy wszystkich produkowanych na świecie modułów. Obecnie większość producentów modułów PV gwarantuje wydajność po 25 latach nie mniejszą niż 80% wartości początkowej. Czołowi producenci, których panele oferuje Polskie Centrum Fotowoltaiki, są w stanie zagwarantować po 25 latach użytkowania nawet 87% mocy nominalnej.

Podsumowując powyższe informacje przyjmuje się, że optymalna wielkość instalacji fotowoltaicznej to 1,20-1,25 kWp na każde zużywane rocznie 1000 kWh energii elektrycznej. Przykładowo, jeśli nasze zużycie roczne to 4000 kWh optymalna będzie dla nas instalacja o mocy około 4,8-5 kWp.

Jak wygląda produkcja energii elektrycznej w ciągu roku?

Założenia:
  • Instalacja o mocy 5 kWp
  • Zamontowana na dachu o nachyleniu 25°
  • Odchylona od południa w kierunku wschodnim (około 10°)
  • Zlokalizowana w centralnej Polsce (woj. Łódzkie)
Miesięczna produkcja i zużycie energii elektrycznej [kWh]
Dane za Photovoltaic Geographical Information System (PVGIS)

Łączna ilość wyprodukowanej w ciągu roku energii elektrycznej to około 4995 kWh. Jak widać na wykresie produkcja energii elektrycznej zmienia się w przeciągu roku i dla poszczególnych miesięcy może się znacznie różnić. Przykładowo instalacja fotowoltaiczna w lutym wyprodukuje około 207 kWh (średnio 7,3 kWh dziennie), natomiast w czerwcu produkcja będzie wynosić około 650 kWh (średnio około 22 kWh dziennie). 

Instalacje fotowoltaiczne dobieramy w taki sposób że nadwyżkę energii wyprodukowaną w okresie letnim odbieramy zimą, kiedy produkcja z instalacji fotowoltaicznej nie pokrywa całego naszego zapotrzebowania.

Chcesz dowiedzieć się więcej? Zobacz FAQ.