Dlaczego Fotowoltaika

Każdy system fotowoltaiczny składa się z tylko kilku elementów, z których żaden się teoretycznie nie zużywa (najstarsze instalacje fotowoltaiczne na świecie mają już po ok. 35-37 lat i wciąż pracują na 85-75% mocy znamionowej), a pytaniem jest tylko jakość stosowanych podzespołów i wykonania instalacji. Do zbudowania instalacji fotowoltaicznej niezbędne będą:
– moduły fotowoltaiczne
– falownik – inwerter
– system zabezpieczeń
– system montażu – akcesoria i uchwyty
– system połączeń – przewody i standaryzowane końcówki

Moduł /panel fotowoltaiczny składają się standardowo z 60 ogniw. Pojedyncze ogniwo produkuje zazwyczaj kilka watów energii elektrycznej, co jest niewystarczające do większości zastosowań. W celu uzyskania większych napięć i prądów ogniwa łączone są szeregowo-równolegle tworząc moduł fotowoltaiczny (zwany też panelem fotowoltaicznym).
Zestaw fotoogniw jest umieszczany pomiędzy warstwami folii oraz szybą hartowaną. Całość jest hermetycznie zalaminowana i oprawiona sztywną, zazwyczaj aluminiową ramą, zapewniającą wytrzymałość mechaniczną i ułatwiającą montaż modułów. Ich konstrukcja musi zapewniać dobrą odporność na warunki atmosferyczne przez cały okres eksploatacji, który wynosi zazwyczaj minimum 25 lat.

Inwerter jest urządzeniem elektronicznym, które steruje pracą systemu fotowoltaicznego. Najważniejszą funkcją inwertera jest zamiana prądu stałego wytwarzanego przez system fotowoltaiczny na prąd zmienny o parametrach umożliwiających zasilanie urządzeń elektrycznych, a także jego dostarczanie do sieci elektroenergetycznej.
W przypadku awarii sieci elektroenergetycznej, czyli zaniku napięcia w sieci, inwerter odłącza system fotowoltaiczny i uniemożliwia dostarczanie wyprodukowanej energii do sieci ze względów bezpieczeństwa.
W ofercie producentów można znaleźć inwertery dostosowane do systemów fotowoltaicznych różnych wielkości.
Najczęściej inwerter wyposażony jest w wyświetlacz pozwalający na bieżące monitorowanie pracy systemu fotowoltaicznego i odczyt parametrów takich jak – aktualna moc obciążenia, dobowa ilość wyprodukowanej energii itp.
Inwerter jest kluczowym komponentem w całym systemie fotowoltaicznym – w dużej mierze od niego zależy sprawność całego układu, co bezpośrednio przekłada się na ilość wyprodukowanej energii elektrycznej.

System fotowoltaiczny przymocowany jest do dachu lub podłoża przy pomocy systemu montażowego, którego wybór uzależniony jest od rodzaju powierzchni. Najczęściej system montażowy wykonany jest aluminium i ze stali nierdzewnej, ze względu odporność tych materiałów na korozję.
W budynku posiadającym dach skośny, system fotowoltaiczny mocowany jest najczęściej na dachu w niewielkiej odległości od jego powierzchni. Systemy montażowe dostosowane są do wszelkiego rodzaju pokryć dachowych m.in. dachówka, blachodachówka, blacha trapezowa, blacha falista, papa.
Metalowe wsporniki, przy pomocy odpowiednio dobranych akcesoriów, przytwierdzane są do krokwi. Większość systemów montażowych zezwala na dużą elastyczność w projektowaniu i umożliwia maksymalne wykorzystanie dostępnej powierzchni dachowej.
W przypadku budynków z płaskim dachem istnieje możliwość wykorzystania różnego rodzaju systemów montażowych. Należy tutaj zwrócić uwagę na nośność konstrukcji oraz efekt zacienienia kolejnych rzędów paneli. Właściwy dobór rozwiązania pozwala na optymalizację systemu fotowoltaicznego. Należy rozumieć przez to najekonomiczniejsze wykorzystanie powierzchni dachu poprzez uzyskanie najlepszej relacji pomiędzy zainwestowanymi środkami, a ilością energii produkowanej przez system fotowoltaiczny.

W celu połączenia poszczególnych elementów składowych systemu w całość wykorzystuje się specjalistyczne akcesoria takie jak junction boxy, combiner boxy, rozgałęźniki i złącza MC4. Wszystkie te elementy muszą być wodoszczelne i zapewnić niezawodność łączeniową na minimum 25 lat.
Nie mniej specjalistyczne jest okablowanie wykorzystywane w tych systemach. Musi być ono odporne na promienie UV, deszcz, śnieg oraz wysoką temperaturę, jaka panuje nad powierzchnią dachu w upalne lato.

Instalacja fotowoltaiczna zainstalowana na Twoim dachu korzysta z darmowej i prawie nieograniczonej energii słońca. Energia która płynie z naszej gwiazdy może zaspokoić całkowity apetyt ludzkości na prąd! – przy pomocy systemu fotowoltaicznego i my czerpiemy z tego korzyści. Z najważniejszych są to:

Często można spotkać się z opiniami, że wykorzystanie energii słonecznej w Polsce nie ma większego sensu, ponieważ „za mało u nas świeci słońce”. To nie jest prawda!

Zasoby energii słonecznej w Polsce są prawie identyczne do istniejących w Niemczech, które są światowym liderem w produkcji elektryczności z energii słońca. Wynika to z położenia na takiej samej szerokości geograficznej.

Wartością najbardziej przydatną podczas szacowania uzysku energii jest nasłonecznienie. Interpretować je należy, jako sumę natężenia promieniowania słonecznego w danym czasie dla danej powierzchni np. suma natężenia promieniowania słonecznego w czasie godziny, dnia lub roku na powierzchni 1m².

Nasłonecznienie jest wielkością opisującą ilość energii słonecznej przypadającej na powierzchnię w danym okresie czasu. Nasłonecznienie najczęściej wyrażane jest w kWh/m² na rok.

Dla Polski nasłonecznienie zawiera się w przedziale od 1050 – 1150 kWh/m²/rok.

Obok można zobaczyć mapy prezentujące nasłonecznienie w Europie oraz Polsce.

Produkcja energii w systemach fotowoltaicznych jest powiązana z warunkami nasłonecznienia, które panują w danym miesiącu. W przypadku fotowoltaiki temperatura powietrza nie ma znaczącego wpływu. Zimą w słoneczny dzień moduł fotowoltaiczny wyprodukuje więcej energii elektrycznej niż w letni gorący dzień ten sam moduł oświetlony tym samym strumieniem światła. W związku z tym systemy fotowoltaiczne mogą w efektywny sposób generować energię także w zimie.

W poniższej symulacji zakładamy, że nasza instalacja ma moc 1 kWp i jest ustawiona idealnie w południowym kierunku pod kątem 35 stopni (kąt optymalny pod względem uzysku energii w ciągu roku). Przyjmując, że roczna suma napromieniowania dla przykładowej lokalizacji w Polsce to ok. 1000 kWh/m2, a uwzględniając straty w systemie fotowoltaicznym nasza instalacja fotowoltaiczna o mocy 1 kW jest w stanie wyprodukować około 900 do 9200 kWh energii.

Obok wykres przedstawiający produkcję energii w skali całego roku (lokalizacja Polska).

Można zauważyć, że 75% energii produkowane jest w półroczu od kwietnia do września, co powoduje ze zysk ze sprzedaży energii także posiada taki rozkład.

Często pojawia się pytanie o to, czy jeśli moje panele nie będą ustawione idealnie na południe to czy tez można produkować prąd i czy warto instalować panele? Można się oprzeć na poniższych danych, które przedstawiają różnicę procentowego uzysku panela fotowoltaicznego w zależności od stopnia nachylenia i azymutu geograficznego w stosunku do warunków idealnych (STC) .