Instalacje Fotowoltaiczne

Obserwowane zmiany klimatyczne na terenie Polski w ostatnich latach skutkują wzrostem występowania skrajnych zjawisk atmosferycznych. Znacząco wzrosło występowanie fali upałów, czyli dni o temperaturach maksymalnych przekraczających 30 stopni, skutkujących wzrostem zapotrzebowania energii na klimatyzację oraz występowaniem gwałtownych zjawisk pogodowych jak burze i silne wiatry, co przy dominujących w kraju napowietrznych liniach przesyłowych zmniejsza niezawodność dostaw prądu.

Fotowoltaika podobnie jak kolektory słoneczne przyczynia się do zahamowania zmian klimatycznych zapobiegając zużyciu nieodnawialnych źródeł energii przez elektrownie. Wykorzystanie energii elektrycznej jest bardziej wszechstronne i wygodne, a ponadto częściowo pozwala na niezależność względem dostawcy energii.

Działanie instalacji fotowoltaicznej

Światło, które dociera do ziemi składa się z cząstek nazywanych fotonami. W momencie, gdy światło trafia na powierzchnię baterii słonecznej fotony wnikają w strukturę krystaliczną krzemu. Atomy krzemu natomiast rozbijają padające na nie promienie słoneczne na ładunki elektryczne, które z kolei zaczynają tworzyć zamknięty obieg w baterii słonecznej.

Moc paneli podaje się w sposób umowny w kWp. Jest to moc uzyskiwana przy pełnym nasłonecznieniu. W praktyce instalacje fotowoltaiczne o zainstalowanej mocy 1kWp mogą wytworzyć w ciągu roku 0,8-0,9 MWh energii elektrycznej. Wydajność paneli nieznacznie spada wraz ze wzrostem ich temperatury, dlatego najoptymalniej pracują one w słoneczny, ale i wietrzny dzień. Z uwagi na stosunkowo niską sprawność w stosunku do kolektorów słonecznych służących do ogrzewania wody, ich powierzchnia jest większa (dla kolektorów o porównywalnej mocy). Są natomiast prostsze w montażu i jeszcze bardziej niezawodne i bezawaryjne. Panele fotowoltaiczne są łączone w grupy a ich sprawność jest najlepsza, gdy wszystkie z paneli są podobnie nasłonecznione. Bardzo istotny wpływ na wydajność paneli fotowoltaicznych ma zacienienie. Specyfika działania instalacji fotowolaicznej oraz połączeń elektrycznych pomiędzy panelami sprawia, że nawet zacienienie jednego z paneli w szeregu oznacza spadek wydajności dla wszystkich paneli w tej samej grupie.

Prąd uzyskiwany w panelach fotowoltaicznych jest prądem stałym, który doprowadzony do Inwertera zamieniany jest na prąd zmienny i w razie konieczności może zostać wykorzystany przez urządzenia elektryczne pracujące w budynku właściciela albo też przy braku wystarczającego poboru prądu może zostać przez licznik odprowadzony do lokalnej sieci energetycznej. W okresie zwiększonego zapotrzebowania, a także w czasie, gdy panele nie pracują ( w nocy) może być ta energia odebrana od sieci energetycznej.

Mikroinstalacje fotowoltaiczne, które są najczęściej stosowane w budynkach jednorodzinnych można podzielić na 4 podstawowe elementy (panele fotowoltaiczne, falownik, okablowanie, dwukierunkowy licznik energii elektrycznej). Panele fotowoltaiczne są bezpośrednim generatorem energii elektrycznej w postaci prądu stałego, który za pomocą okablowania przekazywany jest do falownika (inwertera), zamieniającego prąd stały na prąd zmienny. Tak przetworzoną postać prądu, można następnie przeznaczyć do zasilenia urządzeń własnych w gospodarstwie, a w przypadku nadmiaru wyprodukowanej energii poprzez dwukierunkowy licznik energii elektrycznej nadwyżkę oddać do sieci. Instalacje muszą zostać wyposażone w układ pomiarowy umożliwiający monitorowanie uzysku instalacji.

Kluczowym elementem w efektywności działania paneli fotowoltaicznych jest ich umiejscowienie. Dla zachowania maksymalnego uzysku należy zapewnić miejsce montażu, które nie będzie podlegało zacienieniu oraz jest ustalone optymalnie względem słońca, czyli pod odpowiednim kątem nachylenia i z odpowiednim azymutem, jak przedstawiono w tabeli poniżej:

 

Powyższa tabela została sporządzona w oparciu o statystyczne dane pogodowe. Wyróżniony kolorem obszar wskazuje optymalne położenie paneli. Wynika z niego, iż optymalnym kątem dla montażu jest kąt w zakresie 20˚ – 50˚ ze szczególnym uwzględnieniem kąta 35˚ lub 40˚. W przypadku azymutu, zalecany przedział mieści się w zakresie pomiędzy 40˚ odchylenia w kierunku zachodnim a 30˚ w kierunku wschodnim. Zaleca się montaż paneli w zakresie wyróżnionym kolorem zielonym (100%). Ze względu na układ dróg oraz typowe usytuowanie budynków w gminie Ożarów Mazowiecki, dopuszczono zakres oznaczony kolorem niebieskim.

Energia elektryczna wytwarzana w instalacjach fotowoltaicznych jest znacznie bardziej uniwersalna niż ciepło wytwarzane w kolektorach słonecznych. Elektryczność może być wykorzystana do napędu wielu urządzeń spotykanych w gospodarstwie domowym. Mogą to być kuchnie elektryczne, piekarniki, oświetlenie, sprzęt RTV i AGD, klimatyzatory, napęd dla narzędzi i wiele, wiele innych.

System fotowoltaiczny jest bezobsługowy. Praca systemu opiera się na automatycznych rozwiązaniach, które nie wymagają ingerencji użytkownika. Nowoczesne systemy fotowoltaiczne pozwalają na pełny monitoring pracy systemu wraz ze zdalnym dostępem do informacji dzięki wykorzystaniu sieci internet.

Zastosowanie materiałów i urządzeń o dobrej jakości i wykorzystujących nowoczesne technologie pozwala na uzyskanie dużej trwałości instalacji. Duża liczba produkowanych aktualnie modułów fotowoltaicznych ma trwałość rzędu 25 lat (według deklaracji producentów). Znane są na rynku instalacje, które działają już 30 lat. Nowoczesne panele fotowoltaiczne cechują się także niewielkim spadkiem wydajności wraz z upływem czasu. Najczęściej spotykanym na rynku parametrem jest spadek wydajności nie przekraczający 10% po 10 latach. Także pozostałe urządzenia instalacji fotowoltaicznej będą objęte długoletnią gwarancją przez minimum 5 lat.