Samochód elektryczny i fotowoltaika

Samochody elektryczne, jak i konwencjonalne benzynowce i ropniaki charakteryzują się wieloma różnymi parametrami. Kilkusekundowe przyspieszenie do setki nie jest dla tzw. elektryków żadnym wyzwaniem. Jednak głównym celem konstruktorów jest, aby samochód elektryczny, oprócz osiągania oczekiwanych parametrów dynamicznych, pokonywał jak najdłuższe dystanse bez konieczności doładowania swoich akumulatorów. Do naładowania baterii w elektrykach wykorzystywane są profesjonalne ładowarki w stacjach ładowania oraz domowa sieć elektryczna, na której skupimy swoją uwagę.

Samochód elektryczny

W artykule „Jakiej wielkości ma być domowa elektrownia fotowoltaiczna” opisany jest sposób oszacowania naszych rocznych potrzeb elektrycznych i dobór odpowiedniej wielkości domowej elektrowni fotowoltaicznej on-grid. Nie brany jest jednak pod uwagę samochód elektryczny, który miałby na stałe korzystać z instalacji elektrycznej w domu. Spróbujmy rozpatrzeć przykładową instalację z fotowoltaiką i samochodem elektrycznym, ładowanym z domowego gniazdka w dowolnych godzinach doby. W związku z tym należy sobie odpowiedzieć na pytania:

  • Ile potrzebujemy energii z gniazdka domowego, aby naładować baterie samochodu elektrycznego?
  • Jaka wielkość instalacji fotowoltaicznej w okresie roku zaspokoi apetyt naszego samochodu na prąd elektryczny?

Parametrem, który bezpośrednio wpływa na zasięg samochodu elektrycznego jest pojemność jego baterii napędu, inaczej akumulatorów trakcyjnych. Mimo, że od dawna używaną jednostką pojemności akumulatora jest znana kierowcom amperogodzina (Ah), to przy elektrykach nie jest używana. Powszechnie stosowaną i wygodniejszą jednostką pojemności baterii trakcyjnych jest kWh (kilowatogodzina). To ta sama jednostka, którą znamy z rachunków za energię elektryczną. Dla przypomnienia, jeżeli podłączymy jakieś urządzenie o mocy 1 kW (1000 W) na okres 1 godziny, to zużyjemy energii elektrycznej o wielkości 1 kWh.

Samochody elektryczne są wyposażone w baterie litowo-jonowe o różnej pojemności, najczęściej w zakresie 30-50 kWh (pomijamy tutaj model Tesla z pojemnością baterii 80-100 kWh). Wybierzmy samochód powszechniej stosowany, czyli o pojemności baterii ok. 35 kWh ( Nissan Leaf, BMW i3, Skoda Citygo-e, Renault Zoe, Volkswagen e-Golf). Aby naładować baterię o pojemności 35 kWh, rozładowaną w 80% potrzebujemy użyć z naszego gniazdka elektrycznego mocy ok. 2,8 kW (kilowata) w ciągu 10 godzin. To tyle, ile zużyje grzejnik o takiej samej mocy włączony 10 godzin. Jaki to koszt? Średnio: 0,60 zł / kWh * 2,8 kW *10 h = 16,80 zł. Przyjmijmy, uśredniając różne dane od producentów samochodów, że jedno ładowanie da nam możliwość przejechania 200 km. Pokonanie jednego kilometra to koszt 16,80 zł / 200 km = 0,084 zł., czyli 8,40 zł na każde 100 km. Posługując się danymi GUS, średnio w Polsce przejeżdżamy samochodem dystans 33 km dziennie, czyli 12000 km rocznie. Łatwo możemy wyliczyć, że przy powyższych założeniach, koszt rocznego ładowania samochodu elektrycznego wyniesie niewiele ponad 1000 zł.

Wróćmy jednak do głównego tematu. Jaką moc, a właściwie jaką część mocy domowej instalacji fotowoltaicznej należy przeznaczyć na potrzeby samochodu elektrycznego, aby koszty jego ładowania w skali roku były bliskie zera, czyli abyśmy korzystając ze słońca jeździli za darmo? Bazując na powyższych założeniach i wyliczeniach ustalamy, że samochód elektryczny do przejechania 12000 km w ciągu roku potrzebuje na naładowanie swoich baterii 1680 kWh energii (12000 km / 200 km * 28 kWh). Już wiemy z poprzednich artykułów, że aby wyprodukować w ciągu roku 1680 kWh energii elektrycznej potrzebujemy modułów fotowoltaicznych o mocy ok 1,7 kW . Biorąc pod uwagę rozliczenie prosumenta z zakładem elektrycznym, zalecana moc modułów zapewniająca roczne darmowe ładowanie samochodu elektrycznego, o ustalonych wcześniej parametrach wyniesie ok. 2 kW (np. 6 szt. modułów po 335 Wp).

Ciekawostka:

Czy samochód elektryczny jest wyposażony w standardowy akumulator 12 V?

Odpowiedź:

Tak, we wszystkich współczesnych samochodach elektrycznych, oprócz podstawowych baterii trakcyjnych o napięciu 350-400V, stosowany jest dodatkowy akumulator (najczęściej 12 V / 40-45Ah), przeznaczony do zasilania urządzeń niskonapięciowych 12 V ( oświetlenie zewnętrzne i wewnętrzne, wycieraczki, pompki spryskiwaczy, autoalarm, centralny zamek itp.)

Produkcja elektrowni słonecznej – ekspozycja na wschód, zachód, północ.

Statystyka ponownie przydaje się do kalkulowania spodziewanych uzysków z ogniw fotowoltaicznych. Korzystamy z portalu PVGIS wg parametrów w poniższej tabeli:

Porównujemy roczną produkcję elektrowni słonecznej w przypadku dachów skierowanych na wschód, zachód i północ. W jednym z poprzednich artykułów (Wielkość produkcji elektrowni słonecznej w różnych miesiącach roku) obliczony został uzysk roczny dla dachu ustawionego na południe. Dla przypomnienia dla mocy 1 kW jest to wielkość 995,6 kWh.
Wyniki obliczeń pokazane są w tabeli poniżej:

Na uwagę zasługuje wynik uzyskany dla ustawienia na północ. Wbrew obiegowym opiniom, że z takiego ustawienia ogniw słonecznych uzyskamy w ciągu roku jakąś bardzo znikomą energię, to jednak jest to ponad 50% energii, której wyprodukujemy z ustawienia na południe.
Niewielka różnica w produkcji między ustawieniami na wschód i zachód może wynikać z położenia geograficznego Polski. (półkula wschodnia). Oprócz tego jest dodatkowa korzyść położenia modułów na wschód, która wynika z tzw. współczynnika temperaturowego modułu PV. Ogniwa fotowoltaiczne wytwarzają większe napięcia przy niższych temperaturach, a jak wiadomo pora dnia przedpołudniowa (słońce świeci od wschodu), wiążą się właśnie jeszcze z nienagrzanym, chłodniejszym powietrzem.
Wielu przyszłych prosumentów rozważa umieszczenie paneli fotowoltaicznych na dachu jednocześnie na połaci od strony zachodniej i wschodniej. Co możemy powiedzieć o takiej konfiguracji? Produkcja w ciągu roku będzie niemal identyczna, jak przy ustawieniu wszystkich modułów na jedną ze stron świata (wschód lub zachód) pod warunkiem skorzystania z dwóch niezależnych wejść falownika tzw. MPPT . Zmieni się natomiast rozkład produkcji energii w ciągu dnia. Ilość wyprodukowanych kWh w godzinach porannych, ale i popołudniowych da nam możliwość elastyczniejszego „regulowania” zużycia energii, aby jej autokonsumpcja była największa. Dla przypomnienia, wg aktualnych przepisów, energia wysłana do sieci odlicza się w następnym okresie rozliczeniowym w 80%. Wobec tego, bardziej opłacalne jest zużywać jak najwięcej energii na bieżąco niż oddawać ją do sieci energetycznej. I jest jeszcze jeden przypadek warty przeanalizowania. Chodzi o usytuowanie modułów jednocześnie w trzech różnych orientacjach tj. na południe, wschód i zachód. Takie konfiguracje możemy dość często spotkać w przypadku dachów o skomplikowanych kształtach. Przy dwóch wejściach MPPT ,w które najczęściej wyposażone są falowniki, błędem jest przyłączanie do jednego wejścia MPPT dwóch stringów spiętych ze sobą szeregowo. Łączymy wybrane dwa stringi ze sobą równolegle, co da nam optymalnie energetycznie wykorzystanie instalacji. W powyższym przypadku konieczne jest zastosowanie odpowiednich obliczeń, które dopasują parametry napięciowo-prądowe modułów do wejść falownika.
W powyższych rozważaniach pominięto konieczność, ale i jednocześnie zaletę stosowania specjalizowanych urządzeń optymalizujących pracę pojedynczych modułów, ze względu na występowanie dużej ilości zacienień zależnych od fragmentów konstrukcji dachu, kominów, lukarn itp. lub od innych obiektów (budynki, drzewa).

Jakiej wielkości (mocy) ma być moja domowa elektrownia fotowoltaiczna?

To jest jedno z pierwszych pytań jakie zadają sobie przyszli prosumenci. Odpowiedź na to pytanie jest bardzo ważna od strony racjonalności gospodarowania swoimi pieniędzmi. Pytanie o wielkość instalacji PV zadają dwie grupy inwestorów.

Pierwsza grupa to ci, którzy budują, dopiero co wybudowali albo kupili dom oraz druga grupa zamieszkujących swój dom od minimum roku. W przypadku nowych domów nie ma historii zużycia energii. Trzeba ją oszacować korzystając np. z wiedzy własnej albo audytu elektryka. Można skorzystać również z licznych kalkulatorów dostępnych w internecie, określających tzw. profil i wielkość zużycia energii elektrycznej w ciągu roku.

Druga grupa prosumentów ma łatwiejsze zadanie, bo wystarczy, że przeliczy z faktur wielkość zakupu energii np. z poprzedniego roku. Należy wziąć pod uwagę tylko opłaty za dostarczoną energię wyrażoną w kWh (kilowatogodzinach). Opłaty stałe w tym wyliczeniu pomijamy. Mając, albo oszacowane albo rzeczywiste roczne zużycie energii możemy odpowiedzieć na tytułowe pytanie. Otóż, otrzymane zużycie energii podzielimy przez 1000 i otrzymamy nawet dość dokładną moc elektrowni, którą powinniśmy zainstalować.

Przykładowo, nasze zapotrzebowanie roczne to 4000kWh (4MWh). Po podzieleniu przez 1000 otrzymamy 4kW (kilowatów). Skąd ta liczba 1000? Wynika ze statystyki, z przeciętnej produkcji energii elektrycznej z określonej mocy instalacji, zamontowanej w określonym położeniu geograficznym (dla centralnej Europy w tym Polski), skierowanej modułami na południe i pod kątem 35 st. w stosunku do powierzchni ziemi.

Ważna poprawka do naszych obliczeń wynika z przepisów ustawy OZE, regulujące rozliczenie dystrybutora energii (OSD) z prosumentem. Otóż, energia wyprodukowana, ale nie zużyta na własne potrzeby, a wysłana do zakładu energetycznego zostanie w następnej fakturze w 80% odjęta od energii przez nas pobranej. Wobec tego należałoby podnieść o ok. 20% moc planowanej instalacji fotowoltaicznej. W naszym przypadku ostatecznie oczekiwana moc instalacji to ok 4,8kW. Przy rocznej względnie powtarzalności zużycia energii, moc instalacji sprawdza się wtedy jako optymalna. Moc planowanej elektrowni należy również zwiększyć w przypadku ustawienia modułów w stronę inną niż południowa. Przykładowo położenie elektrowni na zachód lub wschód to potrzeba zwiększenia mocy o następne 20%, a ustawienie na południowy zachód o ok.10%. Docelowo, ideałem jest zejście z opłatami rocznymi za energię tylko do wysokości niskich w sumie opłat stałych (abonament), w tym całkowite rozliczenie wysłanego do sieci prądu.

Bardzo ważne jest posiadanie z zakładem energetycznym umowy na roczne rozliczenie energii. Jeżeli mamy np. rozliczenie dwumiesięczne to trzeba to zmienić na okres roczny. Musimy pamiętać o tym, że jeżeli zbudujemy zbyt dużą instalacje fotowoltaiczną (przewymiarujemy) i nie wymyślimy sposobu na zużycie nadmiaru wyprodukowanej energii, to nie będziemy mogli jej rozliczyć i „pójdzie” za darmo do sieci, a my przecież zapłaciliśmy za zamontowanie elektrowni w cenie proporcjonalnej do jej mocy. Pojawią się pewnie wtedy różne pomysły na zagospodarowanie nadwyżki. Rozwiązania legalne (zainstalowanie klimatyzacji, podgrzewanie wody w basenie, dogrzewanie się grzejnikami elektrycznymi, ładowanie nowego samochodu elektrycznego, czy zasilanie koparek bitcoinów) oraz te nielegalne ( np. odsprzedaż, nieodpłatne odstąpienie energii sąsiadowi).

Zdarza się często, że zbyt mała ilość użytecznego miejsca na dachu lub na gruncie nie pozwala na instalację elektrowni optymalnie dostosowanej mocą do naszych potrzeb. Nie powinno to nas zbytnio martwić. W przypadku zbyt małej instalacji, nie uda nam się co prawda maksymalnie zejść z opłatami za energię elektryczną, ale oczywiście montaż nawet kilku modułów jest również opłacalny. Wszak energia ze słońca jest za darmo!

Panele fotowoltaiczne na dachu czy na ziemi?

Coraz więcej instalacji fotowoltaicznych powstaje na gruncie, budynkach gospodarczych lub na wiatach samochodowych. Dlaczego takie umieszczenie elektrowni fotowoltaicznej cieszy się rosnącą popularnością? Jest kilka przyczyn.

Jeżeli chodzi o duże systemy, to umiejscowienie na gruncie jest wprost konieczne, bo elektrownie te wymagają znacznej powierzchni, mierzonej często w hektarach. Największa do tej pory ( grudzień 2019r.) elektrownia fotowoltaiczna w Polsce powstała w gminie Czernikowo, obejmując obszar ponad 7,5 ha, a moc zainstalowana tej farmy PV wynosi 3,77 MW.

Z innych przyczyn, dlaczego niektórzy inwestorzy nie montują modułów fotowoltaicznych na dachach swoich domów, należy wymienić brak optymalnego nasłonecznienia dachu budynku w wyniku jego położenia w stosunku do stron świata, istniejącego zacienienia dachu np. od rosnących w pobliżu drzew lub budowli, skomplikowane kształty połaci dachowych, kominy czy okna dachowe, które z kolei ograniczają, także dostępne miejsca dla modułów. Montaż na dachu budynku, szczególnie o dużym pochyleniu połaci jest trudniejszy i bardziej niebezpieczny niż montaż na wiacie samochodowej, która jest często znacznie niższa, a dodatkowo nie wymaga uciążliwego transportu modułów na dach domu.

Należy, także wymienić decyzję inwestorów, które wynikają z obawy o późniejszy stan szczelności dachu, ponieważ konstrukcje wspierające, na których montowane są moduły winne być przytwierdzane do elementów konstrukcyjnych np. krokwi. Wprawna ekipa montująca nie pozostawi po sobie dziurawego, przeciekającego dachu, ale obawy właścicieli domów, zdarza się, że są często uzasadnione. Co do kosztów montażu na budynku mieszkalnym, a kosztów montażu np. na wiacie (carporcie), to te drugie powinny być mniejsze, chociażby z opisanych wyżej względów.

Mała instalacja fotowoltaiczna w ogrodzie

Lokalizacje instalacji na gruncie lub budynkach gospodarczych, które są znacznie (kilkaset metrów) oddalone od rozdzielnicy domowej lub złącza kablowego w ogrodzeniu mogą z kolei przysporzyć dodatkowych kosztów wynikających z konieczności zastosowania odpowiednio długich i o większych przekrojach kabli elektrycznych. Także dodatkowa ochrona odgromowa i przeciwprzepięciowa (ochronniki) jest droższa przy większych odległościach między modułami, a falownikiem i przyłączem elektrycznym. Zwolennicy okresowego mycia i czyszczenia modułów będą na pewno zadowoleni z instalacji zamontowanej na gruncie lub na niskim garażu. Czynności tam są o wiele prostsze do przeprowadzenia niż na wysokim, stromym dachu.

Panele słoneczne na stodole

Powyższe uwagi dotyczą także serwisu instalacji np. wymiany modułów, czy naprawy okablowania. Nie sposób nie wspomnieć o zagrożeniach pożarowych, które dotyczą przecież każdego rodzaju instalacji elektrycznych. Opanowanie, czy ograniczenie pożaru i jego skutków niewątpliwie jest trudniejsze dla budynku mieszkalnego niż dla innego obiektu.

Dodatkowo należy przypomnieć, że w drugiej połowie 2019 r. zrównano podatek VAT na usługę montażu instalacji na budynku i montażu obok budynku. W chwili obecnej VAT na te rodzaje prac wynosi 8%.

Panele fotowoltaiczne na ścianie (elewacji) budynku

W przypadku braku możliwości umieszczenia modułów fotowoltaicznych na dachu budynku, można rozważyć montaż modułów ustawionych pionowo (90 st. w stosunku do powierzchni ziemi) np. na elewacji budynku, ścianie, balkonach.

panele fotowoltaiczne na ścianie - panele słoneczne
Panele fotowoltaiczne na ścianie elewacyjnej biurowca

Czy taka elektrownia wyprodukuje satysfakcjonującą nas wielkość energii? Najlepsze efekty w skali roku uzyskujemy przy usytuowaniu modułów dokładnie na południe oraz pochylone 35 stopni w stosunku do powierzchni ziemi. Przy pomocy kalkulatora PVGIS obliczony został uzysk roczny przykładowej instalacji o mocy 1 kW mocowanej pionowo na elewacji budynku.

panele fotowoltaiczne na ścianie - panele słoneczne
Panele fotowoltaiczne na elewacji domu

Otrzymane wyniki poniżej:

Energia w kWh dla różnych miesięcy w roku

Dla przypomnienia należy podać, że moc 1 kW elektrowni, ale ustawionej optymalnie (azymut na południe i kąt pochylenia 35 stopni) wyliczono na 995,6 kWh w skali roku. Mimo, że panele ustawione pionowo wyraźnie „podbijają” produkcję w miesiącach zimowych, to nie na tyle, żeby skompensować jej stratę w miesiącach z długimi dniami.

W rezultacie moduły fotowoltaiczne mocowane na elewacji wypracują w ciągu roku 71,3% energii, którą wyprodukowałyby moduły ustawione pod kątem 35%.

Czy montaż niewielkiej instalacji fotowoltaicznej ma sens?

Mając ograniczone środki na fotowoltaikę, możemy jednak zacząć od najmniejszych rozwiązań, chociażby po to, aby sprawdzić i ewentualnie przekonać się lub nie do własnej produkcji prądu elektrycznego.

Na zdjęciu poniżej widzimy dwa moduły fotowoltaiczne, których moc razem prawdopodobnie wynosi 500W (2x250W).

Dwa panele PV – Mikro elektrownia słoneczna

Ta mikroelektrownia słoneczna wyprodukuje w roku ok. 500kWh. Przemnażając przez koszt 1kWh (0,65zł) da nam to oszczędność roczną w kwocie 325zł. Napewno warto (nie jest to trudne) całą instalację zrobić samemu.

Jakie będą szacowane koszty brutto?

Moduły: 2*400zł=800zł

Mikroinwerter = 600zł

elektryka i konstrukcja = 300zł

Razem: 1700zł, więc instalacja zwróci się po 5 latach i 3 miesiącach (1700/325 zł) lub krócej jeżeli będzie wzrost cen prądu.

Czy dużo tracimy przy modułach ułożonych poziomo?

W poprzednim artykule obliczony został uzysk elektrowni o mocy 1 kW, ulokowanej w centrum Polski skierowanej na południe i pod kątem 35 stopni w stosunku do powierzchni ziemi. Ogólnie dostępny w internecie kalkulator PVGIS wyliczył dla tej konfiguracji roczną produkcję energii wielkości 995,6 kWh. Na dachach stromych, kąt połaci najczęściej mieści się w granicach 30-40 stopni. Inna sytuacja dotyczy dachów nachylonych pod niewielkim kątem lub płaskich. Do wyboru są dwie możliwości montowania modułów, można je ustawić pod pewnym kątem, albo położyć płasko na połaci dachowej. Ta pierwsza metoda jest częściej stosowana, ale i droższa, ponieważ wymaga montażu dodatkowej konstrukcji (tzw. trójkąty). Jeżeli jednak zdecydujemy się zamontować moduły poziomo na płaskim dachu, to czy dużo stracimy rocznie na produkcji energii?

Odpowiedź mamy na poniższych ilustracjach:

panele fotowoltaiczne w poziomie
produkcja energi z paneli poziomych - fotowoltaika

Wynik porównania jest następujący: moduły fotowoltaiczne ułożone poziomo (0 stopni) w stosunku do powierzchni ziemi wyprodukują rocznie 84,6% energii, którą wyprodukują moduły usytuowane optymalnie, czyli pod kątem 35 stopni ( 842,7/995,6 kwh *100% = 84,6% ). Tracimy wobec tego w skali roku ponad 15% energii.

Od czego zależy wielkość produkcji elektrowni słonecznej?

Często słyszy się opinie, że instalacja fotowoltaiczna nie produkuje energii wtedy, gdy słońce jest przesłonięte chmurami lub np. zimą, bo jest zimno i mglisto. A tak naprawdę, jedynie w nocy możemy mówić o produkcji energii bliskiej zeru.

Największy uzysk energetyczny ze słońca mamy wtedy, gdy promienie słoneczne nie są niczym przesłonięte i padają prostopadle do modułu fotowoltaicznego. Oczywiście tylko instalacja nadążająca za słońcem (poziomo i pionowo) dałaby tutaj najlepsze efekty. Są to jednak rozwiązania droższe i rzadziej stosowane. Przyjmuje się, że statystycznie moc promieni słonecznych docierających do powierzchni ziemi wynosi 1000 W/m2 (watów na m2).

Na powyższym rysunku pokazane jest, co przeszkadza promieniom słonecznym.

Aktualnie produkowane i powszechnie stosowane moduły fotowoltaiczne mają jednak sprawność sięgającą zaledwie 18-20%. Wobec tego, to co ma do dyspozycji falownik naszej elektrowni, to moce 5-krotnie mniejsze od mocy promieni słonecznych padających na moduły PV. Mimo tego, nie jest tak źle. Obliczając na szybko, na dachu o powierzchni np. 30m2 możemy umieścić moduły fotowoltaiczne o łącznej mocy maksymalnej aż o wielkości 6000W (6kW). W geograficznym położeniu Polski (ilość godzin i średnie nasłonecznienie w roku) moduły o mocy 6kW wyprodukują rocznie ok. 6000kWh (6MWh) energii elektrycznej.

Brak prądu? Co wtedy z instalacją fotowoltaiczną?

Wyłączenie prądu przez zakład energetyczny. Co z naszą elektrownią słoneczną?

Jeżeli mamy tzw. instalacje wyspową (off grid) lub hybrydową jesteśmy niezależni od dostaw energii przez OSD. Wytwarzamy swój prąd i zasilamy urządzenia wprost „ze słońca” lub z akumulatorów.

W elektrowniach off grid i hybrydowych jest zapewniona ciągłość zasilania. Takie elektrownie, jak wspomniano w poprzednim artykule oprócz swoich niewątpliwych zalet są jednak znacznie droższe od elektrowni on grid. W elektrowniach współpracujących z siecią (on grid) musi być zapewniony mechanizm odłączenia napięcia wytwarzanego przez falownik. Czyli natychmiast po odłączeniu nam napięcia przez zakład energetyczny falownik zaprzestaje podawać swoje napięcie wytworzone z modułów PV. To jest jedna z podstawowych, wymaganych przez OSD funkcji falownika.

Dlaczego? Wyjaśnienie jest proste. Chodzi o bezpieczeństwo. Wyobraźmy sobie sytuacje, że pracownicy zakładu energetycznego wykonują jakieś prace naprawcze czy modernizacyjne. Wyłączą napięcie i przystępują do pracy np. w posesji obok lub przy tej samej ulicy. Gdyby falownik nie odłączył napięcia, mogliby zostać porażeni prądem z naszej elektrowni!

Rodzaje domowych elektrowni słonecznych

Systemy fotowoltaiczne są stosowane wszędzie tam, gdzie na odkrytych powierzchniach możemy energię słońca zamienić na energię elektryczną. Są to m.in. jachty, kampery, carporty, budynki (na dachach i elewacji), grunty, a nawet powierzchnie jezior czy mórz. To podział ze względu na usytuowanie. 

Najczęściej mówimy o trzech typach instalacji fotowoltaicznych. Pierwsze rozwiązanie to tzw. instalacja off grid ( ang. poza siecią, niezależna od sieci energetycznej i do niej nie przyłączona). Ta autonomiczna elektrownia, zwana także wyspową posiada moduły słoneczne, falownik z regulatorem ładowania akumulatorów i akumulatory, jako magazyn energii. Wytworzona przez moduły słoneczne energia zasila na bieżąco odbiorniki energii, a jej nadwyżka przeznaczona jest na doładowanie akumulatorów, które zasilają dom w nocy lub przy małym nasłonecznieniu. W naszych warunkach słonecznych trudno jest jednak zapewnić odpowiednią ciągłość i wielkość energii na potrzeby typowego gospodarstwa domowego. O ile w warunkach letnich taka elektrownia, zaprojektowana na odpowiednią moc naszych urządzeń domowych byłaby kosztowo do przyjęcia, to w warunkach zimowych moc zainstalowanych modułów fotowoltaicznych musiałaby być 5-6 większa, aby móc obsłużyć na bieżąco zasilanie domu i oprócz tego naładować akumulatory. To sprawia, że tego typu rozwiązania są mniej efektywne i stosowane w wyjątkowych warunkach np. jachty, kampery, domki letniskowe bez przyłącza elektrycznego itp. 

Domowa instalacja fotowoltaiczna

Drugi rodzaj instalacji słonecznej, to instalacja on grid (ang. w sieci, podłączona do sieci elektrycznej). To najczęściej stosowana elektrownia, składająca się modułów fotowoltaicznych i falownika – inwertera, podłączonego bezpośrednio do zasilania elektrycznego (przyłącza) naszego budynku czy mieszkania.  Falownik przetwarza napięcie stałe uzyskiwane z modułów na użyteczne dla nas napięcie przemienne jednofazowe 230V lub trójfazowe 400V. Z punktu widzenia odbiorcy energii elektrycznej nie zauważamy żadnej różnicy w działaniu domowych urządzeń elektrycznych. Podłączony i co bardzo ważne zsynchronizowany z siecią zasilającą falownik, przy dużej produkcji energii z modułów zapewnia bezpośrednie zasilanie urządzeń, a ewentualną nadwyżkę energii kieruje do sieci (jest ona zapisywana przez specjalny licznik dwukierunkowy). Przy braku energii słonecznej np. w nocy, korzystamy z prądu bezpośrednio od dostawcy, czyli z zakładu energetycznego (fachowo zwanego OSD – operator sieci dystrybucyjnej). Inaczej można powiedzieć, że dla falownika sieć zasilająca OSD pełni rolę magazynu energii. Wadą sieci on grid jest brak możliwości korzystania z instalacji fotowoltaicznej w przypadku „wyłączenia” prądu przez zakład energetyczny.

Trzeci rodzaj instalacji fotowoltaicznej, to instalacja hybrydowa, która posiada własny magazyn energii w postaci akumulatorów, ale także jest podłączona i zsynchronizowana z siecią zasilania OSD i może korzystać w pełni z tej sieci. Mimo, że jest to najbardziej funkcjonalne rozwiązanie, stosowane jest rzadziej ze względu na koszty akumulatorów, ale także z powodu konieczności zapewnienia im odpowiedniego miejsca pracy.