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!

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.