Fotowoltaika – jak podłączyć?

Kompletna instalacja fotowoltaiczna nie składa się z samych tylko modułów słonecznych, które łącznie tworzą słoneczny generator. Trzeba również zwrócić uwagę na wiele innych komponentów. Muszą być one wzajemnie dobrane tak, aby całość dawała optymalny wynik, czyli możliwie najwyższą efektywność i niezawodność.

Panele fotowoltaiczne - instalacja
Panele fotowoltaiczne - instalacja

Energię elektryczną wyprodukowaną w domowej instalacji fotowoltaicznej można w całości wykorzystywać na własne potrzeby albo odsprzedawać jej nadmiar do sieci. Zanim jednak podłączymy do systemu nasze odbiorniki prądu albo instalację do sieci energetycznej, trzeba zainstalować i połączyć różne niezbędne elementy. Rozróżniamy dwie główne kategorie systemów fotowoltaicznych:

1. System autonomiczny (wyspowy)

Składniki systemu działającego off-grid:

  • Panele fotowoltaiczne. Podstawowymi elementami tworzącymi panel są pojedyncze ogniwa słoneczne wykonane z krzemu. Następuje w nich przemiana energii promieniowania słonecznego w energię elektryczną. Jest to wynik tzw. zjawiska fotowoltaicznego odkrytego w 1839 roku przez Aleksandra Becquerela. Istnieją trzy podstawowe rodzaje fotoogniw: monokrystaliczne, polikrystaliczne i amorficzne. Monokrystaliczne, cięte z jednorodnego kryształu krzemu, mają największą sprawność oraz żywotność. Są też droższe od pozostałych. W solarnych urządzeniach domowych, ale też w dużych instalacjach fotowoltaicznych, najbardziej rozpowszechnione są panele polikrystaliczne.
  • Akumulator. W przypadku systemu wyspowego akumulator odgrywa ważną rolę. Dzięki niemu dom może być zasilany energią elektryczną w czasie, kiedy nie ma warunków do wytwarzania prądu przez moduły słoneczne. Zwykle stosuje się akumulatory ołowiowo-kwasowe o napięciu 12,6 V. W instalacjach słonecznych bardzo dobrze sprawdzają się akumulatory żelowe. Ich wielką zaletą jest brak potrzeby obsługi, natomiast wadą – wysoka cena. Trzeba koniecznie dobrać akumulator, który jest przystosowany do wielokrotnego ładowania i rozładowywania.
  • Regulator ładowania. Ważne jest zapewnienie długowieczności akumulatora. Regulator ładowania ma za zadanie chronić akumulator przed głębokim rozładowaniem oraz przeładowaniem. Rodzaj regulatora zależy od maksymalnego natężenia prądu. Nowoczesne regulatory potrafią rozpoznać napięcie oraz rodzaj akumulatora i samoczynnie dostosować swoją charakterystykę do potrzeb.
  • Przetwornica DC/AC. Przetwornica (inwerter) jest sercem systemu fotowoltaicznego. Przetwarza prąd stały generowany przez panele słoneczne DC (ang. direct current) na prąd przemienny AC (ang. alternating current). Używane w domu urządzenia elektryczne przystosowane do prądu przemiennego o napięciu 230 V.
  • Okablowanie wraz z zabezpieczeniami. Przewodom elektrycznym należy poświęcić należytą uwagę, ponieważ natężenie prądu w instalacji fotowoltaicznej osiąga znaczne wartości. Bardzo istotny staje się dobór kabli i ich przekroju. Dużą rolę odgrywa też odległość między panelami i regulatorem ładowania. Im większa długość kabla, tym większa oporność przewodu.

Taki system działa poza ogólną siecią energetyczną i niezależnie od niej. Energia elektryczna generowana przez panele fotowoltaiczne jest magazynowana w akumulatorach. Może bezpośrednio zasilać domowe urządzenia elektryczne. System instalacji off-grid sprawdza się szczególnie w miejscach, gdzie koszty przyłączenia do sieci są wysokie, na przykład ze względu na dużą odległość od linii energetycznej. Poza tym nakłady poniesione na domową mikroeletrownię słoneczną zwracają się już po kilku latach. Zakładana technologiczna żywotność instalacji wynosi co najmniej 25 lat.

Dom energooszczędny z panelami fotowoltaicznymi
Dom energooszczędny z panelami fotowoltaicznymi

2. System sieciowy – on-grid albo system hybrydowy

W systemie on-grid energia elektryczna generowana przez panele fotowoltaiczne jest przekazywana bezpośrednio do sieci energetycznej. W przypadku mikroelektrowni słonecznych (o mocy do 40 kW) najbardziej opłacalny jest system hybrydowy. To znaczy, energia elektryczna powinna przede wszystkim zasilać urządzenia domowe, a dopiero jej ewentualna nadwyżka może być odsprzedana do sieci.

Składniki systemu on-grid są podobne jak systemu off-grid, z tym że dochodzi jeszcze dodatkowy element – licznik dwukierunkowy. Zlicza on ile energii zostało pobrane z sieci, a ile do niej oddane.

Net metering – w sieci zamiast w akumulatorach

Nowa ustawa o OZE daje możliwość przechowywania energii elektrycznej w sieci. Nadwyżki energii wytwarzanej przez domowe panele fotowoltaiczne trafiają do sieci. Kiedy zachodzi potrzeba są one odbierane, a rozliczenie następuje w okresie półrocznym. Jeśli bilans wychodzi na zero, czyli zużycie prądu z sieci wynosi tyle samo, ile odprowadzone nadwyżki, pozostają do zapłacenia tylko koszty związane z obsługą sieci. Jeśli zaś nasza produkcja energii była większa niż jej pobór, za nadwyżki zapłaci operator sieci.

Panele fotowoltaiczne – jak podłączyć się do sieci?

Wszelkie koszty związane z przyłączeniem mikroinstalacji fotowoltaicznej do sieci energetycznej ponosi operator sieci. Operator zapewnia również montaż licznika dwukierunkowego oraz układy zabezpieczające. Właściciel domowej elektrowni słonecznej ma tylko obowiązek zgłosić chęć przyłączenia do sieci. Instalacje fotowoltaiczne o mocy do 40 kW nie wymagają pozwolenia na budowę. Oczywiście, zarówno skompletowanie wszystkich elementów instalacji słonecznej, jak i ich montaż, najlepiej jest zlecić wyspecjalizowanej firmie.

Zalety wytwarzania prądu elektrycznego przez systemy fotowoltaiczne:

  • Energia słoneczna jest do dyspozycji bez ograniczeń i bez kosztów.
  • W związku z rosnącymi cenami prądu, systemy fotowoltaiczne staną się wkrótce bezkonkurencyjne.
  • Prąd z fotowoltaiki jest czysty ekologicznie.
  • Wysoka żywotność instalacji słonecznych (do 30 lat) gwarantuje nie tylko zwrot nakładów, ale i pewne zyski.
  • Systemy fotowoltaiczne nie emitują w czasie pracy ani hałasu, ani jakichkolwiek odpadów.
  • Urządzenia słoneczne są prawie bezobsługowe; ta technika jest skuteczna i wypróbowana.

Sprawdź 20 najczęstszych pytań o fotowoltaikę wraz z odpowiedziami