Mając na myśli instalację fotowoltaiczną, w pierwszej kolejności wyobrażamy sobie panele słoneczne. Nic dziwnego, w końcu moduły stanowią jej najbardziej reprezentacyjny element. Nie wystarczą jednak do prawidłowego działania elektrowni, a tym bardziej nie dostarczą wyprodukowanej energii do naszego domu. Potrzebny jest falownik i odpowiednie okablowanie, a także system montażu, który utrzymuje ogniwa w odpowiedniej pozycji względem Słońca.
Aby dobrze zrozumieć sposób działania instalacji, należy przyjrzeć się jej poszczególnym. Co składa się na zestaw fotowoltaiczny. Jakie funkcję pełnią poszczególne komponenty w systemie? Dziś odpowiadamy na te pytania, a jednocześnie dostarczamy Wam garść cennych informacji.
Spis treści
Podstawowy element zestawu fotowoltaicznego
Na zestaw fotowoltaiczny składają się przede wszystkim panele słoneczne. Ogniwa wykonane są z materiału półprzewodnikowego (krzemu), który umożliwia zajście zjawiska fotowoltaicznego. Efekt ten, wskutek działania promieniowania słonecznego, doprowadza do wytworzenia się sił elektromagnetycznych. Podobnie jak zestaw fotowoltaiczny składa się z wielu elementów, tak moduły składają się z wielu ogniw połączonych ze sobą w sposób szeregowy.
Na rynku można spotkać się z dwoma głównymi typami paneli słonecznych: monokrystaliczne i polikrystaliczne. Największą popularnością cieszą się monokryształy, gdyż cechują się wyższą wydajnością i odpornością na warunki atmosferyczne. Najnowsze modele paneli polikrystalicznych odnotowują jednak porównywalne parametry, dzięki czemu intensywnie doganiają swoje monokrystaliczne odpowiedniki.
Falownik (inwerter)
Sercem całego zestawu fotowoltaicznego jest inwerter, zwany inaczej falownikiem. To urządzenie, bez którego niemożliwe byłoby działanie systemu. Podstawowym zadaniem inwertera jest zamiana prądu stałego na zmienny. Wynika to z faktu, że wytworzone przez panele energia posiada napięcie stałe, z kolei w gniazdkach elektrycznych wykorzystywane jest napięcie zmienne. Co więcej, falownik dostosowuje częstotliwość prądu do 50 Hz, która jest potrzebna do zasilania domowych urządzeń elektrycznych.
Jako że falownik jest kluczowym komponentem zestawu fotowoltaicznego powinien cechować się wysoką jakością. Odpowiedni dobór urządzenia przekłada się na poprawne funkcjonowanie elektrowni.
Zależnie od rodzaju instalacji wyróżnia się inwertery:
- sieciowe (on gird), które są podłączone do sieci elektroenergetycznej,
- wyspowe (off gird), które nie współgrają z zewnętrzną siecią, tylko z magazynami energii,
- hybrydowe, które mogą działać zarówno podłączone do sieci, jak i niezależnie od niej.
Falowniki mogą być jednofazowe lub trójfazowe, centralne lub łańcuchowe. Zróżnicowanie modeli jest ogromne., dlatego tak ważny jest dobór odpowiedniego inwertera do zestawu fotowoltaicznego. Warto wspomnieć również o mikroinwerterach, które podpina się do każdego ogniwa osobno. Sprawiają one, że każdy panel produkuje energię niezależnie od pozostałych.
Optymalizatory
W niektórych zestawach fotowoltaicznych można spotkać się z optymalizatorami. Nie są one obowiązkowe, jednak w wielu przypadkach są pożądane. To niewielkie urządzenia montowane przy każdym panelu słonecznym lub puszcze przyłączeniowej. Optymalizatory wyszukują maksymalny punkt mocy (MPPT), co wpływa na zwiększenie mocy wyjściowej poszczególnego modułu, a tym samym umożliwiają zwiększyć otrzymywany uzysk.
Optymalizatory pozwalają również na monitorowanie poziomu wydajności, dzięki czemu można szybko wykryć ewentualne problemy w tym zakresie. Za ich sprawą zestaw fotowoltaiczny może pracować z największą możliwą mocą bez względu na napięcie generowane w pozostałych ogniwach.
Co zabezpiecza zestaw fotowoltaiczny?
Zestawy fotowoltaiczne powinny posiadać zabezpieczenia AC/DC. Chronią one instalację przed przepięciami i wyładowaniami elektrycznymi. Określenie AC oznacza zabezpieczenie zmiennoprądowe, a DC – stałoprądowe. Za ochronę przeciwpożarową odpowiada zaś wyłącznik różnicowoprądowy. Odłącza on fotowoltaikę, gdy wyłączony zostanie cały system elektryczny budynku. Moduły i inwertery są bardzo wyczulone na nagły wzrost napięcia, warto zatem zwrócić szczególną uwagę na gwarancję, aby w razie awarii można było bezpłatnie wymienić je na nowe.
Po zamontowaniu i uruchomieniu instalacji, ekipa SolarSpot przekazuje właścicielowi dostęp do aplikacji monitorującej. Za jej pomocą można śledzić bieżącą pracę paneli, a także sprawdzać dane historyczne. W przypadku jakichkolwiek nieścisłości, można natychmiast interweniować i uniknąć większych problemów z pracą instalacji.
Okablowanie
Zestaw fotowoltaiczny bez okablowania łączącego poszczególne komponenty w ogóle by nie działał. Panele słoneczne wytwarzają energię ze Słońca, lecz musi być ona przekazana do falownika, po czym przemieniona na prąd zmienny. Wysoka jakość materiałów, z których wykonane są kable, a także odpowiednie ich ułożenie i umocowanie mają niebagatelne znaczenie dla bezpieczeństwa. W instalacji jest bardzo wysokie napięcie, dlatego okablowanie musi posiadać solidnie wykonaną izolację.
Trasy kablowe prowadzone na zewnątrz budynku muszą być odporne na warunki atmosferyczne (deszcz, promieniowanie słoneczne, śnieg i wiatr). Wykonując montaż, unika się ich napinania i wyginania. Prawidłowo zamontowany zestaw fotowoltaiczny nie posiada swobodnie zwisających przewodów. Z kolei kable umiejscowione tuż pod modułami są przymocowane do ramy albo konstrukcji wsporczej. Całe okablowanie musi być dociążone, aby zniwelować ryzyko ich wyrwania albo powstania uszkodzeń mechanicznych.
System montażowy
Panele fotowoltaiczne mocowane są na dachu lub gruncie. Znajdują się na specjalnie dobranej konstrukcji, która zapewnia odpowiedni kąt nachylenia. Pochylenie modułów jest o tyle istotne, gdyż umożliwia samooczyszczenie. Z powierzchni modułów musi spływać deszcz i śnieg, ponieważ gdyby zalegały na powierzchni tworzyłyby zacienienie, zmniejszając wydajność fotowoltaiki.
Standardowy kąt nachylenia paneli fotowoltaicznych wynosi od 30° do 40°. Co więcej, konstrukcja powinna być zwrócona w stronę Słońca. W Polsce preferowane jest ustawienie południowe. W niektórych przypadkach (np. na niestandardowych dachach) można zastosować kierunek południowo-wschodni lub południowo-zachodni. Ważnym czynnikiem podczas projektowania instalacji jest poziom zacienienia. Oznacza to, że system montażowy musi być umieszczony w taki sposób, aby na ogniwa nie padał cień (np. z innych budynków lub drzew).
Konstrukcje przeznaczone na dach nie mogą być zbyt ciężkie (nie obciążać podłoża), a przy tym muszą być odporne na korozję. Konstrukcje gruntowe są zazwyczaj cięższe. Metalowa podstawa jest wkręcana lub wbijana w ziemię (na ok. 1,5 m), po czym instalowane są uchwyty i szyny pod ogniwa słoneczne. Można także zastosować montaż w betonie, gdzie słupki konstrukcyjne są umieszczane w betonowym fundamencie lub zalewa się je betonem. W przypadku instalacji o mocy większej niż 50 kW konieczne jest pozwolenie na budowę.
Magazyn energii a zestaw fotowoltaiczny
Zestaw fotowoltaiczny może zostać wzbogacony o magazyn energii. Akumulatory nie są niezbędne do prawidłowej pracy instalacji, jednak pozwalają podnieść poziom autokonsumpcji i niezależności energetycznej. Aktualnie prosumenci mogą oddać wyprodukowane nadwyżki energii do sieci, po czym odebrać ją w 70-80%. Najprawdopodobniej w przyszłym roku system ten ulegnie zmianie. Prosumenci będą mogli sprzedać nadwyżki, po czym ponownie zakupić energię w okresie niższej wydajności fotowoltaiki. Przewiduje się jednak, że cena zakupu prądu będzie znacznie wyższa niż cena sprzedaży.
Aby prosumenci nie byli stratni, mogą zainwestować w magazyny energii. Przechowywanie nadwyżek we własnych bateriach, po czym wykorzystywanie ich nocą lub zimą, uniezależnia od podwyżek cen prądu, przerw w dostawie energii i awarii sieci. Po połączeniu instalacji z magazynem, zyskuje się dodatkowe zabezpieczenie przed przepięciami. Stanowi to również doskonałe rozwiązanie w miejscach, gdzie nie ma dostępu do sieci elektrycznej (np. w domku letniskowym, na działce rekreacyjnej).
Dodatkowe wykorzystanie zestawu fotowoltaicznego
Standardowy zestaw fotowoltaiczny posiada panele słoneczne, falownik i niezbędne okablowanie. Dodatkowo może być podłączony do magazynu, w którym gromadzi się wytworzone nadwyżki energii elektrycznej. Korzyści wynikające z własnej produkcji prądu niosą znaczną oszczędność na rachunkach za prąd. Można jednak jeszcze bardziej zmniejszyć koszty gospodarstwa domowego za pomocą pompy ciepła. To urządzenie z zakresu źródeł odnawialnych, które produkuje energię cieplną.
Pompa ciepła stanowi doskonałe uzupełnienie zestawu fotowoltaicznego. Panele generują energię, która zasila pompę ciepła, za pomocą której możemy ogrzewać dom i podgrzewać wodę użytkową praktycznie za darmo.
Energię z fotowoltaiki można wykorzystać również do ładowania samochodów elektrycznych. W ten sposób nie tylko jesteśmy bardziej ekologiczni, ale także – oszczędni, gdyż zasilamy baterie własną energią. Ładowarki do samochodów elektrycznych możemy trzymać w garażu lub wozić ze sobą w bagażniku. Tym samym zapewniamy sobie wygodny dostęp do stacji, a sam proces ładowania trwa znacznie krócej niż w przypadku tradycyjnych gniazdek elektrycznych.
Dobranie odpowiednich komponentów zestawu fotowoltaicznego decyduje o efektywnej pracy całego systemu. Z tego względu zadanie to należy powierzyć doświadczonym specjalistom, którzy dopasują panele, okablowanie, inwerter oraz system złącz do potrzeb i możliwości gospodarstwa domowego. Projektanci i monterzy SolarSpot posiadają odpowiednie kwalifikacje oraz certyfikaty potwierdzające ich umiejętności. W ten sposób klienci otrzymują gwarancję najwyższej jakości świadczonych usług.
