Wydajność instalacji fotowoltaicznej i trwałość w dużej mierze zależy od właściwego doboru i połączenia poszczególnych elementów systemu fotowoltaicznego. Pracownicy SOLEKO POLSKA wiedzą jak to zrobić. Wybierzemy dla Ciebie i zaplanujemy takie rozwiązanie, aby można było maksymalnie wykorzystać możliwości instalacji fotowoltaicznej przeznaczonej dla Twojego domu. 

Komponenty solarne systemu fotowoltaicznego

System fotowoltaiczny składa się z następujących elementów: 

• panele fotowoltaiczne,
• system montażowy,
• falownik (inwerter),
• kable i złączki solarne,
• zabezpieczenia elektryczne.

Panele fotowoltaiczne

Ważne jest, aby panele pochodziły od znanego producenta, który posiada własną markę i funkcjonuje na rynku przynajmniej kilkanaście lat. W ofercie firmy SOLEKO POLSKA znajdziesz panele fotowoltaiczne producentów o uznanej renomie na świecie, m.in. takich jak: IBC SOLAR, Q CELLS. Panele tych marek charakteryzują się   bardzo dobrą kontrolą jakości i wysoką sprawnością. W przypadku paneli polikrystalicznych sprawność nie powinna być mniejsza niż 17%, a monokrystalicznych – nie mniejsza niż 19%.  Dobrze jest, kiedy współczynnik temperaturowy mocy wynosi ponad -0,42% (polikrystaliczne) i ponad -0,37% (monokrystaliczne). Grubość ramy paneli powinna wynosić przynajmniej 32 mm.

System montażowy

System montażowy musi być dopasowany do konkretnego pokrycia dachu (blacha, dachówka, gont, itp.). Ważne jest, aby mocowania paneli zostały wykonane ze stali nierdzewnej i aluminium oraz spełniały wymogi europejskiej normy EN 1090. Jest to najważniejsza norma, której podlegają systemy montażu paneli fotowoltaicznych. Systemy wolnostojące na gruncie powinny być pokryte powłoką Magnelis, która zabezpiecza je przed korozją. Wiele nowych modeli paneli fotowoltaicznych posiada czarną ramę i dobrze byłoby, aby system montażowy również był utrzymany w takiej kolorystyce. Chodzi głównie o klemy, mocujące ramy paneli. Wtedy system fotowoltaiczny będzie prezentować się na dachu wyjątkowo estetycznie.

Falownik fotowoltaiczny (inwerter)

Wydajność instalacji fotowoltaicznej bezpośrednio zależy od doboru odpowiedniego falownika. Ten element odpowiada za przetwarzanie napięcia prądu stałego na możliwe do wykorzystania napięcie zmienne. Ważne, aby falownik był dobrany odpowiednio do mocy paneli – więcej w artykule „Dobór mocy falownika do instalacji fotowoltaicznej”. Sugerujemy wybierać falowniki wyłącznie znanych i sprawdzonych producentów. O skutkach nieprzemyślanych decyzji zakupowych (opartych najczęściej na niskiej cenie) będzie można się niestety szybko przekonać. Firma SOLEKO POLSKA posiada w ofercie falowniki takich producentów, jak m.in.: Fronius, SMA, SolarEdge, Sungrow. Cechuje je wysoka sprawność i żywotność, ponadto każde z tych urządzeń posiada nowoczesny system monitoringu danych o eksploatacji zestawu solarnego. Dzięki temu możesz otrzymywać informacje np. o uzyskiwanej mocy i produkcji energii elektrycznej. System monitoringu umożliwia również diagnostykę i nadzór nad poprawnym działaniem instalacji solarnej.

Kable i złączki solarne

Kable solarne i złączki również powinny pochodzić tylko od sprawdzonych dostawców – przywiązujemy do tego bardzo dużą wagę. Stosujemy kable solarne o przekroju min. 6 mm² z zachowaniem kolorystyki czerwonej i czarnej, odpowiedniej dla biegunów „plus” i „minus”. Stosowane przez nas złączki do kabli solarnych MC4 są w 100% oryginalne i pochodzą od firmy MultiContact – światowego twórcy standardu połączeń solarnych. Wiele firm proponuje złączki z przypadkowych hurtowni elektrycznych, co może skutkować niekompatybilnością i pojawieniem się niebezpiecznych łuków elektrycznych. Przygotowanie złączy solarnych jest wykonywane przez monterów SOLEKO POLSKA tylko za pomocą dedykowanych, profesjonalnych narzędzi, co również ma duże znaczenie.

Zabezpieczenia elektryczne

W instalacji fotowoltaicznej najistotniejsze są zabezpieczenia przed przepięciami wywołanymi przez wyładowania atmosferyczne. Aby zabezpieczyć instalację, trzeba zastosować ograniczniki przepięć. Takie zabezpieczenia powinny być dobrane zgodnie z wytycznymi producenta i obowiązującymi normami. Ograniczniki przepięć montuje się od strony paneli fotowoltaicznych oraz od strony sieci energetycznej. Od wielu lat stosujemy ograniczniki przepięć głównie firmy CITEL, które udowodniły swoją wysoką jakość, wielokrotnie chroniąc instalacje fotowoltaiczne naszych klientów przed uszkodzeniami.

Rozmiar instalacji fotowoltaicznej

Zgodnie z prawem obowiązującym w Polsce, od 1 lipca 2016 r. funkcjonuje system opustu. Pozwala on na przesyłanie do zakładu energetycznego niewykorzystanych nadwyżek energii wytworzonej przez mikroinstalację fotowoltaiczną, a następnie – na jej odbiór (rozliczenie) w późniejszym okresie. Odebrać można do 80% wysłanej do zakładu energetycznego energii, w zależności od mocy instalacji. Zatem, aby w pełni pokryć zapotrzebowanie domu na energię elektryczną, trzeba dobrać taki zestaw solarny, który wyprodukuje wystarczająco dużo energii, dobrze zbilansowanej z zakładem energetycznym. Z drugiej strony instalacja fotowoltaiczna nie może być zbyt duża w stosunku do Twoich potrzeb – więcej w artykule „W jaki sposób dobrać moc instalacji fotowoltaicznej dla domu?”.

Podsumowanie – komponenty solarne systemu fotowoltaicznego

Zlecając montaż zestawu solarnego firmie SOLEKO POLSKA masz pewność, że zostanie on idealnie dopasowany do Twoich potrzeb. Szczególnie zatroszczymy się o prawidłowy dobór komponentów, co jest gwarancją wydajnej i bezawaryjnej pracy. Kiedy już będziesz mieć odpowiednio dobrany i zamontowany system solarny, wystarczy wygodnie usiąść w fotelu i cieszyć się darmową energią w swoim domu i czystym zyskiem. Nasi doradcy mogą również prowadzić stały monitoring wydajności instalacji, jeżeli takie będzie życzenie Klienta.

Przejdź dalej do:

Zestawy fotowoltaiczne - panele słoneczne - ceny

Dotacje - dofinansowania - programy

"Porady i wiedza" - fotowoltaika - panele słoneczne

Coraz więcej inwestorów traktuję fotowoltaikę jako inwestycję we własne bezpieczeństwo w obliczu zagrożeń w obecnych czasach.

Jeszcze do nie dawna myśleliśmy, że zamykanie granic, szkół, sklepów jest nie do pomyślenia. W tej sytuacji większą uwagę zawracamy na zabezpieczenie naszych podstawowych potrzeb, do których z pewnością zaliczyć można energię elektryczną. Fotowoltaika daje nam w tym zakresie poczucie bezpieczeństwa. Jest to przecież własne źródło energii ze słońca nie zależne od czynników zewnętrznych. Dla inwestorów istotne jest na czym to bezpieczeństwo polega i w jakim zakresie jest realizowane przez różnego rodzaju systemy fotowoltaiczne. Możemy tu wyróżnić dwa obszary:

• Bezpieczeństwo związane z kosztami zakupu energii
• Bezpieczeństwo zapewnienia dostaw energii                                                                                   

Większość obecnie montowanych systemów fotowoltaicznych nie łączy tych dwóch obszarów ze sobą. Jednak powoli sytuacją się zmienia w kierunku systemów PV obejmujących oba aspekty bezpieczeństwa. Są to tzw. system fotowoltaiczne hybrydowe.

Bezpieczeństwo związane z kosztami zakupu energii nabrało znaczenia od czasu ogłoszeń medialnych z końca 2018r. związanych z podwyżkami cen energii. Warto zauważyć, że od tego czasu, ceny energii wzrosły głównie dla firm. Podwyżki dla odbiorców prywatnych niebyły znaczące. Mimo to odbiorcy prywatni czują się zagrożeni i traktują fotowoltaikę jako zabezpieczenie się przed podwyżkami w przyszłości. Jest to w pełni uzasadnione działanie. W trakcie kryzysu możemy stracić nasze źródło dochodów, ale opłaty za energię pozostaną.  

Bezpieczeństwo zapewnienia dostaw energii nabiera znaczenia w sytuacji, kiedy mamy do czynienia z klęską żywiołową i obawiamy się o zapewnienie dostaw energii z sieci energetycznej. Zagrożeniem może być również zakłócenie działa systemu energetycznego spowodowanego epidemią.

Systemy prosumenckie ON-GRID – bezpieczeństwo przed podwyżkami cen energii

Systemy ON-GRID to inaczej systemy sieciowe, czyli takie które pracują razem z siecią energetyczną. W Polskim systemie Fotowoltaika działa na zasadzie tzw. prosumenckim. System fotowoltaiczny z panelami słonecznymi zamienia pozyskiwaną energię słoneczną na energię elektryczną. Energia ta z kolei wykorzystywana jest na bieżące zużycie w domu lub firmie, a niezagospodarowane nadwyżki przekazywane są bezpośrednio do sieci elektroenergetycznej tj. Zakładu Energetycznego. Przekazane nadwyżki energii można w okresie maksymalnie 1 roku odebrać w postaci opustów (zgodnie z ustawą o OZE z 01.07.2016). Przekłada się to bezpośrednio na szybki zwrot zainwestowanego kapitału w instalację fotowoltaiczną oraz uniezależnienie od wzrostu cen energii. Wielu z naszych klientów płaci tylko opłaty licznikowe wynoszące ok. 200zł rocznie, pomimo tego, że zasilają w domu praktycznie wszystko, nawet ogrzewanie. W ogromnej większości przypadków nadal są to jednak systemy sieciowe tzw. ON-GRID, które mogą działać tylko w przypadku działającego zasilania z sieci energetycznej. W przypadku przerwy w dostawie energii system fotowoltaiczny wyłącza się automatycznie. Nie jest możliwe jego działanie bez sieci energetycznej i zapewnienie bezpieczeństwa dostaw energii.

Systemy OFF-GRID – produkcja energii niezależna od sieci energetycznej

Bez sieci energetycznej mogą działać systemy fotowoltaiczne tak zwane OFF-GRID, gdzie generowana przez panele fotowoltaiczne energia elektryczna jest magazynowana w odpowiednich akumulatorach. I właśnie zastosowanie akumulatorów jako nośników energii odróżnia ten system od systemu ON-GRID, gdzie energia częściowo lub całkowicie jest przekazywana do sieci energetycznej. Rozwiązanie to sprawdza się w odizolowanych obszarach kraju lub wszędzie tam, gdzie podłączenie do sieci jest nieuzasadnione ekonomicznie. Również tam, gdzie tradycyjne zasilanie w energię elektryczną jest mało wydajne, niestabilne lub nawet niemożliwe. Dla tych sytuacji systemy off-grid to idealne rozwiązanie. Natomiast system taki w tradycyjnej postaci nie może pracować razem z siecią energetyczną w systemie prosumenckim umożliwiając przekazywanie nadwyżek energii do sieci i rozliczanie jej zgodnie z ustawą OZE.

Systemy ON-GRID i OFF-GRID – Hybrydowe rozwiązania

Systemy łączące funkcję ON-GRID i OFF-GRID istnieją na rynku od wielu lat, ale nie są byt popularne. Wynika to z optymalizacji kosztów produkcji i montażu tych urządzeń. Ogromna większość instalowanych instalacji fotowoltaicznych to systemy ON-GRID. Dodawanie do nich funkcjonalności systemów OFF-GRID powoduje nawet dwukrotny wzrost kosztów systemu. Wynika to głównie z wysokich cen akumulatorów i falowników OFF-GRID. Jeżeli weźmiemy pod uwagę, że zasilanie awaryjne przydałoby się kilka razy w roku to dojdziemy do wniosku, że jest to koszt nie adekwatny do możliwych korzyści.

Sieć energetyczna jako „wirtualny akumulator”, ale nie na wieczność.

Należy zaznaczyć, że w Polsce w systemie rozliczania energii na zasadach prosumenckich, można traktować sieć energetyczną jak wirtualny akumulator, który można naładować w lato i rozładować zimą ze stratą tylko 20%-30% energii (bilans z zakładem energetycznym). Taki system ma jednak swoje limity i przyrost kolejnych instalacji, będzie tworzył coraz większą nierównowagę w systemie energetycznym polegającą na zbyt dużej podaży energii latem i za dużym popytem zimą. Należy się zatem przygotować na nieuniknioną transformację systemu rozliczania energii z fotowoltaiki, gdzie oddawanie nadwyżek energii do sieci energetycznej nie będzie już takie korzystne.

Systemy ON-GRID z akumulatorami – rozwiązanie hybrydowe na przyszłość.

Producenci urządzeń fotowoltaicznych w ostatnich kilku latach wdrażają do sprzedaży nowe urządzenia umożliwiające prace z akumulatorami lub dodanie ich w późniejszym czasie. Takie systemy są już popularne m.in. w Niemczech i Czechach, gdzie w obecnym czasie oddawanie nadwyżek energii do sieci jest mało opłacalne. Należy pamiętać, że są to systemy bez funkcji OFF-GRID, czyli bez możliwości zasilania awaryjnego. Taka funkcjonalność jest jednak coraz tańsza do dodania, w przypadku wielu nowowprowadzanych urządzeń fotowoltaicznych. Wówczas możemy mówić o w pełni funkcjonalnym systemie hybrydowym, który jest warty rozważenia w obliczu dzisiejszych zagrożeń – wzrostu kosztów energii, niepewności co do zapewnienia dostaw energii.

System hybrydowy SOLEKO – testujemy od 2017r.

Firma SOLEKO od 2017 roku testuje system hybrydowy o pełnej funkcjonalności systemów ON-GRID, OFF-GRID. Jako firma z długoletnim stażem (17 lat na rynku), wiemy, że zmiany są nie uniknione i należy być przygotowanym, aby w momencie ich nadejścia zaoferować klientom produkt, który został dokładnie przebadany i jego efektywność jest poparta konkretnymi danymi. Biuro firmy SOLEKO zostało wybudowane na wzór domu mieszkalnego o typowej powierzchni użytkowej 110m2. Na dachu zainstalowane są panele fotowoltaiczne o mocy 9,72kW, które podłączone są do falownika hybrydowego i akumulatora litowo-jonowego firmy FRONIUS. Do systemu została dodana również funkcja zasilania awaryjnego. Instalacja jest przyłączona do sieci na zasadach prosumenckich. Nadwyżki przekazywane do sieci i rozliczane zgodnie z ustawą OZE stanowią ok. 70% produkowanej energii. Zużycie energii bezpośrednie wynosi 20%. Pozostałe 10% przeznaczane jest na ładowanie akumulatora, który z zasila budynek nocą. System jest w pełni automatyczny i bezobsługowy. Można zauważyć, że w 2018r. od Kwietnia do Września budynek był praktycznie w 100% samowystarczalny. Pobór energii od października do marca jest spowodowany przez pompę ciepła, która ogrzewa budynek. Nadwyżki energii przekazane do sieci latem w pełni pokrywają zapotrzebowanie pomy ciepła zimą w bilansie z zakładem energetycznym. Koszty ogrzewania budynku wynoszą 0 zł. Rachunek za energie zawiera tylko opłaty licznikowe (ok. 200zł/rok).

Zasilanie awaryjne w systemie hybrydowym SOLEKO

System hybrydowy SOLEKO został wyposażony w automatyczny układ zasilania awaryjnego. Nie spowodowało to znaczącego wzrostu kosztów, ponieważ firma FRONIUS przewidziała możliwość dodania takiej funkcjonalności. W akumulatorze zawsze znajduję się rezerwa energii na wypadek awarii sieci energetycznej. Należy zauważyć, że system jest na bieżąco ładowany z paneli fotowoltaicznych, więc jest w 100% samowystarczalny i nie zależny. Moc generowana jest wystarczająca do zasilania wszystkich urządzeń w budynku na wszystkich fazach. Warto wspomnieć, że istnieje też możliwość realizacji funkcji zasalania awaryjnego bez akumulatorów, gdzie energia zasilająca urządzenia jest na bieżąco dostarczana przez panele fotowoltaiczne. Takie rozwiązanie jest znacznie tańsze (odchodzi koszt akumulatorów). Aczkolwiek należy pamiętać, że jest to rozwiązanie bardzo nie stabilne (zależne od mocy paneli w danej chwili).

Podsumowanie

Fotowoltaika w obliczu dzisiejszych zagrożeń związanych z rosnącymi kosztami energii i stabilnością sieci energetycznej jest w stanie sprostać potrzebom inwestorów. Możemy z pełną odpowiedzialnością stwierdzić, że nowoczesne systemy fotowoltaiczne oparte o układy hybrydowe w znacznym stopniu zapewniają bezpieczeństwo w zakresie kosztów energii elektrycznej i zapewnienia dostaw energii. Systemy te są coraz tańsze i łatwiejsze w integracji. Należy jednak pamiętać, że ich dobór i wykonanie wymaga specjalistycznej wiedzy i doświadczenia. Firma SOLEKO oferuje klientom produkty wysokiej jakości, które zostały wcześniej dogłębnie przetestowane na własnym obiekcie, aby w maksymalny sposób sprostać oczekiwaniom klientów w obliczu dzisiejszej rzeczywistości.

Dlaczego w zestawie solarnym moc falownika (inwertera) powinna być niższa od mocy paneli? Czy takie rozwiązanie jest korzystne? To najczęstsze pytania, które zadają nam inwestorzy. Wyobraźmy sobie, że falownik to silnik samochodu osobowego. Zależy nam na tym, aby pokonać jak najdłuższy dystans i zużyć jak najmniej paliwa. Jeżeli do osobówki zamontujemy za duży silnik (np. z ciężarówki), to moc auta będzie większa, ale paliwa też zużyjemy więcej, więc przejedziemy mniej. Co z tego wynika? Trzeba odpowiednio dobrać silnik do masy auta. Tylko wtedy osiągniemy najlepszą wydajność. Podobnie jest z falownikami solarnymi. Ich sprawność jest największa przy maksymalnym obciążeniu energią ze słońca.

Energia z paneli fotowoltaicznych a moc falownika

Panele fotowoltaiczne dostarczają energię z różną mocą, co zależy od pory dnia, nasłonecznienia i temperatury. Kluczem w takiej sytuacji jest właściwy dobór mocy falownika. Panele fotowoltaiczne powinny jak najdłużej dostarczać energię o mocy zbliżonej do maksymalnej mocy falownika. Jednocześnie trzeba unikać strat energii, co ma miejsce wtedy, gdy panele generują większą moc, niż maksymalna moc falownika. Producenci paneli fotowoltaicznych zalecają, aby moc paneli wahała się w przedziale 80-125% mocy falownika. Sprawność systemu jest jednak najwyższa, gdy moc paneli zostanie przewymiarowana w stosunku do mocy falownika w granicach od 105 do 120%. Przykład: w zestawie fotowoltaicznym o mocy 6 kW można zastosować falownik o mocy 5 kW. Takie przewymiarowanie jest odpowiednie dla paneli skierowanych na południe pod kątem 30-40 stopni. W przypadku instalacji z mniejszym kątem nachylenia (np. 10-15 stopni) skierowanych na wschód lub zachód, przewymiarowanie może być większe, a dla instalacji wschód-zachód może wynosić nawet ok.160%. To oznacza, że instalacja o mocy 8 kW w konfiguracji 4 kW na wschód i 4kW na zachód może mieć falownik o mocy 5 kW.

Czym różni się moc paneli od mocy falownika (inwertera)?

Te dwie moce nie są ze sobą tożsame. Moc inwertera określa jego faktyczną maksymalną moc czynną z jaką inwerter przetwarza energię z paneli fotowoltaicznych. Moc paneli fotowoltaicznych można natomiast podać w ściśle określonych warunkach. Dzieje się tak dlatego, że producenci paneli muszą wykonać testy w takich warunkach, które są z góry określone przez jednostki certyfikujące. Tylko wtedy mogą określić parametry swoich produktów i uzyskać certyfikaty. Są to tzw. standardowe warunki testowania, określane w kartach katalogowych paneli jako STC (Standard Test Conditions). Należą do nich: promieniowanie słoneczne o natężeniu 1000 W/m², gęstość powietrza AM 1½, temperatura paneli (ogniw) 25°C. Takie warunki można osiągnąć w laboratoriach. W praktyce zdarzają się rzadko, zaledwie kilka razy w roku przez bardzo krótki czas.

Warunki pomiarów STC a warunki realne

W Polsce natężenie promieniowania słonecznego najczęściej osiąga wartość 800 W/m². Gęstość powietrza zbliżona do AM 1½, która oznacza grubość atmosfery przez jaką muszą przejść promienie słoneczne, występuje podczas równonocy wiosennej i jesiennej. Temperatura ogniw paneli 25°C osiągana jest krótko, ponieważ w pełnym słońcu panele nagrzewają się bardzo szybko, nawet do 45°C. Wraz ze wzrostem temperatury obniża się moc paneli. Zatem określenie mocy paneli przy temperaturze dokładnie 25°C jest bardzo trudne. To wszystko sprawia, że moc paneli osiągana w praktyce jest niższa od mocy podanej w karcie katalogowej. Zasada dotyczy wszystkich paneli, których moc określana jest w warunkach STC, czyli zdecydowanej większości paneli na świecie. Często określa się moc paneli w jednostce Wp (wat peak), co oznacza, że moc jest osiągana w tzw. szczycie, w warunkach STC.

Warunki NOCT – bliższe rzeczywistości

Dla lepszego określenia rzeczywistej mocy paneli fotowoltaicznych został wprowadzony standard tzw. nominalnej temperatury pracy ogniwa – NOCT (Nominal Operating Cell Temperature). Takie testowanie paneli lepiej odzwierciedla rzeczywiste warunki pracy instalacji fotowoltaicznej. Dla NOCT przyjmuje się: promieniowanie na poziomie 800 W/m², gęstość powietrza AM 1½, temperaturę ogniwa fotowoltaicznego 45°C. Przykład: panel, który w warunkach STC uzyskał moc 330 Wp, w warunkach NOCT osiągnie moc ok. 270 Wp. Renomowani producenci paneli fotowoltaicznych zawsze podają w karcie katalogowej wartość NOCT. Moc inwertera powinna być zatem dobrana bliżej wartości NOCT niż STC. Powszechniejsze jest jednak posługiwanie się mocą paneli w warunkach STC, dlatego producenci falowników zalecają przewymiarowanie mocy paneli nawet o 25%.

Dlaczego sprawność systemu fotowoltaicznego jest większa z falownikiem o niżej mocy maksymalnej?

Sprawność falownika zależy od przetwarzanej przez niego mocy. Sprawność jest najwyższa, gdy przetwarzana moc zbliża się do maksymalnej mocy falownika. Tę zależność przedstawia poniższy wykres dla falownika firmy Fronius:

Rys.1. Źródło: Fronius

Wykres przestawia krzywe sprawności falownika Fronius Symo. Widać, że dla napięcia 595 V (czerwona krzywa) sprawność maksymalna 98% jest osiągana, gdy falownik generuje moc w zakresie 70-100%. Natomiast w przypadku wytwarzania mocy na poziomie 10-30% sprawność falownika może być nawet o 10% niższa. To oznacza, że praca falownika z panelami, które dostarczają mocy poniżej 70%, będzie mniej efektywna. Najlepiej, aby panele jak najdłużej przekazywały energię na poziomie wyższym niż 70%. Warunki natężenia promieniowania słonecznego są jednak zmienne. Może więc dochodzić do sytuacji, w których panele byłyby w stanie dostarczyć więcej energii, ale falownik przetworzy jej tylko tyle, na ile pozwala mu moc maksymalna. Wtedy dochodzi do strat energii, które trzeba wziąć pod uwagę przy doborze falownika.

Analiza doboru falownika na przykładzie

Aby lepiej zobrazować korzyści z zastosowania mniejszego falownika względem mocy paneli, warto przeanalizować konkretną instalację fotowoltaiczną o parametrach:

• azymut: +15°C (prawie idealne południe),
• kąt nachylenia dachu: 40° (idealny dla wartości AM 1½ w czasie równonocy wiosennej),
• moc paneli STC – 6300 Wp (20 szt. x 315 Wp),
• moc inwertera – 6000 W,
• przewymiarowanie paneli względem inwertera – 105%.

Sprawdźmy, czy lepiej sprawdziłby się w tej instalacji falownik o mocy 5000 W z przewymiarowaniem 126%. Potrzebujemy danych o pracy systemu w warunkach bezchmurnego nieba od rana do wieczora, ale z różnymi temperaturami powietrza. Takie warunki wystąpiły 25 i 27 marca 2020 r, przy czym 25 marca był chłodniejszy o 10°C od 27 marca. Warunki 25 marca były bardzo zbliżone do warunków STC, według których określana jest moc szczytowa paneli. Moc instalacji osiągnęła 6000 W w szczycie. Próg najwyższej sprawności falownika >70% został przekroczony o godz. 9:30. Mniejszy falownik 5000 W przekroczyłby ten próg o godz. 9:00, czyli 30 min. wcześniej. Wystąpiłaby wtedy niewielka strata uzysku spowodowana ograniczaniem mocy do 5000 W (zaznaczona czarnymi liniami na wykresie).

Rys. 2. Wykres produkcji energii na dzień 25 marca 2020 r. Źródło: Fronius

27 marca odnotowaliśmy wzrost temperatury powietrza o 10°C i widać, że moc maksymalna spadła do 5500 W. Próg najwyższej sprawności falownika >70% został przekroczony w podobnych godzinach. Straty dla falownika 5000 W były już minimalne.

Rys. 3. Wykres produkcji energii na dzień 27 marca 2020 r. Źródło: Fronius

Dla porównania przeanalizujmy również wykres z dnia 30 czerwca 2019 (upalny bezchmurny dzień). Temperatura była wysoka i wynosiła 30°C. Moc maksymalna wyniosła 5000 W, a próg najwyższej sprawności falownika >70% został przekroczony nieco po godz. 11:00. Dla falownika 5000 W byłaby to godz. 10:00. Nie wystąpiły też straty wynikające z ograniczenia mocy falownika, ponieważ maksymalna dla instalacji była moc 5000 W.

Rys. 4. Wykres produkcji energii na dzień 30 czerwca 2020 r. Źródło: Fronius

Wnioski z analizy powyższego przykładu

Zastosowanie mniejszego falownika względem mocy paneli oznacza, że:

• chwilowa moc będzie niższa (tylko w wybrane dni), ale w dłużej perspektywie funkcjonowania instalacji uzysk energii będzie większy, ze względu na wyższą sprawność falownika,
• straty energii wynikające z ograniczenia mocy występują podczas niższych temperatur (głównie w okresie wiosennym, kiedy słońce jest już wysoko, ale nadal bywa chłodno). Strata wynosi ok. 1-2 kWh dziennie przez kilkanaście dni w roku (głównie w marcu i kwietniu), co stanowi ok. 1% produkcji rocznej,
• falownik pracuje dłużej w ciągu dnia średnio 1-2 godzin w zakresie swojej najwyżej sprawności (>70%). To przekłada się na wyższy uzysk energii (szczególnie w miesiącach cieplejszych: czerwiec, lipiec), kiedy częściej występują dni słoneczne. Korzyści mogą wynosić ok. 3-4% w skali roku,
• mniejszy falownik jest lepiej dopasowany w dłuższej perspektywie działania instalacji, ponieważ naturalna degradacja paneli powoduje spadek ich mocy o ok. 0,5% rocznie,
• można zaoszczędzić przy koszcie początkowym instalacji – mniejszy falownik jest tańszy.

Na podstawie analizy przykładu wynika, że zastosowanie falownika o mocy 5000 W zamiast 6000 W byłoby jak najbardziej korzystne. Większy falownik ma sens przy założeniu, że chcemy instalację rozbudować w przyszłości, przy czym do czasu rozbudowy sprawność całego układu będzie o kilka procent niższa.

Począwszy od kwietnia ubiegłego roku wszystkie nowe instalację fotowoltaiczne o mocy do 50 kW rozliczane są na nowych zasadach według systemu Net Billing. Energia elektryczna wprowadzona do sieci przez instalację fotowoltaiczną rozliczana jest według jej aktualnej wartości notowanej na Towarowej Giełdzie Energii. W poprzednim systemie Net Metering rozliczenie odbywało się ilościowo w stosunku 1 do 0,8 (instalacje do 10kW) i 1 do 0,7 (instalację powyżej 10kW).

Środki pieniężne otrzymane za energię wprowadzoną do sieci gromadzone są na indywidualnym koncie (portfelu klienta) u sprzedawcy energii i można je wykorzystać wyłącznie do pokrycia kosztów energii elektrycznej pobranej z sieci (bez kosztów dystrybucji czyli przesyłu energii).

Należy pamiętać, że podobnie jak w starym systemie mamy rok na wykorzystanie wprowadzonych nadwyżek. Przy czym, w nowym systemie Net Billing jeżeli po roku pozostanie nam nadwyżka, to sprzedawca zwróci nam 20% jej wartości jako nadpłatę.

Jak zatem obliczyć moc instalacji fotowoltaicznej, aby zwróciła się w najkrótszym możliwym czasie?

W systemie NetBilling należy wyprodukować taką ilość energii, której wartość pokryje koszty zakupu energii w ciągu roku, bez generowania zbyt dużych nadwyżek. Zwrot 20% jako nadpłaty jest mało opłacalny i został wprowadzony w celu zniechęcenia przed zbytnim przewymiarowaniem mocy instalacji fotowoltaicznej.

Ilość wyprodukowanej energii, która pokryje nasze potrzeby będzie różna w zależności od aktualnych cen notowanych na Towarowej Giełdzie Energii i autokonsumpcji energii z instalacji fotowoltaicznej, czyli ilości energii, którą konsumujemy bezpośrednio w trakcie jej wytwarzania. Na dzień dzisiejszy można w przybliżeniu obliczyć ilość potrzebnej energii i co za tym idzie moc instalacji fotowoltaicznej. Wynika to z faktu, że cena energii na giełdzie i auto konsumpcja są wartościami zmiennymi i trudno przewidywalnymi w dłużej perspektywie.

Obecnie energię rozlicza się według uśrednionej ceny miesięcznej ogłaszanej przez operatora systemu energetycznego - Polskie Sieci Energetyczne. Dane od Czerwca przedstawiają się następująco:

Rozliczanie według cen miesięcznych odbywać się będzie do 2024 roku. Później zostanie wprowadzone rozliczenie w oparciu o ceny godzinowe.

Do obliczenia optymalnej mocy instalacji fotowoltaicznej, oprócz powyższych cen należy przyjąć odpowiedni poziom auto konsumpcji energii. Na bazie naszych obserwacji z setek instalacji możemy w uproszczeniu przyjąć auto konsumpcję:

• niską (15% auto konsumpcja / 85% energia wprowadzona do sieci),
• średnią ( 25% auto konsumpcja / 75% energia wprowadzona do sieci),
• wysoką (35% auto konsumpcja / 65% energia wprowadzona do sieci),
• z magazynem energii (60% auto konsumpcja / 40% energia wprowadzona do sieci).

Ważna jest również roczna produkcja energii w przeliczeniu na kW mocy zainstalowanej. Przyjmuje się, że w Polsce z 1 kW mocy instalacji skierowanej na południe można uzyskać ok. 1000 kWh energii rocznie. Dla instalacji skierowanych na wschód-zachód będzie to ok. 800 kWh. Dokładną prognozę produkcji dla danej lokalizacji można obliczyć za pomocą narzędzi takich jak PVGIS (ogólnodostępna baza danych wydajności paneli fotowoltaicznych na obszarze Europy)   

Mając powyższe dane, czyli ceny energii na giełdzie, poziom auto konsumpcji, produkcję roczną możemy obliczyć optymalną moc instalacji fotowoltaicznej. Dla obliczeń przyjmiemy:

• średni miesięczny rachunek za prąd: 400 zł (zakładając 0,94 zł/ kWh),
• roczna produkcja energii z 1 kW: 1000 kWh (instalacja skierowana na południe),
• autokonsumpcja energii średnia: 25% (Energia wprowadzona do sieci: 75%).

W związku z wieloma zmiennymi, nie jest możliwe podanie prostego wzoru. Obliczenia muszą odbywać się za pomocą funkcji „szukaj wyniku”, gdzie dążymy do stanu, w którym energia oddana i pobrana z sieci zostanie w pełni zbilansowana i nie wystąpi nadpłata zredukowana do 20% przez sprzedawcę energii.

Wynik obliczeń przedstawia się następująco:

Korzyści finansowe:

Jeżeli chcesz obliczyć moc instalacji dla swojego rachunku za prąd to zachęcamy do skorzystania z naszego kalkulatora wyceny