Fotowoltaika
16 minut

Fotowoltaika — Czym jest i jak działa?

Fotowoltaika jako pojęcie dosyć często poruszane w aspekcie ekologii pojawia się coraz częściej w różnych środowiskach. Jeśli dopiero zaczynasz przygodę z fotowoltaiką, trafiłeś we właściwe miejsce! W tym artykule znajdziesz najważniejsze informacje na temat funkcjonowania systemów fotowoltaicznych, które warto poznać przed złożeniem zapytania ofertowego. 

Dowiesz się również, czy fotowoltaika jest odpowiednim rozwiązaniem dla Ciebie oraz jakie są główne zalety i istotne funkcje systemów fotowoltaicznych. Zapraszamy także do lektury naszych pozostałych artykułów, które opisują m.in. systemy pomp ciepła.

Fotowoltaika — Czym jest i jak działa?

Fotowoltaika to technologia umożliwiająca przekształcanie energii słonecznej w energię elektryczną. Proces ten jest stosunkowo prosty: panele fotowoltaiczne konwertują promieniowanie słoneczne na prąd stały, który następnie jest przekształcany przez inwerter na prąd przemienny – taki sam, jaki znajduje się w gniazdku elektrycznym. Dzięki temu energia słoneczna może zasilać wszystkie urządzenia elektryczne w Twoim domu.

Fotowoltaika to nie tylko rozwiązanie korzystne finansowo, ale również przyjazne dla środowiska. Oferuje ochronę przed wzrostem cen energii elektrycznej, a w połączeniu z pompą ciepła, również przed wzrostem cen paliw. Co więcej, dzięki połączeniu z magazynem energii, możesz uzyskać pełną niezależność energetyczną, co pozwala na zasilanie domu nawet podczas przerw w dostawie prądu.

Etapy pozyskiwania energii z fotowoltaiki

Panele fotowoltaiczne generują prąd stały dzięki zastosowaniu materiałów półprzewodnikowych, z których są zbudowane. Każdy moduł fotowoltaiczny składa się z ogniw krzemowych, gdzie zachodzi tzw. zjawisko fotowoltaiczne, czyli przekształcenie energii słonecznej w ładunek elektryczny. Schemat rozłożenia miejsc pozyskania energii przedstawiony jest na poniższej grafice.

Prąd stały wytworzony przez panele jest następnie konwertowany przez inwerter na prąd przemienny, który zasila urządzenia w domu. Nadwyżki energii mogą być magazynowane w akumulatorach (opcjonalnie) lub wykorzystane do ładowania samochodu elektrycznego poprzez stację ładowania. Nadmiar energii, którego nie wykorzystasz, jest sprzedawany do sieci energetycznej, co pozwala na obniżenie rachunków za prąd. W przypadku braku słońca, energia zmagazynowana w akumulatorach zasila Twój dom, a jeśli to nie wystarczy, korzystasz z prądu kupowanego od dostawcy.

Rozliczanie nadwyżek energii w systemie net-billing

Dla instalacji uruchomionych po 1 kwietnia 2022 r. obowiązuje nowy system rozliczeń nadwyżek energii – tzw. net-billing. W tym modelu nadwyżki energii sprzedajesz swojemu dostawcy, otrzymując za nie wynagrodzenie w formie depozytu prosumenta. Środki te możesz wykorzystać na pokrycie kosztów energii elektrycznej, którą kupujesz w późniejszych miesiącach. Na koniec roku następuje ostateczne rozliczenie, a ewentualna nadpłata (do 20% wyprodukowanej energii) może zostać wypłacona w gotówce.

Warto jednak pamiętać, że sprzedajesz energię po średniej miesięcznej cenie sprzedaży energii elektrycznej, a od 1 lipca 2024 r. cena ta będzie ustalana na podstawie godzinowych stawek rynkowych.

Czy można uniknąć generowania nadwyżek?

W praktyce całkowite uniknięcie nadwyżek energii jest trudne. Latem fotowoltaika produkuje nawet pięciokrotnie więcej energii niż zimą, a większość uzysku generuje się w ciągu kilku słonecznych godzin dziennie. Aby nie oddawać żadnej energii do sieci, musiałbyś dysponować ogromnym magazynem energii lub posiadać bardzo małą instalację, co nie jest optymalnym rozwiązaniem.

Elementy instalacji fotowoltaicznej

Instalacja fotowoltaiczna składa się z kilku kluczowych elementów:

1. Moduły (panele) fotowoltaiczne – przekształcają energię słoneczną w prąd stały.

2. Inwerter lub mikroinwertery – konwertują prąd stały na prąd przemienny.

3. Przewody – łączą poszczególne elementy instalacji.

4. Konstrukcja montażowa – zapewnia stabilne umocowanie paneli.

5. Magazyn energii (opcjonalnie) – przechowuje nadwyżki energii do późniejszego wykorzystania.

Panele fotowoltaiczne – rodzaje i budowa

Panele fotowoltaiczne mogą być montowane na różnych powierzchniach, jednak najczęściej instalowane są na dachach budynków. Obecnie najbardziej popularne są panele monokrystaliczne, dostępne w dwóch głównych odmianach: szkło-folia i szkło-szkło.

Moduły fotowoltaiczne mają warstwową budowę, złożoną z ogniw monokrystalicznych zamkniętych w enkapsulancie, chronionych od góry hartowanym szkłem, a od dołu folią lub drugą taflą szkła. Panele szkło-szkło są uważane za trwalsze, ale są również cięższe. Wybór między nimi zależy od indywidualnych preferencji i warunków instalacji. Poniższy schemat obrazuje elementy składowe paneli fotowoltaicznych.

Źródło: Zeszyty Naukowe SGSP 2016, nr 59/3/2016 - Instalacje fotowoltaiczne. Podstawy działania.

Dla osób poszukujących dodatkowych korzyści panele dwustronne mogą być interesującym rozwiązaniem, szczególnie przy instalacjach gruntowych, gdyż mogą generować dodatkową energię z odbitego światła.

Inwerter instalacji fotowoltaicznej

Inwerter, znany również jako falownik, to kluczowy element instalacji fotowoltaicznej, odpowiedzialny za przekształcanie prądu stałego generowanego przez panele na prąd przemienny, który można wykorzystać w domowej sieci elektrycznej. Jest to najważniejszy komponent całego systemu – dziesięciokrotnie bardziej złożony i znacznie bardziej delikatny niż same panele fotowoltaiczne. W przypadku jego awarii cała instalacja fotowoltaiczna przestaje działać.

Inwertery mogą mieć różne rozmiary: standardowe modele są wielkości walizki, natomiast mikroinwertery są znacznie mniejsze, porównywalne do książki.

Standardowe inwertery montuje się zazwyczaj na ścianie, do której podłącza się wszystkie panele. Mikroinwertery są montowane bezpośrednio pod każdym panelem fotowoltaicznym, co pozwala na większą elastyczność i optymalizację pracy systemu.

Istnieje także trzecie rozwiązanie – inwerter z optymalizatorami mocy montowanymi pod każdym modułem. Jest to połączenie zalet tradycyjnych inwerterów i mikroinwerterów, umożliwiające lepsze zarządzanie wydajnością instalacji.

Konstrukcja montażowa

Konstrukcja montażowa jest kluczowym elementem instalacji fotowoltaicznej, odpowiedzialnym za stabilne i bezpieczne zamocowanie paneli na dachu lub gruncie. Jej zadaniem jest zapewnienie, że panele PV będą odpowiednio zabezpieczone przed warunkami atmosferycznymi, takimi jak silne wiatry czy burze. Ważne jest, aby system mocowania był nie tylko trwały, ale także bezpieczny dla samej konstrukcji dachu. Ustawienie paneli fotowoltaicznych względem słońca jest uzależnione przede wszystkim od kątów padania promieni słonecznych na powierzchnię panela. Obrazuje to poniższy schemat.

Źródło: Zeszyty Naukowe SGSP 2016, nr 59/3/2016 - Instalacje fotowoltaiczne.

Podstawy działania.

Same panele fotowoltaiczne wykonane są z kilku modułów, które złożone są z pojedynczych ogniw. Samo ogniwo wykonane jest z wysokiej jakości emitera z domieszkowanego krzemu, elektrody oraz warstwy antyrefleksyjnej (tzw. ARC). Konstrukcje montażowe, na których oparte są panele fotowoltaiczne mogą być wykonane ze stali ocynkowanej (opcja ekonomiczna), stali nierdzewnej lub aluminium (opcja premium). Choć stal nierdzewna i aluminium mogą być o 30% droższe od stali ocynkowanej, jest to wydatek, który z perspektywy długoterminowej inwestycji jest jak najbardziej uzasadniony.

W aspekcie instalacji profesjonalnego systemu fotowoltaicznego wraz z instalacją pomocniczą nie warto więc oszczędzać. Inwestując w certyfikowane i sprawdzone rozwiązania, możemy być pewni, że instalacja fotowoltaiczna będzie służyła przez wiele lat.

Magazyn energii

Magazyn energii, znany również jako akumulator fotowoltaiczny, to zaawansowana wersja baterii, która magazynuje energię wyprodukowaną przez panele fotowoltaiczne w ciągu dnia. Dzięki niemu możesz korzystać z własnej, zielonej energii nawet po zachodzie słońca.

Kilka ważnych faktów na temat magazynów energii:

- Są opcjonalnym elementem instalacji – fotowoltaika może działać bez nich.

- Choć są mniej opłacalne finansowo w porównaniu do samych paneli, ich zakup może być wsparty dotacjami, np. w ramach programu Mój Prąd 6.0, o którym szerzej pisaliśmy w tym artykule.

- Zastosowanie magazynu energii zapewnia zasilanie awaryjne w przypadku przerw w dostawie prądu, co daje możliwość całkowitej lub częściowej niezależności energetycznej.

- Rozwiązują problem wyłączania się instalacji PV z powodu zbyt wysokiego napięcia w sieci.

Magazyny energii oraz ich pojemność uzależnione są od ilości paneli fotowoltaicznych. W naszym portfolio znajdują się zarówno pojedyncze panele, jak i obszerne systemy fotowoltaiczne umieszczane na budynkach mieszkalnych, magazynach oraz gruncie.

Klucz do sukcesu – profesjonalna firma fotowoltaiczna

Wybór odpowiedniej firmy fotowoltaicznej to klucz do sukcesu w inwestycji w energię słoneczną. Dlaczego jest to tak ważne?

- Dobra instalacja powinna działać bezawaryjnie przez co najmniej 25 lat bez konieczności naprawy. Zła instalacja oraz niewłaściwy montaż to ryzyko usterek i problemów z gwarancją.

- Niewłaściwe wykonanie instalacji jest jedną z najczęstszych przyczyn problemów, jak wskazują raporty TÜV Rheinland i SolarBankability.

- Instalator to pierwsza linia wsparcia w przypadku jakichkolwiek problemów z instalacją. Zapraszamy do kontaktu!

Oszczędzanie na wyborze instalatora to ryzyko, które może prowadzić do poważnych problemów. Warto postawić na rzetelnych i doświadczonych specjalistów. Wybierz Ekocentrycznych i postaw na ekocentryzym!

Opłacalność fotowoltaiki — czy warto inwestować?

Inwestycja w fotowoltaikę to opłacalny krok z wielu powodów:

- Wysoka wydajność w Polsce: Nawet podstawowe panele fotowoltaiczne mogą efektywnie działać przez wiele lat, generując energię ze słońca.

- Rosnące ceny energii: Wzrost cen prądu jest nieunikniony, co sprawia, że własna produkcja energii staje się coraz bardziej opłacalna.

- Przyszłość energetyki: Produkcja i konsumpcja energii na miejscu to kierunek, w którym zmierza polityka energetyczna w całej Europie.

Opłacalność instalacji fotowoltaicznej zależy od kilku czynników, takich jak poziom autokonsumpcji, nachylenie dachu, czy nasłonecznienie. Lepsze warunki oznaczają wyższe zyski, ale nawet w nieidealnych warunkach inwestycja może się opłacić. Fotowoltaika przynosi korzyści nawet bez dotacji, a dobrze zaprojektowana instalacja może działać nawet przez 25 lat bez potrzeby konserwacji.

Główne zalety inwestycji:

  • Fotowoltaika jest opłacalna nawet bez dotacji, choć te przyspieszają zwrot z inwestycji. Sprawdź nasz blog, w którym szerzej pisaliśmy o dopłatach i dofinansowaniach związanych z montażem instalacji fotowoltaicznej.
  • Instalacja na dachu skierowanym na wschód, południe lub zachód jest efektywna bez względu na porę dnia, a nachylenie dachu nie ma aż takiego znaczenia. Dodatkowo instalacje paneli można wykonać również na podłożu działki, dachu płaskim lub ścianie fasadowej budynku.
  • Fotowoltaika zamontowana na gruncie, choć droższa i wymagająca więcej przestrzeni, często oferuje wyższą wydajność i bezpieczeństwo. W przypadku budynków o starszej konstrukcji nie narazi dodatkowo budynku na ciężar paneli.

Podsumowanie

Fotowoltaika to opłacalna i długoterminowa inwestycja, która przynosi stabilne zyski, zmniejsza zależność od rosnących cen energii, i wspiera ochronę środowiska. Mimo początkowego kosztu i zależności związanych z warunkami atmosferycznymi, korzyści płynące z montażu instalacji paneli fotowoltaicznych są znaczne, zwłaszcza przy odpowiednim montażu i wykorzystaniu dostępnych możliwości finansowania (raty, dofinansowania i programy rządowe).

Jeśli myślisz o inwestycji w fotowoltaikę i chcesz dowiedzieć się więcej, skontaktuj się z nami [tu link do kontaktu]. Oferujemy fachowe doradztwo i pomoc w wyborze najlepszych rozwiązań dostosowanych do Twoich potrzeb oraz ogólnych trendów rynkowych. Napisz do nas, aby umówić się na bezpłatną konsultację i otrzymać indywidualną ofertę w zakresie montażu paneli fotowoltaicznych, pomp ciepła czy systemów smart dom.

Poznaj ofertę

Jesteś zainteresowany tym, jak działamy? Poznaj naszą ofertę skrojoną na miarę i przekonaj się do eko-zmiany!

Oferta