Aktualizacja: Grudzień 2020

Wzrastająca potrzeba działań na rzecz ochrony środowiska to nie jedyny powód, aby zdecydować się na panele fotowoltaiczne. Taka instalacja również obniży nasze rachunki za prąd. W poradniku znajdziesz odpowiedź na to, jak działa instalacja fotowoltaiczna, ile możemy uzyskać energii. Dowiesz się także jakie panele fotowoltaiczne znajdziemy na rynku i na co zwrócić uwagę przy wyborze.

Panele fotowoltaiczne jako źródło odnawialnej energii

Odnawialne źródła energii są rozwiązaniem, po które sięgamy coraz chętniej i przede wszystkim częściej. Ich stosowanie pomaga nam w oszczędzaniu naturalnych zasobów Ziemi oraz skutecznie eliminuje smog. Wśród nowoczesnych systemów ogrzewania, które wykorzystują OZE znajdziemy instalacje fotowoltaiczne, czyli tzw. panele PV. Znajdujemy się w strefie, gdzie nie musimy obawiać się niewystarczającego nasłonecznienia. Słońce to niewyczerpalne źródło energii. Najlepsze panele fotowoltaiczne nawet w pochmurne dni potrafią wyprodukować prąd. Co więcej, pogłębiające się zjawisko globalnego ocieplenia sprawia, że ilość wytworzonej energii z roku na rok będzie wzrastać. Jeśli chodzi o kwestie finansowe, to warto przyjrzeć się temu z dwóch perspektyw. Pierwsza to oczywiście koszty, które pochłonie z naszego budżetu instalacja fotowoltaiczna. Wbrew pozorom nie będą one duże, ponieważ panele są częściowo finansowane przez organizacje zajmujące się ochroną środowiska a nawet samorząd terytorialny. Ponadto inwestorzy mogą liczyć na dodatkową ulgę podatkową. Często pojawia się pytanie, jakie panele fotowoltaiczne wybrać, aby inwestycja szybko nam się zwróciła. Jest to aspekt uzależniony od wielu czynników, aczkolwiek stale rosnące rachunki za prąd powodują, że bez wątpienia dosyć szybko możemy mówić o zyskach płynących z posiadania paneli. Znacząca jednak może okazać się moc, jaką są w stanie wygenerować ogniwa fotowoltaiczne oraz ich skuteczność. Należy pamiętać, że z upływem czasu również te najmocniejsze panele fotowoltaiczne tracą swoją moc, choć oczywiście nieco wolniej. Standardowo przyjmuje się, że instalacja o mocy około 5 kWp, zwraca w pełni koszty i zaczyna przynosić zyski po mniej więcej 6 latach.

Dofinansowanie paneli fotowoltaicznych

Jak wspomnieliśmy, decydując się na panele możemy otrzymać dotację, która pokryje część kosztów związanych z ich zakupem. W tym celu Fundusz Ochrony Środowiska wraz z Gospodarką Wodną stworzyli program „Mój prąd”. Oferuje on zwrot w maksymalnej kwocie 5000 zł oraz możliwość odliczenia kosztów od podatku.

Program rządowy "Mój Prąd:
Źródło: Program rządowy “Mój Prąd” mojprad.gov.pl

Jak działają panele fotowoltaiczne, w jaki sposób uzyskują prąd i z czego składa się cała instalacja?

Na panele składają się fotoogniwa (zbudowane się z płytek krzemowych), które w momencie, gdy pada na nie światło słoneczne, pochłaniają foton (minimalną jednostkę światła) i wprawiają go w ruch. Ten ruch to przepływ prądu elektrycznego. Do przekształcenia energii słonecznej w elektryczną dochodzi, dzięki wykorzystaniu złącza półprzewodnikowego. W skrócie, elementy wykorzystane do konstrukcji instalacji fotowoltaicznej to: moduł fotowoltaiczny, inwerter, kontroler napięcia, akumulatory, wyświetlacze danych, centrala komunikacyjna, system montażowy oraz sensory do pomiaru napromieniowania i temperatury modułu. W przypadku mikro-instalacji, czyli takich do 50 kW, nie potrzebujemy zezwolenia na budowę. Co więcej, każda mała instalacja posiada licznik dwukierunkowy. Jego zadaniem jest zliczanie energii płynącej od budynku do sieci, gdyż przeważnie mamy nadwyżki prądu. W ten sposób zakład energetyczny pobiera 20% wytworzonej energii (lub 30% w instalacjach o mocy powyżej 10 kW), pozostała część idzie do właściciela instalacji.

Panel fotowoltaiczny a kolektor słoneczny – w czym tkwi różnica?

Choć wizualnie wydają się podobne, to odróżnia ich rodzaj uzyskanej dzięki nim energii – mimo, że zarówno kolektory jak i fotowoltaiczne panele korzystają z energii słonecznej. Kolektory słoneczne przetwarzają energię słoneczną na energię cieplną. Kolektory okażą się zatem przydatne, gdy chcemy podgrzać wodę bądź wspomóc pracę centralnego ogrzewania. Natomiast panele fotowoltaiczne przekształcają energię słoneczną na energię elektryczną. Jesteśmy w stanie więc nimi zasilić urządzenia wymagające dostępu do prądu czy też oświetlić pomieszczenie. Istnieje oczywiście możliwość wykorzystania energii powstałej z paneli do podgrzewania wody, aczkolwiek z ekonomicznego punktu widzenia jest to dla użytkownika nieopłacalne.

Panele fotowoltaiczne monokrystaliczne czy polikrystaliczne? Ogniwa oraz panele fotowoltaiczne – rodzaje i parametry

Kolejna kwestia, która pojawi się podczas wyboru instalacji to rodzaj ogniwa, tzn. czy decydujemy się na panele polikrystaliczne czy monokrystaliczne. Aby świadomie podjąć tę decyzję, należy poznać podstawowe parametry, które różnią moduł monokrystaliczny a ogniwa polikrystaliczne.

Ogniwa monokrystaliczne

Wykonuje się je ze stopionego piasku krzemowego z dodatkiem boru, co wpływa na niezwykłą trwałość paneli. Oczywiście ma to odzwierciedlenie również w wydajności. Monokrystaliczne panele są w stanie średnio przetworzyć na prąd od 15% do 19% energii pochodzącej z promieni słonecznych (dotychczasowy rekord to aż 25%). Wyższa wydajność pozwala zamontować mniejszą ilość paneli na dachu, co docenią szczególnie nieduże gospodarstwa domowe. Niestety jak można się spodziewać, budżet jaki jest potrzebny, aby wyprodukować taki panel monokrystaliczny jest zdecydowanie większy. Tym samym decydując się na ich zakup, musimy liczyć się z wyższą ceną.

Panele monokrystaliczne full black

Na koniec warto wyróżnić szczególną odmianę ogniw monokrystalicznych, czyli panele fotowoltaiczne czarne tzw. panele full black. Jak sama nazwa wskazuje, wyróżnia je charakterystyczne czarne tło. Podbitka paneli oraz ich rama jest zaprojektowana również w czarnym kolorze, aby pozbyć się widocznego efektu białych kropek. Jednak ich głównym zadaniem nie jest estetyczny wygląd, który ozdobi każdy dach. Panele fotowoltaiczne full black są przede wszystkim niezwykle efektywne, ponieważ skutecznie ściągają promienie słoneczne. Oznacza to, że generują lepsze wskaźniki pozyskania energii. W tym miejscu może pojawić się wątpliwość, bo przecież panele nie lubią wysokiej temperatury, gdyż tracą wtedy na wydajności. Natomiast to jest kolejna cecha odróżniająca panele monokrystaliczne a polikrystaliczne. Wersje monokrystaliczne mają niższy współczynnik temperaturowy, czyli posiadają lepszą odporność na wyższe temperatury.

Ogniwa polikrystaliczne

Kolejny rodzaj to moduł polikrystaliczny, który od razu należy podkreślić, nie jest wyborem gorszym. Ich niższa cena wynika przede wszystkim z mniej skomplikowanego procesu produkcji. Jeśli nie jesteśmy w stanie odróżnić, czy patrzymy na panele monokrystaliczne czy polikrystaliczne, to możemy kierować się kolorem. Panel polikrystaliczny ma barwę niebieską, dzięki nałożonej warstwie antyrefleksyjnej. Sprawność tych modułów jest nieco niższa, gdyż na poziomie około 16-18%. Tak więc, aby uzyskać porównywalną moc, musielibyśmy zainstalować ich więcej na dachu. Jednak takie rozwiązanie posiada kilka atutów. Pierwszy z nich to na pewno niższa cena, co dla wielu użytkowników stanowi istotne kryterium. Kolejna kwestia to niższy spadek mocy wraz ze wzrostem temperatury pracy (dlaczego to jest takie ważne, możecie przeczytać w dalszej części poradnika). Na koniec nie można pominąć faktu, że oferuje lepszą pracę w przypadku światła odbitego czy rozproszonego. Sprawia to, że mimo nieco mniejszej sprawności, panele polikrystaliczne działają stabilniej w przeciągu całego roku (szczególnie w pory roku, gdy w dzień przeważa zachmurzenie).

Ogniwa cienkowarstwowe

Poza wyżej wspomnianymi, standardowymi panelami na rynku otrzymamy także ogniwa cienkowarstwowe. Ich nazwa wynika ze sposobu, w jaki są skonstruowane. Dokładniej mamy tu na myśli warstwy absorbujące światło, które są o wiele razy mniejsze niż w przypadku paneli tradycyjnych. Skutkuje to zmniejszoną masą i większą elastycznością paneli cienkowarstwowych. Jeśli największy nacisk kładziemy na walory estetyczne, to będzie to dla nas doskonałe rozwiązanie. Niestety, aby uzyskać energię na takim samym poziomie, jak przy panelach poli- czy monokrystalicznych, trzeba byłoby zamontować ich większą ilość. Rodzaje paneli fotowoltaicznych cienkowarstwowych wyróżnia się na podstawie technologii użytej do ich produkcji:

  • panele CIGS – do ich budowy wykorzystuje się miedź, ind, gal i selen. Ich sprawność waha się na poziomie 12-14%,
  • panele CdTe – choć doskonale prezentować się będą na dachu, to podczas ich zakupu musimy mieć na względzie, że w składzie paneli znajduje się kadm, czyli pierwiastek toksyczny. Jeśli więc będziemy chcieli w przyszłość pozbyć się paneli lub je wymienić, to należy je poddać specjalnej utylizacji,
  • panele a-Si – ten rodzaj paneli produkuje się z krzemu amorficznego. Cechują się one najniższą sprawnością ze wszystkich paneli fotowoltaicznych, a więc są jednocześnie najtańsze. Stosuje się je przeważnie przy małych obciążeniach np. elektronika użytkowa.

Możemy zauważyć, że cienkowarstwowe mają dosyć niską sprawność, jednak na rynku pojawiają się już modele o wyższej sprawności. Niestety są jeszcze dosyć drogie i mało dostępne. Poniżej porównanie paneli fotowoltaicznych z najpopularniejszymi ogniwami fotowoltaicznymi Porównanie ogniw w panelach fotowoltaicznych, różnicę widać w barwie oraz siatce

Sprawność i moc szczytowa oraz inne ważne parametry w panelach fotowoltaicznych

Niezależnie od rodzaju wybranych ogniw, musimy zwrócić uwagę także na parametry, którymi cechują się panele fotowoltaiczne. Jakie wybrać oraz na co postawić największy nacisk? Zebraliśmy kilka najistotniejszych elementów:

  • Sprawność szczytowa – ten czynnik mówi nam o tym, jaką ilość energii jesteśmy w stanie uzyskać z maksymalnej mocy w przypadku danego panelu. Sprawność paneli wyrażana jest w procentach. Im większa sprawność, tym więcej energii pozyskamy, a tym samym instalacja zajmie na dachu mniej miejsca. O dobrym wskaźniku sprawności możemy mówić w okolicach 19-20%,
  • Moc szczytowa – tutaj wartości wyrażane są w jednostce Wp. Oznacza ona maksymalną moc uzyskaną z natężenia promieniowania słonecznego wynoszącego 1000 w/m2 w temperaturze 25 stopni. Powinniśmy wybierać panele, które posiadają moc szczytową powyżej 300 Wp,
  • Tolerancja mocy – skoro jesteśmy przy kwestii mocy, to musimy też zwrócić uwagę na aspekt jej tolerancji. Ten parametr informuje nas o maksymalnej różnicy jaka może wystąpić pomiędzy rzeczywistą a nominalną mocą szczytową ogniwa. Np. jeśli tolerancja mocy jest dodatnia, to możemy być pewni, że rzeczywista moc szczytowa panelu nie będzie mniejsza od podanej mocy nominalnej,
  • Współczynnik wypełnienia – parametr ten świadczy o jakości ogniw. Dokładniej jest to stosunek rzeczywistej energii uzyskanej z ogniw do ich mocy pozyskanej przy maksymalnym natężeniu i napięciu. W dobrych panelach nie powinien on być niższy niż 70%,
  • Temperatura pracy – panele często narażone są na pracę w bardzo zmiennych warunkach pogodowych. Warto więc zadbać, aby zakres wartości temperatury ich pracy był jak najszerszy. Zaleca się, by było to minimum od 45 do 90 stopni,
  • Odporność na temperaturę – wzmożone promieniowanie słonecznie prowadzi do wzrostu temperatury, a to może mieć wpływ na spadek wydajności paneli fotowoltaicznych. W przypadku modułów polikrystalicznych, które są mniej odporne niż monokrystaliczne, warto zwrócić szczególną uwagę na ten aspekt.

Gwarancja wydajności a gwarancja produktowa paneli fotowoltaicznych

Kwestia gwarancji w przypadku paneli fotowoltaicznych nie jest jednoznaczna, ponieważ możemy spotkać się z kilkoma rodzajami gwarancji:

  • Produktowa – jest to standardowa gwarancja, którą otrzymujemy tak jak przy zakupie każdego innego produktu. Obejmuje ona wszystkie wady produkcyjne, awarie, a także sytuacje gdy moc całkowita spadnie poniżej 80% od standardów STC (w warunkach przy nasłonecznieniu o mocy 1000 W/m2). Na panele cechujące się dobrą jakością, producenci oferują przeważnie 10 lat gwarancji. Jeśli jest jej mniej, stanowi to sygnał, że ich trwałość i jakość powinna wzbudzić nasze wątpliwości. Nie oznacza to, że po 11 latach nagle panele ulegną awarii. Ich żywotność wynosi od 20 do 25 lat,
  • Wydajności – inaczej nazywana również gwarancją uzysku bądź sprawności. Jak wspominaliśmy, naturalnym zjawiskiem jest, że z roku na rok wydajność paneli będzie spadać (na poziomie -0,5% do -0,8%). Jednak, jeśli przekracza to ustalone normy, to możemy skorzystać właśnie z tego rodzaju gwarancji. Co więcej, możemy wyróżnić jej dwa podrodzaje.

Pierwszy z nich to gwarancja liniowa – utrata wydajności paneli jest podzielona na cykle roczne, czyli np. przez pierwsze 5 lat wydajność spada co roku do określonej wartości, a po tym okresie spadki mogą być większe. Druga to gwarancja ograniczona – czyli przewiduje określony spadek na dłuższy okres czasu. Oznacza to przykładowo, że w ciągu 8 lat wydajność nie spadnie poniżej 90%, a później w ciągu kolejnych 10 lat poniżej 80%. Z praktycznego punktu widzenia, korzystniejszym rozwiązaniem jest gwarancja liniowa, ponieważ jeśli dojdzie do gwałtownego spadku wydajności, to reklamację możemy złożyć od razu. W gwarancji ograniczonej często będziemy musieli czekać nawet kilka lat nim będzie możliwość złożenia reklamacji, a jeśli wydajność spadnie w dużym stopniu już w 1 czy w 2 roku użytkowania paneli, to niestety uzyskamy znacznie mniej energii. Tym samym okres zwrotu inwestycji będzie się wydłużał o kolejne lata. Większość renomowanych producentów udziela gwarancji wydajności na 25 lat.

  • Gwarancja falownika i innych podzespołów instalacji – falownik to inaczej inwerter. Jest to najważniejszy i jednocześnie najdroższy element budowy instalacji fotowoltaicznej, który powinien przykuć naszą największą uwagę. Odpowiada za przekształcenie energii słonecznej na prąd. Jego gwarancja powinna sięgać minimum 5 lat,
  • Gwarancja instalacji – choć dla niektórych może być to zaskoczenie, to gwarancja dotyczy nie tylko samej budowy i funkcjonowania paneli, ale też ich montażu. Nieprawidłowo zainstalowane moduły, mogą prowadzić do wyrządzenia szkód czy awarii w całej instalacji bądź zmniejszenia jej wydajności. 5-letniej gwarancji udzieli nam każdy profesjonalny fachowiec.

Systemy fotowoltaiczne off-grid oraz on-grid – który lepszy?

System on-grid lub grid connected jest połączony z zakładem energetycznym. Jego główną zaletą jest możliwość magazynowania nadwyżek energetycznych w zakładzie (do następnego okresu rozliczeniowego, później przepada). W momencie gdy przez dłuższy czas panele nie otrzymują odpowiedniej ilości nasłonecznienia, to nadwyżka przekazana do zakładu, może zostać przez nas ponownie wykorzystana w 80%. Wadą takiego rozwiązania są utrudnienia, na które jesteśmy także narażeni w przypadku awarii sieci energetycznej – wówczas my też tracimy czasowo zasilanie urządzeń. System off-grid jest całkowicie niezależny od sieci energetycznej. Cała energia, którą wyprodukujemy jest magazynowana w akumulatorach oraz regeneratorach. Opcja ta jest zdecydowanie droższa, ale też ograniczona prawnie, tzn. że jeśli znajdujemy się w okolicy zakładu energetycznego, to musimy obowiązkowo być do niego podłączeni.

Jakie wybrać panele fotowoltaiczne do naszego gospodarstwa domowego?

Do odpowiedniego dobrania paneli fotowoltaicznych niezbędne będzie obliczenie rocznego zużycia energii. Musimy więc w pierwszej kolejności zebrać rachunki z ubiegłego roku i przeanalizować nasze zapotrzebowanie. Następnie wykorzystując parametry mocy (Wp) oraz sprawności (%) wyliczamy potencjalnie uzyskaną energię. Im bliżej dana instalacja sięga naszego zużycia tym lepiej. Jednak nie należy przesadzać, ponieważ niewykorzystana nadwyżka energii w ciągu roku, przepada w następnym okresie rozliczeniowym. Tak więc instalacja niepotrzebnie pochłonie większy budżet. Prawidłowo zainstalowane panele o łącznej mocy 1 kWp, powinny wyprodukować rocznie około 1000 kWh. Mając na względzie, że możemy wykorzystać tylko 80% energii elektrycznej, to w celu uzyskania 1000 kWh do użytku własnego, moc instalacji powinna oscylować na poziomie około 1,2 kWp. W tym miejscu należy uwzględnić również ilość miejsca na dachu, jaką jesteśmy w stanie przeznaczyć na rozmieszczenie paneli. W przypadku zbyt małej powierzchni, być może będziemy zmuszeni zainwestować w mocniejsze, a tym samym droższe panele. Możemy skorzystać także z pomocy profesjonalnych przedsiębiorstw, które dokonają symulacji pozyskiwanej energii, ponieważ nie tylko urządzenia, ale i inne czynniki tj. kąt nachylenia czy zaciemnienia, mają na to znaczący wpływ. Jak dokonać wyboru firmy wykonawczej? Przy temacie gwarancji poruszyliśmy już kwestię tego, że nie tylko solidny sprzęt będzie wpływał na pracę paneli, ale także ich prawidłowa instalacja. Wybór firmy wykonawczej to bardzo ważna decyzja z kilku powodów:

  • Nieprawidłowa instalacja może przyczynić się do znacznego spadku wydajności instalacji. W efekcie czego, okres zwrotu inwestycji zostaje wydłużony,
  • Źle wykonany montaż skutkować może awarią urządzenia, która sprawi, że producent nie uzna nam reklamacji,
  • Dobry montaż to gwarancja stabilności całej konstrukcji,
  • Fachowa ekipa dokona rozeznania i analizy czy np. więźba dachowa utrzyma całą instalację. Niedopilnowanie tego kroku może prowadzić do uszkodzenia dachu.

Podsumowując, jeśli chcemy uniknąć dodatkowych kosztów oraz zmartwień wynikających z niedopatrzeń ekipy wykonawczej, warto wybrać firmę posiadającą wieloletnie doświadczenie w branży.

Podsumowanie

Może się wydawać, że instalacja paneli fotowoltaicznych to dosyć zawiły temat, jednak warto przyjrzeć się tej inwestycji, dlatego, że może przynieść wiele korzyści. Wiele programów dofinansowujących wprost zachęca do stosowania tych rozwiązań. Dzięki temu możemy być dwa razy eko: ekologiczni i ekonomiczni. Jeżeli jeden wariant nie zachęci, z pewnością zrobi to drugi.