Fotowoltaika z roku na rok cieszy się coraz większą popularnością. Świadomość społeczeństwa na temat tego ekologicznego i wygodnego rozwiązania stale rośnie. Ty również chcesz dowiedzieć się więcej o fotowoltaice? Pojęcia takie jak inwerter off grid, falownik czy efekt fotowoltaiczny są dla Ciebie niezrozumiałe? Wspólnie z KOBO ENERGY wyjaśniamy najważniejsze terminy związane z instalacją fotowoltaiczną.
Fotowoltaika, efekt fotowoltaiczny i inne podstawowe pojęcia
Na początek warto przyjrzeć się samej fotowoltaice. Słowo „fotowoltaika” pochodzi od angielskiego zwrotu „photovoltaic”, które składa się z dwóch członów: „photo”, czyli światło oraz „voltaic”, zaczerpniętego od jednostki napięcia elektrycznego – volt. Według podstawowej definicji fotowoltaika to dziedzina nauki i techniki zajmująca się przetwarzaniem światła słonecznego w energię elektryczną. Innymi słowy, jest to wytwarzanie prądu z promieniowania słonecznego. Aby proces był możliwy, musi dojść do tzw. efektu fotowoltaicznego. Co kryje się pod tym pojęciem?
Efekt fotowoltaiczny to zjawisko, podczas którego na ciele stałym pod wpływem promieniowania słonecznego powstaje siła elektromagnetyczna. Inaczej jest to tworzenie nośników ładunku w półprzewodniku. Jak to wygląda w praktyce? Podstawowym elementem instalacji jest fotoogniwo. – inaczej nazywa się je ogniwem słonecznym, fotowoltaicznym lub fotoelektrycznym. Ogniwo fotowoltaiczne to półprzewodnik, który przetwarza energię pochodzącą z promieniowania słonecznego w prąd. Aby fotoogniwo miało właściwości półprzewodnika, musi być wykonane z takich pierwiastków jak krzem, selen czy german. Kiedy do powierzchni paneli docierają promienie, elektrony znajdujące się w pierwiastku zostają wybudzone. Następnie przechodzą na wyższy poziom i zostają wybite. Gdy się przemieszczają, powstaje różnica potencjałów, co ostatecznie prowadzi do produkcji stałego prądu elektrycznego.
Panele fotowoltaiczne – rodzaje
Wyróżniamy cztery rodzaje paneli fotowoltaicznych, które różnią się od siebie zastosowaną technologią, właściwościami, sprawnością oraz żywotnością.
W przydomowych instalacjach PV najczęściej montuje się panele polikrystaliczne. Ich cechą charakterystyczną są ogniwa zbudowane z kryształów krzemu, powstałych poprzez stopienie kawałków krzemu. Produkcja paneli polega na uformowaniu masy krzemowej, rozcięciu jej na płaty i „uzbrojeniu” w niezbędne przewody i czujniki. Panele polikrystaliczne są stosunkowo tanie. Ich żywotność wynosi nawet 25-30 lat. Po tym czasie tracą ok. 20% swojej pierwotnej mocy.
Drugi rodzaj, czyli równie popularne panele monokrystaliczne, wykonuje się z jednego kawałka krzemu. Tym, co je wyróżnia, jest ponadprzeciętna odporność na mikropęknięcia i wysoka sprawność. Ich żywotność to ok. 30 lat.
Dużą popularnością w ostatnim czasie cieszą się ogniwa cięte half-cut, czyli panele rozcięte na pół i ustawione w dwóch pozycjach. Jest to doskonałe rozwiązanie na płaskie dachy oraz grunty. Ogniwa cięte half-cut są odporne na mikropęknięcia. Wadą jest ryzyko rozwarstwienia się.
Ostatnim rodzajem są panele cienkowarstwowe. Do ich produkcji wykorzystuje stop miedzi, indu, galu i selenu, silikon amorficzny oraz tellurek kadmu. Panele cienkowarstwowe nie są tak wydajne i trwałe jak modele poli- i monokrystaliczne, dlatego stosuje się je coraz rzadziej.
Czym jest inwerter fotowoltaiczny?
Fotoogniwo, wykorzystując energię z promieni słonecznych, produkuje prąd stały (DC). W domu jednak korzystamy z prądu zmiennego (AC). I tu kluczowe znaczenie ma inwerter fotowoltaiczny, czyli urządzenie, które przekształca prąd stały w zmienny. Poza głównym zadaniem inwerter pełni inne funkcje, takie jak:
- synchronizowanie instalacji PV z siecią elektroenergetyczną,
- rejestrowanie wszelkich informacji eksploatacyjnych,
- śledzenie maksymalnego punktu mocy modułów fotowoltaicznych (MPPT),
- monitorowanie pracy instalacji,
- zarządzanie całym systemem fotowoltaicznym.
Inwerter odgrywa także ważną rolę w przypadku ewentualnych awarii. Kiedy wykryje usterkę, automatycznie rozłącza instalację, zapobiegając jej całkowitemu uszkodzeniu.
Z czego zbudowany jest inwerter do fotowoltaiki? Jego podstawowym elementem jest układ przetwarzający stałe napięcie w zmienne. Dodatkowo składa się z: układu sterującego, który odpowiada za wydajną i w pełni bezpieczną pracę instalacji, układów wejściowych, które łączą moduły PV oraz układu śledzenia MPPT.
Od inwertera zależy to, czy instalacja będzie działać poprawnie i w pełni efektywnie. Warto zatem wybrać produkt sprawdzonej marki, wykonany z wysokiej klasy surowców. Propozycją KOBO ENERGY są inwertery fotowoltaiczne firm Fronius i SolarEdge. Są to urządzenia, które zarządzają pozyskaną energią w sposób inteligentny, mają zaawansowane funkcje bezpieczeństwa i cechują się wysoką jakością wykonania.
Inwerter musi w pełni odpowiadać wymaganiom, jakie są w miejscu instalacji. KOBO ENERGY oferuje inwertery dopasowane do rozmaitych dachów (również tych o nieregularnych kształtach), zorientowane w różne strony światła oraz przeznaczone do instalacji na wolnym powietrzu.
Czy inwerter i falownik fotowoltaiczny to to samo?
Tak, inwerter i falownik do fotowoltaiki to to samo. Są to dwie nazwy zmiennie wykorzystywane w branży fotowoltaicznej. Inwerter pochodzi od angielskiego słowa „inverter”. Wyraz jest synonimem polskiego słowa „falownik”.
Rodzaje falowników fotowoltaicznych
Na rynku istnieje kilka rodzajów falowników fotowoltaicznych. Podstawowy podział odnosi się do liczby faz przyłączeniowych. Kategoryzuje on inwertery jako jedno- i trójfazowe. Pierwsze z nich zwykle stosuje się w małych instalacjach domowych, czyli tam, gdzie zapotrzebowanie na energię jest stosunkowo niewielkie. Natomiast urządzenia trójfazowe to dobre rozwiązanie do dużych instalacji, np. przemysłowych, w hotelach, biurowcach, ośrodkach publicznych i w innych miejscach o zwiększonym zapotrzebowaniu na energię.
Druga klasyfikacja dotyczy wielkości instalacji. Wyróżnimy:
- mikroinwertery,
- inwertery stringowe – głównie stosuje się je do 50kW, chociaż występują też większe, nawet do 250kW,
- inwertery centralne, które sprawdzają się np. na farmach fotowoltaicznych.
Ostatni, jednak nie mniej ważny, jest podział ze względu na połączenie z siecią. Do wyboru mamy falownik off-grid (wyspowy), on-grid (sieciowy) lub hybrydowy. Czym różnią się od siebie te urządzenia i jak wybrać odpowiednie?
Inwerter off grid i on grid – różnice
Podsumujmy sobie działanie domowej instalacji fotowoltaicznej: promienie słoneczne docierają do paneli, fotoogniwo zamienia energię słoneczną w prąd stały, a inwerter przekształca prąd stały w zmienny, który zasila wszystkie domowe sprzęty i systemy. Instalacja zwykle dobrana jest w taki sposób, aby wyprodukowana energia pokryła całe zapotrzebowanie danego gospodarstwa. W przypadku sprzyjających warunków atmosferycznych powstają tzw. nadwyżki, które mogą przydać się w okresie wzmożonego zapotrzebowania na energię, np. zimą. Co zrobić z nadwyżkami prądu? I tu do wyboru mamy dwie opcje: przekazać je do sieci dostawcy energetycznego lub magazynować na własną rękę. Wszystko zależy od tego, jaki zastosowaliśmy inwerter. Fotowoltaika on-grid czy off-grid – co jest lepszym rozwiązaniem?
Najchętniej wybieranym systemem jest fotowoltaika on-grid, inaczej nazywana sieciową. Inwerter on-grid podłącza się do zewnętrznej sieci elektroenergetycznej za pomocą specjalistycznego okablowania zmiennoprądowego. Energia wyprodukowana przez instalację w pierwszej kolejności zasila wszystkie urządzenia domowe. Ewentualne nadwyżki odprowadzane są do sieci energetycznej. 1 kwietnia 2022 r. przestał obowiązywać system opustów. Zastąpił go NET-METERING. Nadwyżki energii przeliczane są na depozyt prosumencki, z którego możemy opłacić rachunki za pobraną energię.
Fotowoltaika on-grid jest tańsza niż system off-grid. Ponadto zapewnia pełne bezpieczeństwo energetyczne. W przypadku niesprzyjających warunków atmosferycznych, kiedy domowa instalacja nie jest w stanie dostarczyć wymaganej ilości energii, prosument może korzystać z energii z sieci.
Minusem jest brak pełnej niezależności, co jest szczególnie uciążliwe w momencie wystąpienia awarii sieci dostawcy. W takiej sytauacji ze względów bezpieczeństwa instalacja zostaje całkowicie odcięta od zasilania, a dom pozostaje bez prądu.
Instalacja off-grid jest stosowana tylko w sytuacji gdy podłączenie do sieci energetycznej nie jest możliwe lub jest nieopłacalne. Alternatywą dla on-grid sa instalacje hybrydowe. Fotowoltaika off-grid to klasyczna instalacja dodatkowo wyposażona w specjalny akumulator, który umożliwia magazynowanie wyprodukowanych nadwyżek prądu. System nie jest podłączony do zewnętrznej sieci. Wszystko odbywa się w obrębie jednego gospodarstwa domowego – oginwa produkują prąd stały, inwerter zamienia go na prąd zmienny, który zasila sprzęty domowe, a ewentualne nadwyżki przechowywane są w magazynie. Zgromadzoną energię można wykorzystać w dowolnym momencie, bez względu na awarie zewnętrznej sieci czy warunki pogodowe.
Falownik off-grid daje pełną niezależność energetyczną. Właściciel posiadłości nie podlega zmianom cen prądu. Płaci tylko raz – w momencie montażu, a przez kolejne lata generuje oszczędności. Instalacja off-grid zaprojektowana w staranny i przemyślany sposób jest w stanie pokryć całe zapotrzebowanie domu na prąd. Jest to dobre rozwiązanie wszędzie tam, gdzie:
- nie ma dostępu do zewnętrznej sieci energetycznej lub jest on utrudniony,
- występują liczbe awarie sieci, przez które gospodarstwo domowe pozostaje bez zasilania przez dłuższy czas,
- system fotowoltaiczny jest mniejszy niż 50 kWp lub jest wykorzystywany sezonowo (np. wiosną i latem).
Czym jest instalacja hybrydowa?
Instalacja hybrydowa jest alternatywnym rozwiązaniem wobec instalacji on-grid. System jest podłączony do sieci i jednocześnie ma magazyn gromadzący nadwyżki energii, które pokrywają zapotrzebowanie gospodarstwa domowego na prąd w momencie awarii sieci. Instalacja hybrydowa może być samowystarczalna. Podłączenie do sieci energetycznej jest swego rodzaju zabezpieczeniem umożliwiającym pokrycie ewentualnych niedoborów prądu w domostwie.
Inne pojęcia, które warto znać
Wiemy już, czym dokładnie jest fotowoltaika, jakie są rodzaje falowników fotowoltaicznych i czym instalacja on-grid różni się od instalacji off-grid. Jednak to nie wszystko. Aby jeszcze bardziej rozjaśnić Ci zagadnienie fotowoltaiki, przyjrzyjmy się kilku dodatkowym pojęciom. Jednym z nich jest wspomniany wcześniej prosument, czyli producent i konsument. Prosumentem określa się osobę, która jednocześnie wytwarza i wykorzystuje energię elektryczną z odnawialnych źródeł za pomocą mikroinstalacji fotowoltaicznej o mocy nie wyższej niż 50 kWp. Warunkiem jest wykorzystywanie energii wyłącznie na własne potrzeby (wyprodukowany prąd nie jest na sprzedaż). Prosument może magazynować energię lub przekazywać nadwyżki do sieci.
Inne pojęcia, na które warto zwrócić uwagę to:
- moduł fotowoltaiczny – układ ogniw słonecznych połączonych szeregowo lub szeregowo-równolegle,
- farma fotowoltaiczna – naziemna lub dachowa instalacja o dużej mocy,
- PV – fotowoltaika,
- bilans energetyczny – analiza przepływu energii podczas eksploatacji PV; na bilans składają się zapotrzebowanie energetyczne gospodarstwa domowego oraz efekt energetyczny, czyli ilość wydzielanej lub pobieranej energii,
- OZE – odnawialne źródła energii, czyli takie, których wykorzystywanie nie prowadzi do długotrwałego deficytu; tj. słońce, woda, wiatr,
- regulator ładowania BMS – element instalacji fotowoltaicznej; jego zadaniem jest monitorowanie pracy akumulatora.
Co to jest inteligentny dom?
Instalacja fotowoltaiczna często stanowi część tzw. inteligentnego domu. Inteligentny dom to budynek wyposażony w nowoczesne technologie i zintegrowany z różnymi instalacjami sterującymi domowymi urządzeniami i układami. Instalacje tworzą jeden, sprawnie funkcjonujący organizm, którym kieruje system nadrzędny. System nadrzędny może kontrolować pracę alarmu, monitoringu, wentylacji, klimatyzacji, ogrzewania, oświetlenia, a nawet rolet okiennych. W inteligentnym domu często pojawiają się energooszczędne i ekologiczne rozwiązania, które zwiększą wartość całej posiadłości.
System inteligentnego domu umożliwia intuicyjne, łatwe i zdalne sterowanie różnymi urządzeniami. Automatyzacja i synchronizacja wielu elementów przekłada się na większy komfort i pełną funkcjonalność przestrzeni mieszkalnej.
Fotowoltaika, czyli oszczędność i ekologia w wygodnym wydaniu
Czy wiesz, że Słońce w ciągu jednego dnia dostarcza na Ziemię taką ilość energii, która wystarczyłaby na pokrycie potrzeb energetycznych społeczeństwa przez co najmniej 25 lat? Wprawdzie jeszcze nie potrafimy w całości wykorzystać potencjału energii słonecznej, ale jesteśmy na dobrej drodze. Fotowoltaika to nasza przyszłość! Chociaż zjawisko fotowoltaiczne odkryto już w XIX wieku, to dopiero stosunkowo niedawno zaczęto stosować je w praktyce na szerszą skalę. Dziś fotowoltaika to popularne rozwiązanie. Dlaczego warto się na nie zdecydować?
-
Oszczędność
Prąd jest drogi i będzie jeszcze droższy. Inwestycja w fotowoltaikę jest zatem doskonałym rozwiązaniem w obecnej sytuacji. Instalacja fotowoltaicza wytwarza prąd z bezpłatnej i całkowicie odnawialnej energii słonecznej. Z instalacji o mocy 1 kWp skierowanej w odpowiednią stronę pod dobrym kątem można uzyskać nawet 1100 kWh energii w ciągu roku. Szacuje się, że instalacja o mocy 4 kWp jest w stanie pokryć ok. 3/4 rocznego zapotrzebowania na energię. To pozwala znacznie zaoszczędzić na rachunkach. W wielu przypadkach wyprodukowana energia w zupełności wystarcza, żeby pokryć całkowite zapotrzebowanie energetyczne gospodarstwa domowego.
-
Ekologia
Inwestycja w instalację fotowoltaiczną to inwestycja w ochronę środowiska! Zarówno ogniwa, jak i falownik fotowoltaiczny nie emitują żadnych szkodliwych substancji, takich jak dwutlenek węgla, tlenek azotu czy tlenek siarki. Fotowoltaika nie zużywa zasobów wody pitnej, nie generuje hałasu i w żaden sposób nie szkodzi florze i faunie. Do produkcji modułów fotowoltaicznych wykorzystuje się krzem oraz aluminium, czyli materiały, które w pełni ulegają recyklingowi.
Montaż instalacji PV to świetne posunięcie ekologiczne! Fotowoltaika to jedno z najczystszych źródeł energii na świecie. Korzystając z energii słonecznej, nie przyczyniamy się do zużycia paliw nieodnawialnych i ograniczamy emisję dwutlenku węgla do atmosfery.
-
Wygoda
Instalacja PV jest praktycznie bezobsługowa. Praca systemu odbywa się automatycznie bez ingerencji właściciela posiadłości. Jedynym zadaniem prosumenta jest okresowe mycie modułów fotowoltaicznych (zwykle raz w roku w okresie zimowym), a także regularne usuwanie wszelkich większych zanieczyszczeń.
Fotowoltaika jest niemal bezawaryjna. Dobrze zaprojektowany system może działać w pełni efektywnie nawet przez 25-30 lat. Po tym czasie traci zaledwie 20% swojej pierwotnej wydajności.
Czy warto? Bez wątpienia! Instalacja fotowoltaiczna zapewni Ci bezpieczeństwo energetyczne przez wiele lat. Nie będziesz musiał martwić się nieustannymi podwyżkami prądu i mocno przyczynisz się do ochrony środowiska, w którym żyjesz. Fotowoltaika to wygoda i niezawodność!
