Fotowoltaika – prąd ze słońca

2018-07-24T09:30:31+00:00 Lipiec 24, 2018|

Zbudowane zazwyczaj z krzemu lub substancji polikrystalicznych płyty służące do wytwarzania prądu ze słońca są dzisiaj jednym z najtańszych alternatywnych źródeł energii.

Zasada działania

Zasada działania paneli fotowoltaicznych jest banalnie prosta. Krzem lub inne podobne substancje przechwytują fotony, czyli cząsteczki światła i zamieniają je w prąd stały. Często bywają mylone z panelami solarnymi, które są po prostu systemami rurek podgrzewającymi wodę. Panele zbudowane są w formie prostokątów, które układa się w miejscach nasłonecznionych. Idealne położenie paneli fotowoltaicznych to takie, gdzie cała powierzchnia panela jest w jak najdłuższym czasie wyeksponowana na promieniowanie słoneczne.

Montaż paneli, jaki kąt?

Przy montażu warto uwzględnić fakt, iż w różnych porach roku słońce pada pod innym kątem. W Polsce optymalne nachylenie paneli to kąt pomiędzy 30 a 40 stopni. Takie właśnie nachylenie ma większość dachów dwuspadowych. Nie warto psuć architektury budynku by dostosować kąt nachylenia dachu do paneli, bowiem spadek sprawności wcale nie jest zbyt duży przy innym kącie niż optymalny. Odchylenie nawet o kilkanaście stopni nie jest żadnym problemem. Wbrew obiegowej opinii można je montować także w pionie i zastępować panelami powierzchnie barierek balkonowych. Przy 90 stopniach dobre panele są w stanie odebrać ponad 70% całkowitej energii. Przy 60 stopniach sprawność takiego panelu w porównaniu z maksymalnym wyniesie 90 procent. Nie wiele osób zwraca uwagę na to, że panele ustawione pod większym kątem będą co prawda produkowały trochę mniej energii w lecie, ale za to zimą kiedy słońce jest najniżej nad horyzontem ich sprawność wzrośnie a często właśnie o tej porze roku zużywamy najwięcej energii. Nie jest prawdą, że panele działają tylko w dni słoneczne. Odbierają każdą cząstkę światła. Oczywiście im większe nasłonecznienie tym lepiej, ale nawet w pochmurne dni potrafią wyprodukować sporo energii.

Rodzaje paneli fotowoltaicznych:
  • monokrystaliczne – zbudowane z jednego kryształu krzemu, ich sprawność wynosi od 15 do 19 procent, najczęściej mają czarny kolor
    polikrystaliczne – zbudowane z wielu kryształów krzemu, mają mniejszą sprawność od monokrystalicznych i wynosi ona od 14 do 16 procent, cechują się mniejszym spadkiem mocy przy wzrostach temperatur, są najpopularniejszą formą paneli dostępnych na rynku
  • amorficzne – zbudowane z krzemu niewykrystalizowanego. Są najtańsze na rynku ale mają też najniższą sprawność i wynosi ona zaledwie 6 do 10 procent.
  • CdTe – zbudowane z półprzewodnika tellurku kadmu, charakteryzują się czerwonym kolorem, mają sprawność od 10 do 12 procent i są bardzo cienkie
  • CIGS – zbudowane z miedzi, indu, galu i selenu, równie cienkie jak panele CdTe, czasem o grubości zaledwie kilku milimetrów, mają standardowo sprawność na poziomie od 12 do 14 procent
Panel czyli wafel?

Firmy montujące panele poszczególne prostokąty określają mianem wafli. Nie zdziwcie się zatem, jeżeli otrzymacie pytanie ile wafli ma być ułożone na waszym dachu lub w ogrodzie.

No właśnie ile?

Wszystko zależy od tego czy chcecie traktować fotowoltaikę jako sposób na obniżenie rachunków czy też chcecie prawie w całości uniezależnić się od zewnętrznego prądu. Aby o tym zdecydować warto zapoznać się z modelami użytkowania energii elektrycznej. W Europie panuje model wspólnego pobierania energii zarówno z paneli jak i z zewnętrznego źródła. W Polsce program ten nazywa się Prosument. Jest to skrót od słów Konsument i Producent. Jesteśmy, więc równocześnie zarówno konsumentem jak i producentem. To znaczy, że nasza sieć wewnętrzna jest na stałe podpięta do zewnętrznej sieci. W momencie, kiedy produkujemy prądu za dużo, jest on odprowadzany na zewnątrz, jeżeli za mało pobieramy go z sieci zewnętrznej. Jeśli więc zużyjemy 5 tysięcy kWh prądu a wyprodukujemy np. 4 tysiące, zapłacimy jedynie za różnicę, czyli za tysiąc kilowatogodzin. Do tego doliczyć trzeba symboliczną opłatę za obsługę rozliczeń, która wynosi nie więcej niż kilka złotych w zależności od operatora, z którym mamy umowę na dostawę prądu. Klasyczny panel krzemowy polikrystaliczny a takie są w większości montowane ze względu na sprawność i cenę składa się z 60 lub 72 ogniw i ma średnie wymiary 1 metr na 1,7 w zależności od producenta. Taki jeden panel dobrze wyeksponowany na południe może wyprodukować rocznie około 250 kWh. Średnie zużycie dla domu jednorodzinnego to około 2 500 kWh do 3 500 Kwh. To oznacza, że takich paneli powinniśmy mieć kilkanaście by w całości zaspokajać zapotrzebowanie na prąd. Wiele zależy jednak od naszych przyzwyczajeń i skłonności do oszczędzania.

Ile pobierają różne odbiorniki prądu?
  • lodówka – około 300 kWh rocznie
  • komputer stacjonarny z ekranem – 120 kWh
  • czajnik – 80 kWh
  • TV – 60 kWh
  • oświetlenie energooszczędne 10 – 15 kWh
Zestaw fotowoltaiki, ile to kosztuje?

Pojedynczy panel to koszt około 700 złotych, przy 16 panelach, czyli optymalnej liczbie zapewniającej całkowite zapotrzebowanie na prąd dla zwracającej uwagę na energooszczędność rodziny to koszt 11 200 zł. Do tego dochodzi inwerter, bez którego instalacja nie będzie pracować. W zależności od producenta kosztuje od 3 do 5 tysięcy złotych. Inwerter jest konieczny, jest to bowiem urządzenie, które zamienia produkowany w panelach prąd stały, na prąd zmienny, taki jaki jest w naszych gniazdkach. Panele trzeba na czymś przymocować i podłączyć okablowaniem. Wraz z robocizną jest to rząd wielkości około 5 tysięcy złotych. Całość instalacji wyniesie więc mniej więcej 20 tysięcy złotych.

Jak długo musimy poczekać na zwrot z inwestycji?

Jeśli zużywamy rocznie 3 tysiące kWh to przy aktualnej cenie 0,6 zł za 1 kWh, nasze roczne wydatki za prąd wyniosą 1800 zł. Okres zwrotu inwestycji to nieco ponad 11 lat. Pamiętajmy też, że ogniwa mają określoną żywotność. Szacuje się, że po około 12 latach sprawność systemu wyniesie 90 procent, po 25 latach 80 procent. To znaczy, że następne kilkanaście lat po zwrocie inwestycji możemy cieszyć darmowym prądem. W sprzedaży jest teraz coraz więcej coraz tańszych ogniw, ostatnio na rynek wprowadzono mini instalacje wspomagające odzyskiwanie prądu. Kompletna instalacja składająca się z dwóch paneli wraz z inwerterem, dokumentacją do elektrowni i systemami mocującymi kosztuje niewiele ponad 3 tysiące złotych.

Fotowoltaika – fakty i mity
  • w Polsce jest za zimno i zbyt mało światła – to nieprawda, w leżących na podobnej wysokości geograficznej Niemczech czy Austrii panele są bardzo powszechne. Czynnikiem ograniczającym jest raczej konieczność jednorazowego dużego wydatku, który zwraca się dopiero po kilku lub kilkunastu latach, dlatego w niektórych gminach stosowane są systemy dopłat do instalacji fotowoltaicznych. Takie programy będą coraz bardziej powszechne, choćby z powodu zagrożenia smogiem i zaleceniami dotyczącymi ochrony środowiska,
  • panele pracują tylko wtedy kiedy świeci mocne słońce – kolejny fałsz, panele odbierają fotony a nie promienie słoneczne, pracują więc także wtedy kiedy jest ono za chmurami lub jest mniej intensywne. Co więcej optymalna temperatura dla paneli to nie więcej niż 25 stopni (dotyczy paneli krzemowych). Powyżej tej temperatury obserwowany jest spadek mocy,
  • panele muszą być ułożone centralnie na południe pod kątem 30 stopni – nie muszą, wtedy jednak pracują z mniejszą sprawnością. Odchylenie o kilka stopni nie zrobi tu żadnej różnicy. Jeśli będziemy je montować np. na linii wschód – południe, spadek sprawności będzie najwyżej kilkunastoprocentowy,
  • jeśli damy dużo paneli to nie musimy podłączać się do elektrowni – musimy, jeśli tego nie zrobimy i chcemy się całkowicie uniezależnić od zewnętrznych źródeł zasilania powinniśmy zainstalować potężne akumulatory, które będą musiały cały czas gromadzić energię. W dzisiejszych relacjach cenowych jest to zupełnie nieopłacalne.