Instalacja fotowoltaiczna dla domu jednorodzinnego – najważniejsze wskazówki

Z tekstu dowiesz się:

• w jaki sposób obliczyć moc paneli fotowoltaicznych,
• jak wybrać instalację fotowoltaiczną i czy warto zainwestować w akumulatory do fotowoltaiki.

Od 2021 roku w Polsce zaczną obowiązywać surowsze przepisy dotyczące efektywności energetycznej budynków. Już teraz coraz częściej stawia się domy o mniejszym zapotrzebowaniu na ciepło. Ich ogrzewanie w dużym stopniu czerpie z energii odnawialnej – również energii słonecznej – co umożliwia instalacja fotowoltaiczna dla domu jednorodzinnego (inaczej nazywana instalacją PV).

Skutecznym sposobem wykorzystania energii odnawialnej w domu jest ekologiczny system z instalacją fotowoltaiczną i pompą ciepła. Prąd wytworzony przez panele fotowoltaiczne zasila wówczas pracę pompy, która ogrzewa pomieszczenia i wodę użytkową. Dzięki współpracy poszczególnych elementów systemu można otrzymać całkowicie ekologiczną energię cieplną, która gwarantuje wyraźne zmniejszenie rachunków za ciepło i prąd.

Zobacz też, jak zainstalować systemy fotowoltaiczne

Jak obliczyć moc paneli fotowoltaicznych?

Wybór odpowiedniej instalacji fotowoltaicznej sprowadza się w pierwszej kolejności do dokładnego określenia rocznego zużycia energii w budynku. Następnie należy dobrać liczbę paneli fotowoltaicznych dla zakładanej ilości uzyskanej energii elektrycznej. Oszacowanie produkcji energii jest możliwe przy użyciu profesjonalnych programów symulacyjnych, np. PV*SOL, lub metod wskaźnikowych. Podczas obliczania mocy paneli fotowoltaicznych należy uwzględnić lokalne warunki nasłonecznienia oraz sprawność wybranych paneli fotowoltaicznych.

Metody wskaźnikowe doboru mocy paneli fotowoltaicznych zakładają, że przy korzystnych warunkach zabudowy panel PV wytwarza 290-320 kWh energii rocznie. Są to wartości uzyskiwane przez panele o wysokiej wydajności, np. auroPOWER VPV P 305/2 M BWF. Cechują się one mocą nominalną powyżej 300 Wp (w tzw. warunkach nominalnych STC). Znając więc roczne zużycie energii elektrycznej w budynku, można oszacować wymaganą moc instalacji fotowoltaicznej. Zużycie energii typowe dla 4-osobowej rodziny mieszkającej w domu jednorodzinnym wynosi około 3000 kWh/rok (zwykle od 2000 do 4000 kWh/rok). Przyjmując, że panel PV może wytworzyć ok. 300 kWh/rok energii elektrycznej, uzyskuje się wymaganą liczbę 10 paneli o mocy 300 Wp każdy. Moc instalacji fotowoltaicznej wyniesie wtedy 3 kWp (kWp – kilowat peak, szczytowa wartość w warunkach nominalnych STC).

Jak zatem obliczyć moc paneli fotowoltaicznych? W uproszczeniu można przyjąć, że na każde 1000 kWh zużywanej rocznie energii jest wymagana moc instalacji PV równa 1 kWp (1000 Wp). W zależności od wydajności panelu będą to 3-4 sztuki o łącznej powierzchni od 5 do 6,6 m2. Tymczasem przeciętna powierzchnia brutto panelu wynosi zwykle 1,65 m2. Dlatego dla pełnego pokrycia rocznych potrzeb energii standardowego domu jednorodzinnego należy przewidzieć minimum 18-20 m2 nasłonecznionej powierzchni dachu. Jeżeli zużycie energii będzie wyższe ze względu na zastosowanie pompy ciepła do celów grzewczych, to wymagana powierzchnia dachu (i jednocześnie moc instalacji PV) może być 2-3 razy większa.

Odpowiedni dobór instalacji – fotowoltaika akumulatory

W instalacjach fotowoltaicznych, oprócz urządzeń odpowiedzialnych za wytworzenie prądu elektrycznego, opcjonalnie występują także akumulatory do fotowoltaiki, które pozwalają na gromadzenie i przechowywanie energii. Są one potrzebne w instalacjach off-grid (bez podłączenia do sieci elektroenergetycznej).

Drugi rodzaj akumulatorów fotowoltaiki jest związany z siecią elektroenergetyczną (w budynkach z podłączeniem do niej). Nie są one niezbędne, więc czy warto je kupić? Idealnie dobrana wielkość instalacji PV pozwoli na pełne zbilansowanie energii oddawanej i pobieranej z sieci elektroenergetycznej. Wynika to z ustawy o OZE, która przewiduje regułę rozliczeń energii oddawanej do sieci na zasadzie tzw. opustu. Ta część energii, która nie została zużyta w budynku, jest oddawana do sieci. Za każdą 1 kWh można w ciągu 12 miesięcy odebrać 0,8 kWh energii (w przypadku instalacji o mocy do 10 kWp). Pozostałe 0,2 kWh stanowi więc pewien rodzaj prowizji za używanie sieci jako akumulatora do paneli fotowoltaicznych.

Jest to korzystny sposób rozliczania – w takim wypadku dobór akumulatorów do instalacji fotowoltaicznej (sieciowych) jest niepotrzebny, dzięki czemu można uniknąć ich zakupu, który wiąże się z dużymi kosztami. Należy jednak pamiętać, że nieodebrana w ciągu 12 miesięcy nadwyżka energii przepada. Właśnie dlatego wybór akumulatorów do fotowoltaiki z przewymiarowaniem nie jest uzasadniony. Wiązałoby się to ze zwiększeniem kosztów inwestycji, podczas gdy roczne wykorzystanie energii pozostałoby na porównywalnym poziomie.

Małe instalacje fotowoltaiczne dla domów jednorodzinnych warto natomiast zastosować wtedy, gdy występują ograniczenia dla zabudowy paneli PV. W ich przypadku mniej korzystny, bo wyższy jednostkowy koszt inwestycji (zł/kWp) będzie rekompensowany wyższym poziomem tzw. autokonsumpcji. Oznacza to, że na miejscu wytworzy się mniejsza ilość energii, ale też mniejszy jej procent będzie musiał być oddany do sieci. To z kolei zmniejszy ilość energii pobieranej przez operatora sieci za korzystanie z niej jako z magazynu (0,2 kWh za każdą oddaną 1 kWh w instalacji PV o mocy do 10 kWp). Jak widać, nawet niewielka moc instalacji fotowoltaicznej może przynieść korzyści finansowe.

Ważną kwestią dla doboru wielkości instalacji PV pozostaje także spadek sprawności paneli. Tego zjawiska nie da się uniknąć, jednak w wysokiej klasy panelach fotowoltaicznych producent gwarantuje, że po 25 latach pracy ta sprawność obniży się maksymalnie do 80%. Zazwyczaj jest to deklaracja rocznego maksymalnego spadku sprawności, która wynosi wtedy ok. 0,7% na rok. Warto uwzględnić to jeszcze przed montażem, zwiększając nieco moc instalacji fotowoltaicznej i zarazem jej wielkość. To może zrekompensować spadek sprawności instalacji po pewnym czasie. Oczywiście należy tutaj sprawdzić możliwości przyłączenia większej mocy paneli PV do inwertera (falownika), a także zachowanie korzystnego efektu ekonomicznego inwestycji.

Poznaj rodzaje ogniw fotowoltaicznych i dowiedz się, jak wybrać ogniwa do swojego domu lub gospodarstwa.