Wykorzystaj dobrze promienie słoneczne! – Wszystko o fotowoltaice

Projekt domu energooszczędny a instalacje solarne

Projekt domu powinien być dostosowany do układu działki. Strefa sypialna powinna mieścić się we wschodniej stronie domu. Słońce rankiem zaglądające przez okno naszej sypialni z pewnością wprawi w świetny nastrój. Pokój dzienny z kolei jest miejscem, gdzie przebywamy zazwyczaj  w późniejszej porze, mógłby zatem mieścić się po zachodniej stronie domu.

Słońce w zenicie powinno z kolei gościć w pokojach młodzieżowych i dziecięcych. Dodatkowo w okresie zimowym światło swobodnie docierające do wnętrza domu podwyższa temperaturę w pomieszczeniach – tutaj dobrze jest zorientować się w wysokiej jakości oknach. Warto nie zapominać o omówionych zaleceniach podczas wybierania gotowego projektu domu.

Sejm uchwalił ustawę o OZE z korzystnymi zapisami

PROSUMENT – ogólnopolskie 40% dotacje do fotowoltaiki

Co to jest fotowoltaika?

Fotowoltaika jest dziedziną zajmującą się przetwarzaniem światła słonecznego bezpośrednio na energię elektryczną. Termin fotowoltaika pochodzi od greckiego słowa photos = światło oraz słowa volt = jednostka napięcia.

Dlaczego warto zainwestować w fotowoltaikę?

Elektrownie czy też farmy słoneczne (fotowoltaiczne) to nie tylko źródło czystej energii, ale także  źródło dochodu dla Inwestora. Istnieją dwie możliwości generowania zysku.

Chcesz zainwestować w fotowoltaikę? Interesuje cię przydomowa elektrownia słoneczna, system na konstrukcji nadążnej (tracker) czy może farma słoneczna?  Tworzenie elektrowni fotowoltaicznych podłączone do sieci (on-grid) oraz autonomiczne (off-grid) z bankiem akumulatorów to nie lada wyzwanie.

Martwisz się o stan środowiska naturalnego?

O efekt cieplarniany będący następstwem spalania paliw kopalnych i wzrostu emisji gazów cieplarnianych do atmosfery…
Zastanawiasz się, jak sprawić, żeby rachunki za prąd były chociaż o połowę niższe?
Chciałbyś mieć własne niezależne i niezawodne źródło energii elektrycznej?

Przy obecnym rozwoju techniki wszystkie te marzenia mogą się spełnić i już spełniają się w wielu krajach na świecie. Możliwe jest to dzięki fotowoltaice – dziedzinie, która zajmuje się przemianą światła słonecznego na energię elektryczną. Zastosowanie urządzeń zwanych modułami fotowoltaicznymi umożliwia pozyskiwanie darmowego prądu ze słońca.

Strona ta poświęcona jest fotowoltaice – technologii, która umożliwia przemianę światła słonecznego bezpośrednio na energię elektryczną.

Misją tej strony jest promocja fotowoltaiki, jak również dostarczanie aktualnych informacji na temat tej technologii i obalanie mitów na jej temat. Czytaj dalej

Wszystko na temat ogniw słonecznych

Fotowoltaika jest technologią umożliwiającą produkcję energii elektrycznej ze światła słonecznego. Proces przemiany światła słonecznego na energię elektryczną następuje w ogniwach fotowoltaicznych. Najbardziej popularne są ogniwa słoneczne krzemowe mono i multikrystaliczne.

 

Wykorzystaj dobrze promienie słoneczne!	Wykorzystaj dobrze promienie słoneczne!
Ogniwo fotowoltaiczne z krzemu monokrystalicznego	Ogniwo fotowoltaiczne z krzemu multikrystalicznego

Wykorzystaj dobrze promienie słoneczne!

Ogniwa fotowoltaiczne składają się z płytki z półprzewodnika posiadającej złącze P-N (positive – negative). W strukturze takiej występuje pole elektryczne (bariera potencjału). W chwili, gdy na ogniwo pada światło słoneczne powstaje para nośników o przeciwnych ładunkach elektrycznych, elektron – dziura, które zostają następnie rozdzielone przez pole elektryczne. Rozdzielenie ładunków powoduje, iż w ogniwie powstaje napięcie. Po podłączeniu obciążenia (urządzenia pobierającego energię) następuje przepływ prądu elektrycznego.

Schemat budowy ogniwa fotowoltaicznego:

1. Elektrody
2. Półprzewodnik typu N
3. Bariera potencjału
4. Półprzewodnik typu P

Sprawność ogniw fotowoltaicznych z krzemu monokrystalicznego kształtuje się obecnie na poziomie od 14% do 17%, a ogniw multikrystalicznych na poziomie od 13% do 16%. Na rynku występują również w niewielkiej ilości ogniwa monokrystaliczne o specjalnej konstrukcji o sprawności 20%. Niestety ze względu na małą skalę ich produkcji oraz duże koszty wytwarzania, są one znacznie droższe od klasycznych ogniw monokrystalicznych o sprawności 14-17%. Natomiast sprawność ogniw cienkowarstwowych znajduje się w przedziale 9-14%.

Wykorzystaj dobrze promienie słoneczne!

Ogniwa cienkowarstwowe

W ostatnich latach nastąpił bardzo gwałtowny rozwój ogniw i modułów cienkowarstwowych. Należą do nich moduły i ogniwa amorficzne (z krzemu amorficznego a-Si), tandemowe amorficzno-mikrokrystaliczne, tellurowo-kadmowe, CIS i CIGS. W technologiach tych cienka warstwa półprzewodnika napylana jest na warstwę szkła, dzięki temu zużycie materiału jest w przypadku ich produkcji znacznie niższe niż w przypadku modułów mono lub multikrystalicznych z ogniwami produkowanymi z płytek krzemowych. Moduły te charakteryzują się niższą ceną od modułów mono i multikrystalicznych, pracują w szerszym zakresie widma, nie reagują tak gwałtownym spadkiem sprawności na wzrost temperatury ogniwa jak moduły mono lub multikrystaliczne oraz są mniej wrażliwe na częściowe zacienienie.

Niestety charakteryzują się również mniejszą sprawnością, co oznacza iż system z modułów cienkowarstwowych o mocy 1 kW będzie zajmował więcej powierzchni niż system z modułów mono lub multikrystalicznych. Oznacza to również większe zużycie konstrukcji spodnich, okablowania oraz większe nakłady pracy związane z montażem. Dlatego zastosowanie modułów fotowoltaicznych tego typu ma ekonomiczne uzasadnienie w instalacjach o mocy 10 kW i powyżej.

Moduły fotowoltaiczne – moduły i ogniwa fotowoltaiczne, baterie słoneczne – budowa i zasada działania

Same ogniwa fotowoltaiczne są zbyt kruche i nieodporne na warunki zewnętrzne by możliwe było ich praktyczne wykorzystanie bez dalszego przetworzenia. Nie mogą one istnieć samodzielnie i dlatego łączy się je w większe jednostki funkcjonalne – moduły fotowoltaiczne. W języku potocznym funkcjonują również inne określenia – nie do końca poprawne – na moduł fotowoltaiczny. Na ogół są to: bateria słoneczna, baterie słoneczne, panel słoneczny, panele słoneczne, solary, kolektory fotowoltaiczne.

Moduł fotowoltaiczny definiowany jest jako urządzenie służące do przemiany światła słonecznego bezpośrednio na energię elektryczną. Składa się on z pasemek zlutowanych ze sobą ogniw słonecznych, które są zalaminowane, pokryte szybą i oprawione w aluminiowe ramy. Dostępne komercyjnie moduły fotowoltaiczne mają moc od 5W do 330W i mogą być dowolnie łączone w celu uzyskania rządanych parametrów. Moduły fotowoltaiczne są urządzeniami stałoprądowymi, generującymi napięcie pomiędzy 16 a 60Vdc (w zależności od modelu i producenta).

Możliwe rodzaje połączeń

• Szeregowe – powstaje na skutek połączenia (+) jednego modułu z (-) drugiego modułu; napięcia połączonych w ten sposób modułów sumują się.
• Równoległe – powstaje na skutek połączenia (+) jednego modułu z (+) drugiego modułu oraz (-) z (-); prądy połączonych w ten sposób modułów sumują się.

Moduły fotowoltaiczne mogą być łączone ze sobą w praktycznie dowolnej ilości.

Dane techniczne przykładowego modułu fotowoltaicznego:

Parametr	Jednostka	Wartość	Uwagi
Moc w punkcie mocy maksymalnej	Pmpp	255Wp	Maksymalna moc jaką moduł może wygenerować w najoptymalniejszych dla siebie warunkach
Napięcie w punkcie mocy maksymalnej	Vmpp	30,80 Vdc	Maksymalne napięcie jakie może osiągnąć moduł pod obciążeniem (przy podłączonym urządzeniu, które pobiera energię).
Napięcie rozwarcia	Voc	37,60 Vdc	Maksymalne napięcie jakie powstaje na module do którego nie są podłączone żadne urządzenia pobierające energię.
Prąd w punkcie mocy maksymalnej	Impp	8,28 A	Maksymalny prąd jaki może wyprodukować moduł w najoptymalniejszych dla siebie warunkach, pod obciążeniem.
Prąd zwarciowy	Isc	8,76 A	Maksymalny prąd jaki może wyprodukować moduł w najoptymalniejszych dla siebie warunkach, bez obciążenia.
Maksymalne napięcie pracy		1000 Vdc	Jest to wartość, określająca maksymalne napięcie łączonych ze sobą szeregowo modułów. Suma napięć wszystkich łączonych szeregowo modułów nie może przekroczyć tej wartości.

Wszyskie parametry modułów fotowoltaicznych podane są dla tzw. STC – Standard Test Conditions = Standardowe Warunki Badania:

• promieniowanie 1000 W/m²,
• temperatura ogniwa 25º C,
• AM 1,5 (AM = Air Mass = współczynnik grubości warstwy atmosfery, na równiku AM = 1, w Europie ok 1,5).

W praktyce tak idealne warunki praktycznie nie występują. Dlatego też wprowadzono drugi standard – NOCT – Nominal Operating Cell Temperature = Warunki Nominalnej Temperatury Pracy Ogniwa:

• promieniowanie 800W/m²,
• temperatura powietrza 20°C,
• prędkość wiatru 1 m/s.

Standard ten odzwierciedla w większym stopniu warunki w jakich faktycznie moduły fotowoltaiczne będą pracować oraz parametry jakie będą osiągać. Dlatego przy porównywaniu różnych modułów fotowoltaicznych bardziej istotnymi są parametry podawane przez producentów dla NOCT niż dla STC. W tabeli poniżej porównano dane techniczne przykładowego modułów fotoltaicznego dla STC i NOCT.

Parametr	Jednostka	Parametry dla STC	Parametry dla NOCT
Moc w punkcie mocy maksymalnej	Pmpp	255 Wp	187 Wp
Napięcie w punkcie mocy maksymalnej	Vmpp	30,80 Vdc	28,10 Vdc
Napięcie rozwarcia	Voc	37,60 Vdc	34,70 Vdc
Prąd w punkcie mocy maksymalnej	Impp	8,28 A	6,66 A
Prąd zwarciowy	Isc	8,76 A	7,09

Systemy fotowoltaiczne  – systemy fotowoltaiczne, systemy solarne, elektrownie i farmy słoneczne

System fotowoltaiczny, to instalacja, która wyposażona jest w odpowiednią grupę urządzeń umożliwiających wykorzystanie energii wyprodukowane w modułach fotowoltaicznych.

Rozróżniamy następujące rodzaje systemów fotowoltaicznych:

Systemy autonomiczne w których urządzenie zasilane jest bezpośrednio z modułów – energia wyprodukowana w modułach jest wykorzystywana do bezpośredniego zasilania urządzenia np. wentylatora.

Wykorzystaj dobrze promienie słoneczne!

Systemy autonomiczne na prąd stały DC-DC – energia wyprodukawana w modułach jest wykorzystana do ładowania akumulatora, z którego może być pobrana o każdej porze dnia i nocy. W systemie takim występuje regulator ładowania, który steruje procesem ładowania akumulatora, chroniąc go przed przeładowaniem lub zbyt głębokim rozładowaniem.

Wykorzystaj dobrze promienie słoneczne!

Systemy autonomiczne produkujące prąd przemienny 230V DC-AC – system bliźniaczo podobny do systemu autonomicznego na prąd stały, wyposażony dodatkowo w przetwornicę napięcia, która przetwarza prąd stały na prąd przemienny 230Vac.

Wykorzystaj dobrze promienie słoneczne!

Systemy autonomiczne – hybrydowe – system bliźniaczo podobny do systemu autonomicznego na prąd przemienny, wyposażony dodatkowo w generator prądotwórczy lub wiatrak, który służy do produkcji energii w okresach szczytowago zapotrzebowania.

Wykorzystaj dobrze promienie słoneczne!

Systemy podłączone do sieci – służą do komercyjnej produkcji energii elektrycznej, sprzedawanej do sieci publicznej. Wyposarzone są w specjalny falownik, który przemienia prąd stały na prąd przemienny i synchronizuje system z siecią. Pełni on również rolą zabezpieczenia w przypadku awarii sieci.

Wykorzystaj dobrze promienie słoneczne!

Ile miejsca zajmuje elektrownia słoneczna / system fotowoltaiczny

Ilość miejsca potrzebnego na montaż jest uzależniony od rodzaju modułów fotowoltaicznych jakie mają być wykorzystane oraz kąta nachylenia działki / dachu na którym mają być zamontowane. Przybliżone wartości podano w tabeli poniżej:

Wykorzystaj dobrze promienie słoneczne!	Wykorzystaj dobrze promienie słoneczne!	Wykorzystaj dobrze promienie słoneczne!
Moduł monokrystaliczny Zakres mocy: 275 – 290 Wp Wymiary: 1,65 m x 1,00 m Ilość na 100 kW: ok. 345 sztPowierzchnia potrzebna na 100 kW wg miejsca montażu na dachu skośnym: 570 m² na dachu płaskim: 1140 m² na gruncie: 1140 m²	Moduł multikrystaliczny Zakres mocy: 235 – 255 Wp Wymiary: 1,65 m x 1,00 m Ilość na 100 kW: ok. 400 sztPowierzchnia potrzebna na 100 kW wg miejsca montażu na dachu skośnym: 660 m² na dachu płaskim: 1320 m² na gruncie: 1320 m²	Moduł cienkowarstwowy Zakres mocy: 100 – 140 Wp Wymiary: 1,40 m x 1,00 m Ilość na 100 kW: ok. 770 sztPowierzchnia potrzebna na 100 kW wg miejsca montażu na dachu skośnym: 1078 m² na dachu płaskim: 2156 m² na gruncie: 2156 m²

Promieniowanie słoneczne – energia słoneczna, natężenie promieniowania, systemy fotowoltaiczne, elektrownie i farmy słoneczne

Wiele osób zadaje sobie pytanie, jakie są możliwości wykorzystania energii słonecznej w klimacie polskim. Często można spotkać się z opinią, że „w Polsce nie ma słońca.” Jest to oczywistym przekłamaniem, tym bardziej że PolskaJak będzie wyglądać Polska po podniesieniu się poziomu wody? Dodatek do NASA World Wind jest w stanie pokazać świat w... posiada jedne z najlepszych warunków do wykorzystywania energii słonecznej w naszej części Europy. Natężenie promieniowania słonecznego jest oczywiście różne w poszczególnych regionach kraju i waha się ono od 900 kWh/m2 do 1200 kWh/m2, co widać na mapce opracowanej na podstawie danych Instytutu Meteorologii i Gospodarki Wodnej.

Wykorzystaj dobrze promienie słoneczne!

Niemniej jednak w całej Polsce można z powodzeniem instalować mniejsze lub większe systemy fotowoltaiczne (elektrownie / farmy słoneczne) i wykorzystywać darmową i ogólnodostępną energię słoneczną.

Fakty i mity na temat modułów fotowoltaicznych PV, baterii słonecznych, ogniw i solarów

Mit: Na skutek przyjęcia „Poprawki Prosumenckiej” i wprowadzenia taryf gwarantowanych wzrośnie cena energii.

Fakt: Łączna moc mikroinstalacji, które będą mogły korzystać z taryf gwarantowanych wyniesie zgodnie z zapisami ustawy nie więcej jak 800 MW. Stanowi to około 1% energii zużywanej w Polsce. Różnica między średnią ceną energii na rynku hurtowym w ciągu dnia (0,2 zł / kWh) a ceną gwarantowaną (maksymalnie 0,75 zł / kWh) wyniesie maksymalnie 0,55 zł / kWh. Tak więc na każde 100 kWh zakupionych przez firmę sprzedającą energię elektryczną, 99 kWh będzie zakupione po cenie 0,2 zł (łączny koszt 19,8 zł), a1 kWh będzie zakupiony po cenie maksymalnie 0,75 zł. Łączny koszt 100 kWh wyniesie 20,55 zł, czyli o 0,55 zł więcej niż dotychczas. Jeżeli podzielimy to 0,55 zł / 100 kWh uzyskamy dodatkowy koszt w przeliczeniu na 1 kWh w wysokości 0,0055 zł / kWh, czyli około pół grosza. W przypadku gospodarstwa domowego zużywającego rocznie 3500 kWh energii mówimy więc o zwiększonym koszcie prądu wynoszącym 1,5 zł / mc.

Mit: Przepisy dotyczące taryf gwarantowanych dla mikroinstalacji o mocy do 10 kW są niezgodne z unijnymi przepisami dotyczącymi pomocy publicznej.

Fakt: Instalacje o mocy do 500 kW są całkowicie wyłączone spod unijnych przepisów ograniczających wysokość pomocy publicznej dla energetyki odnawialnej, o czym jasno jest mowa na stronie: http://europa.eu/rapid/press-release_MEMO-14-276_en.htm

„In addition, small installations that are below 3MW or 3 Generation Units (for wind) or 500kW (for other sources) are considered to have less potential to participate in the wholesale market and can continue to benefit from any form of aid including feed-in tariffs.”

Tak więc instalacje o mocy do 500 kW mogą korzystać z wszelkich form pomocy, w tym taryf gwarantowanych.

Mit: Posłowie ulegli lobby producentów paneli fotowoltaicznych.

Fakt: Łączna maksymalna moc instalacji fotowoltaicznych, które skorzystają z poprawki prosumenckiej nie może przekroczyć 800MW. Roczna produkcja modułów / paneli na całym świecie wynosi 39 GW. Biorąc pod uwagę ilość firm instalacyjnych w Polsce, zainstalowanie takiej ilości instalacji zajmie ok. 2-3 lat. Nikomu z dużych światowych graczy nie opłacałoby się angażować środków na działania, o które branża jest podejrzewana. Po prostu potencjalny roczny wolumen sprzedaży jest zbyt mały… Mimo wdrożenia ustawy o OZE PolskaJak będzie wyglądać Polska po podniesieniu się poziomu wody? Dodatek do NASA World Wind jest w stanie pokazać świat w... nadal pozostanie rynkiem marginalnym na światowej mapie fotowoltaiki.

Mit: Powstaną masowo instalacje realizowane przez pseudo prosumentów, którzy będą produkować więcej energii niż zużywają po to, by nadwyżki sprzedawać z zyskiem.

Fakt: Owszem, zapewne część rynku to będą tego typu instalacje. Z drugiej strony należy popatrzeć realnie o jakiej skali zjawiska może być mowa. Ustawowy limit ilości instalacji, mówi o 300 MW instalacji o mocy do 3 kW i 500 MW instalacji o mocy pomiędzy 3 a 10 kW. W przypadku instalacji o mocy do 3 kW nie może być mowy o jakichkolwiek działaniach tego typu, gdyż są one zbyt małe, by generować jakiekolwiek nadwyżki. Jeżeli chodzi o instalacje o mocy 3-10 kW to część z nich przypadnie na użytkowników, którzy po prostu zużywają dużo energii, gdyż prowadzą sklep, gospodarstwo rolne lub mają zainstalowaną pompę ciepła. Tak więc jedynie niewielka część instalacji o mocy 10 kW to mogą być realnie instalacje nastawione przede wszystkim na generowanie nadwyżek. Przy czym należałoby się zastanowić, czy wspieranie osób, które chcą być pionierami w dziedzinie nowej, czystej energetyki odnawialnej jest faktycznie takie złe i naganne. Różne grupy społeczne są w różny sposób wspierane przez resztę społeczeństwa. Często z branż, które od lat są deficytowe, nie wnoszą wiele do unowocześniania państwa i nie wpływają pozytywnie na skok cywilizacyjny. Wreszcie, osoby podnoszące tą krytykę, bez zająknięcia mówią o konieczności wspierania przez państwo energetyki jądrowej. Niezrozumiałe jest więc, dlaczego kontrowersyjne społecznie przedsięwzięcie realizowane przez jeden lub kilka koncernów może być wspierane, a przedsięwzięcie polegające na produkcji czystej energii, przez wielu obywateli nie…

Mit: Na poprawce prosumenckiej zarobią firmy, które będą wypożyczać lub leasingować moduły fotowoltaiczne właścicielom domów.

Fakt: Leasing czy wypożyczenie z opcją wykupu jest taką samą formą finansowania, jak kredyt bankowy czy też zakup ze środków własnych. Niezrozumiałe jest, dlaczego akurat w przypadku fotowoltaiki próbuje się doszukiwać czegoś negatywnego w fakcie, iż ktoś, kto nie ma środków własnych, będzie finansował inwestycję za pośrednictwem np. leasingu. W pewnym momencie inwestycję spłaci i przejmie instalację na własność. Firma leasingowa dostanie wynagrodzenie w postaci odsetek, jak w przypadku leasingu jakiegokolwiek innego urządzenia lub pojazdu. Zapewne powstaną firmy specjalizujące się w takich formach finansowania fotowoltaiki, ale będzie to raczej spowodowane koniecznością dopasowania się do specyfiki produktu niż działaniami spekulacyjnymi. Żadna firma nie będzie miała interesu w demontażu i odbiorze modułów po okresie wynajmu lub leasingu, więc instalacja pozostanie na budynku i pozostanie na dekady częścią krajowego systemu wytwarzania energii.

Mit: Poprawka prosumencka spowoduje, że ludzie masowo będą kupować najtańsze chińskie moduły i tylko chińscy producenci skorzystają na tym rozwiązaniu.

Fakt: Przyjęte stawki 0,65-0,75 zł / kWh są wystarczająco wysokie, aby inwestorzy nie musieli za wszelką cenę szukać produktów najtańszych (które charakteryzują się niższą jakością i krótszą żywotnością), by inwestycja miała szansę się zwrócić w przyzwoitym okresie czasu. Stąd też efekt będzie odwrotny od przedstawianego – inwestorzy będą raczej wybierać produkty lepszej jakości i częściej produkty produkcji europejskiej, niż w przypadku rozwiązań prawnych zakładających niższe stawki za sprzedaną energię.