Jak wynika z raportu „Rozwój Polskiego Rynku Fotowoltaicznego w latach 2010–2020”, w 2015 r. przyłączono 74 MWp nowych mocy. O opłacalności i dalszym rozwoju tych inwestycji w naszym kraju w dużej mierze zadecydują najnowsze zmiany prawne.
Kwestie produkcji prądu w systemach fotowoltaicznych (PV) reguluje m.in. nowelizacja Ustawy o prawie energetycznym oraz Ustawa o OZE. Zgodnie z zapisami prawa konsument energii elektrycznej może być jednocześnie jej producentem, czyli prosumentem. Korzyści z takiego rozwiązania to przede wszystkim zredukowanie wysokości rachunków za energię elektryczną, ale także wzrost wartości nieruchomości. Wsparciem takich inwestycji były m.in. programy prosumenckie czy Regionalne Programy Operacyjne.
Jak to działa?
Instalacje fotowoltaiczne mogą być autonomiczne (off-grid) lub połączone z zewnętrzną siecią energetyczną (on-grid). W pierwszym przypadku energia jest wytwarzana, magazynowana i wykorzystywana przez użytkownika instalacji fotowoltaicznej na własne potrzeby. W drugim natomiast wyprodukowana energia zużywana jest na potrzeby własne, a jej nadwyżka może być wprowadzona (sprzedana) do sieci elektroenergetycznej. Brakująca energia pobierana jest przez prosumenta z sieci zewnętrznej. Rozliczanie wytworzonej/pobranej energii odbywa się m.in. za pomocą inteligentnego licznika dwukierunkowego, zliczającego energię pobraną, ale i oddaną do sieci elektroenergetycznej.
Ustawa z dnia 20 lutego 2015 r. o odnawialnych źródłach energii precyzuje m.in. pojęcia mikroinstalacji i małej instalacji. Mała instalacja to instalacja odnawialnego źródła energii o łącznej mocy zainstalowanej elektrycznej większej niż 40 kW i nie większej niż 200 kW. Z kolei mikroinstalacja to instalacja odnawialnego źródła energii o łącznej mocy zainstalowanej elektrycznej nie większej niż 40 kW. W ubiegłym roku w mikroinstalacjach zgromadzono 28% skumulowanej mocy w instalacjach PV, a 72% przypadło na małe i duże instalacje.
Do działania całego systemu potrzeba kilku elementów, w tym:
• paneli fotowoltaicznych,
• systemu montażowego (dobranego do rodzaju dachu),
• okablowania,
• inwertera (falownika),
• zabezpieczeń DC i AC,
• licznika energii, który zlicza energię wysłaną do zakładu energetycznego oraz pobraną z sieci.
Panele fotowoltaiczne są złożone z pojedynczych ogniw, które z kolei składają się z warstw półprzewodnikowych p (positive) i n (negative). W złączu półprzewodnikowym p-n pod wpływem fotonów o energii większej niż szerokość tzw. przerwy energetycznej półprzewodnika, elektrony przemieszczają się do warstwy n, a dziury o ładunku dodatnim do obszaru p. Takie przemieszczenie ładunków elektrycznych powoduje pojawienie się różnicy potencjałów – napięcia elektrycznego. Mówi się więc o tzw. efekcie fotowoltaicznym, który polega na powstaniu siły elektromotorycznej pod wpływem promieniowania świetlnego.
Obecnie panele fotowoltaiczne dzielą się głównie na monokrystaliczne, polikrystaliczne i cienkowarstwowe. Panele monokrystaliczne wykonane są z monolitycznego kryształu krzemu, natomiast panele polikrystaliczne – ze sprasowanego bloku wykrystalizowanego krzemu. Panele cienkowarstwowe mogą być wykonane z krzemu amorficznego, z tellurku kadmu (CdTe) czy mieszaniny miedzi, indu, galu i selenu (CIGS). Mają mniejszą moc i są mniej efektywne. Oprócz tych dobrze już znanych rozwiązań wciąż pojawiają się nowe technologie i generacje ogniw, np. pozbawionych złącza p-n. Do tej pory nie udało się jednak stworzyć korzystniejszych rozwiązań.
Moc modułów wyraża się w watach mocy szczytowej (Wp), definiowanych jako moc dostarczana w warunkach standardowych. W przydomowych instalacjach stosuje się zwykle panele o mocy od 250 Wp do 300 Wp.
Sercem instalacji fotowoltaicznej jest inwerter, dzięki któremu prąd stały (DC) z ogniwa fotowoltaicznego zostaje przekształcony w prąd zmienny (AC), o parametrach elektrycznych odpowiadających sieci. Urządzenie to monitoruje i nadzoruje pracę całej instalacji fotowoltaicznej. Bardzo istotne jest, by prawidłowo dobrać ten element, czyli dopasować do siebie panele i inwerter. Wpływa to na efektywność i bezpieczeństwo całej inwestycji. Inwertery mogą być jednofazowe, dwufazowe lub trójfazowe. Mogą różnić się liczbą obsługiwanych trackerów (zestawy paneli o różnym ustawieniu względem pozycji słońca na niebie) oraz rodzajem pracy (transformatorowa lub beztransformatorowa). Niektóre umożliwiają np. podłączenie dwóch łańcuchów paneli położonych pod różnymi kątami i o różnych azymutach, dzięki czemu można liczyć na maksymalny uzysk mocy bez konieczności instalowania dwóch oddzielnych inwerterów. Ważne, by napięcie MPPT (Max Power Point Tracking) było w zakresie regulacji MPPT inwertera. Istotne jest także maksymalne dopuszczalne napięcie, jakie może być w instalacji, powyżej którego inwerter może ulec uszkodzeniu. Moc inwertera po stronie prądu stałego powinna stanowić ok. 80–95% łącznej mocy znamionowej instalacji paneli fotowoltaicznych.
Projektowanie instalacji
Decyzja o zainwestowaniu w instalację paneli fotowoltaicznych powinna być poprzedzona analizą rocznego bądź miesięcznego zużycia energii w kWh w danym obiekcie, a także sprawdzeniem wymiarów połaci dachowej na stronie najbardziej wysuniętej na południe. Ważny jest także stan dachu i rodzaj jego pokrycia. Najlepszy do takich inwestycji jest dach o prostej budowie i dużej powierzchni połaci, zwróconej w kierunku południowym. Dużym problemem może być zacienienie przez inne budynki, drzewa, słupy, kominy czy maszty anten. Wydajność takich instalacji zależy od lokalizacji, azymutu i kąta ustawienia paneli. Projekt rozmieszczenia układu paneli powinien być więc oparty na dokładnej analizie stanu i parametrów technicznych dachu budynku. Zanim przystąpi się do tworzenia projektu, sprawdza się również instalację elektryczną, w tym możliwości podłączenia inwertera.
W przypadku paneli o mocy 1 kWp instalacja skierowana na południe wytworzy ok. 900–1100 kWh w ciągu roku. Szacuje się więc, że w przypadku domu jednorodzinnego optymalna instalacja powinna mieć ok. 3 kW zainstalowanej mocy (12 paneli fotowoltaicznych o mocy 250 W – ok. 20 m2 połaci dachu).
Wiele firm zajmujących się sprzedażą i montażem takich systemów oferuje tzw. kalkulatory opłacalności i tworzy wizualizacje projektowanych instalacji.
Rozliczanie z siecią
Zanim podejmie się decyzję o inwestycji w fotowoltaikę, warto przeanalizować warunki współpracy z siecią. W tym temacie wiele może się zmienić w najbliższym czasie w związku z niedawno złożonym projektem nowelizacji Ustawy o odnawialnych źródłach energii (OZE). Wątpliwości budzi zwłaszcza system rozliczenia się z siecią energetyczną. Zgodnie z najnowszymi ustaleniami, działalność prosumentów ma nie być nakierowana na osiąganie zysków, a jedynie na zaspokajanie własnych potrzeb energetycznych. Jest to bardzo istotna zmiana. Prosument będzie mógł rozliczyć ilość energii elektrycznej wprowadzonej wobec ilości energii elektrycznej pobranej z tej sieci w formie „opustu”. Zgodnie z projektem nowelizacji ustawy o OZE z 5 maja 2016 r. współczynnik rozliczania miał wynosić:
• 1 do 0,7 – w przypadku energii elektrycznej wytworzonej w mikroinstalacji o łącznej mocy zainstalowanej elektrycznej nie większej niż 7 kW;
• 1 do 0,5 – w przypadku energii elektrycznej wytworzonej w mikroinstalacji o łącznej mocy zainstalowanej elektrycznej większej niż 7 kW;
• 1 do 0,35 – w przypadku energii elektrycznej wytworzonej w mikroinstalacji, dla której prosument korzystał ze wsparcia ze środków publicznych na zakup lub instalację mikroinstalacji lub jej części.
Z kolei na posiedzeniu sejmowym Komisji ds. Energii i Skarbu Państwa z 24 maja 2016 r. zgłoszono wprowadzenia jednego współczynnika – 1 do 0,7.
Zastąpiono tym samym mechanizm taryf gwarantowanych dla najmniejszych producentów energii rabatem na kupowaną z sieci energię za każdą kilowatogodzinę energii wprowadzonej do sieci. Obecna wersja ustawy o OZE dawałaby od 1 lipca 2016 r. prawo sprzedaży nadwyżek energii po gwarantowanych taryfach prosumentom posiadającym najmniejsze instalacje o mocy do 10 kW. Rezygnacja z taryf gwarantowanych może być więc dużym ciosem, zwłaszcza że ten system wsparcia miał w dużej mierze zwracać koszty inwestycji. Zdaniem części komentatorów takie zmiany mogą znacznie spowolnić tempo rozwoju fotowoltaiki w Polsce. O tym, jak będzie naprawdę, zadecydują w dużej mierze ostateczny zapis uchwały dotyczący formy rozliczania, decyzje dotyczące systemów wsparcia, a także rozwój cen na rynku modułów fotowoltaicznych.
Autor: Anna Wrona
Tekst pochodzi z nr 2/2016 magazynu „Inteligentny Budynek”. Jeśli Cię zainteresował, ZAREJESTRUJ SIĘ w naszym serwisie, a uzyskasz dostęp do darmowej prenumeraty w formie drukowanej i/lub elektronicznej.