Planowanie instalacji fotowoltaicznej – od czego zacząć?

Większa wrażliwość ludzi na ochronę środowiska oraz ciągle rosnące ceny prądu są dwiema głównymi przyczynami rosnącego zainteresowania odnawialnymi źródłami energii. W przypadku klientów indywidualnych najpopularniejszymi w ostatnim czasie są instalacje fotowoltaiczne. Profesjonalnie wykonana instalacja jest inwestycją na wiele lat – przynosi wiele korzyści zarówno dla inwestora, jak i środowiska. Poniżej zostaną krótko omówione najważniejsze aspekty planowania instalacji fotowoltaicznej na użytek gospodarstwa domowego. A więc... od czego zacząć?

Dopasowanie wielkości instalacji fotowoltaicznej

Planując instalację fotowoltaiczną, powinno się wziąć pod uwagę wiele istotnych czynników. W pierwszej kolejności na podstawie rocznego zapotrzebowania gospodarstwa domowego na energię elektryczną należy określić przybliżoną wielkość instalacji.

Trzeba przy tym pamiętać o zachowaniu odpowiedniego zapasu mocy – moduły fotowoltaiczne, ze względu na swoją specyfikację, wraz z upływem lat tracą pewną część pierwotnej wydajności. Większość producentów gwarantuje 90% wydajności swoich produktów przez pierwszych 10 lat pracy, kolejnym progiem jest gwarancja na 80% mocy po osiągnięciu 25 lat pracy.

Ciekawostką, o której nie wszyscy zdają sobie sprawę, jest fakt utraty od 1% do 3% mocy nominalnej modułów fotowoltaicznych już podczas pierwszych godzin pracy instalacji spowodowanej zjawiskiem LID (ang. Light Induced Degradation). Proces produkcji ogniw nigdy nie jest idealny i czasem między atomy krzemu wkradają się zanieczyszczenia tlenowe powodujące reakcje chemiczne nieznacznie obniżające wydajność modułów. Nie trzeba się jednak przejmować tym powszechnie występującym zjawiskiem, doświadczeni projektanci odpowiednio zawyżą moc instalacji fotowoltaicznej nad zapotrzebowanie na energię elektryczną podczas fazy wstępnego planowania tak, aby osiągnąć optymalne wyniki.

Wybór modułów fotowoltaicznych i rozplanowanie instalacji

Mając początkowe dane na temat wielkości instalacji, można następnie przejść do określenia typu i ilości modułów fotowoltaicznych oraz wstępnego rozmieszczenia instalacji na planowanej powierzchni dachowej. Projektant musi zdecydować, na których połaciach (południowej, zachodniej czy wschodniej) i w jaki sposób ustawić moduły tak, aby zapewnić optymalne warunki pracy.

Powinno się unikać montażu instalacji po stronie północnej, gdyż wpływa to na znaczne obniżenie produkcji energii. Modelowym ustawieniem paneli jest kierunek południowy, kąt montażu od 25° do 45°. Każde odchylenie od tych wartości wpływa na mniejszą wydajność instalacji, jednak w niektórych przypadkach jest to po prostu nieuniknione.

Jak dobrze rozplanować rozmieszczenie instalacji fotowoltaicznej?

Przy planowaniu rozmieszczenia dobrze wspomóc się dostępnymi oprogramowaniami (EasySolar, SolarEdge Designer, PVSOL), które pozwalają na szybkie i precyzyjne określenie występowania zacienień od elementów stałych (kominy, wykusze, drzewa) oraz wstępnie wyliczają wielkość rocznej produkcji energii na podstawie projektu.

W przypadku kiedy zacienienia są nieuniknione, dobrze jest zastosować optymalizatory mocy (SolarEdgde, TIGO). Optymalizatory wpływają bezpośrednio na parametry elektryczne modułów fotowoltaicznych (napięcie i prąd wyjściowy modułów PV), dzięki czemu w znaczny sposób podnoszą wydajność całej instalacji. Ich wadą jest zwiększenie ogólnych kosztów instalacji fotowoltaicznej, nie każdy może sobie na to pozwolić.

Dobór falownika do instalacji PV

Kolejnym krokiem przy planowaniu instalacji fotowoltaicznej jest dobór odpowiedniego falownika. Aby to zrobić, należy zacząć od wyjaśnienia kwestii związanych z faktyczną mocą naszej instalacji.

Moc nominalna instalacji fotowoltaicznej jest zazwyczaj podawana dla warunków STC (ang. Standard Test Conditions – natężenie promieniowania słonecznego 1000 W/m2, temperatura ogniw fotowoltaicznych modułu 25°C, spektrum promieniowania AM 1.5), które w polskich warunkach zdarzają się sporadycznie.

Lepszym wyznacznikiem faktycznej pracy modułów fotowoltaicznych są wartości podawane w warunkach NOCT (ang. Normal Operating Cell Temperature – 800W/m2, 20°C, AM 1.5, prędkość wiatru 1m/s).

Moc nominalna w warunkach STC jest o około 20-30% wyższa niż w przypadku mocy w warunkach NOCT. Biorąc to pod uwagę, powinno się dobrać falownik o wyższej mocy znamionowej niż ma projektowana przez nas instalacja fotowoltaiczna. Przyjmuje się, że idealnie dobrana moc falownika powinna być 1,0 – 1,2 razy większy niż moc planowanej instalacji. Jednak ze względu na to, że producenci falowników mają w swojej ofercie określony typoszereg mocy swoich produktów, nie zawsze jest możliwość idealnego dobrania mocy falownika pod moc instalacji. W takim przypadku możliwy jest dobór mocy falownika będący w zakresie 0,8 – 1,2 mocy instalacji.

W przypadku instalacji wschód – zachód dobrze jest przyjąć większy przelicznik mocy falownika do mocy instalacji (1,2 – 1,6). Wynika to z faktu, że w pierwszej połowie dnia oświetlona jest wschodnia połać dachu, w drugiej zachodnia i te dwa łańcuchy instalacji przez większą część dnia pracują praktycznie niezależnie od siebie. W instalacjach typu wschód – zachód można zauważyć bardziej równomierną produkcję energii w ciągu doby niż w przypadku typowej instalacji południowej.

Warto podkreślić, że każda instalacja jest inna i to projektant, na podstawie doświadczenia i wiedzy technicznej, określa optymalny dobór mocy falownika.

Przygotowanie schematu elektrycznego

Ostatnim etapem planowania jest przygotowanie schematu elektrycznego zawierającego wszystkie niezbędne zabezpieczenia instalacji fotowoltaicznej. Kwestię tę należy zostawić profesjonalnym inżynierom, którzy zapewnią największe bezpieczeństwo projektowanej instalacji fotowoltaicznej.

Proces planowania instalacji fotowoltaicznej – podsumowanie

Podsumowując, proces planowania instalacji fotowoltaicznej nie jest skomplikowany, wymaga jednak sporego doświadczenia. Decydując się na instalację fotowoltaiczną, sprawy techniczne najlepiej zostawić zawodowcom. Tak naprawdę dopiero wtedy można mieć pewność dobrze zaprojektowanej, a przede wszystkim bezpiecznej instalacji fotowoltaicznej.

Czytaj też: Jakie są uprawnienia do montażu fotowoltaiki?