Fotowoltaika zyskuje na popularności jako sposób na obniżenie rachunków za prąd i zwiększenie niezależności energetycznej. Coraz więcej dachów w Polsce pokrywają panele fotowoltaiczne, które w cichy i ekologiczny sposób produkują czystą energię. Jednak dla wielu osób zasada ich działania wciąż pozostaje zagadką. Tymczasem wiedza, jak energia słoneczna zamienia się w prąd zasilający nasz dom, jest podstawą do podjęcia świadomej decyzji o inwestycji. To wiedza, która pozwala docenić technologię i lepiej zaplanować całe przedsięwzięcie.
Czym jest fotowoltaika i na jakiej zasadzie działa?
Fotowoltaika to technologia konwersji energii słonecznej na energię elektryczną oparta na zjawisku fotowoltaicznym zachodzącym w materiałach półprzewodnikowych. Mówiąc prościej, to dziedzina nauki i techniki zajmująca się produkcją prądu elektrycznego bezpośrednio ze światła. Jej rola w transformacji energetycznej jest fundamentalna, ponieważ pozwala na wytwarzanie energii w sposób zdecentralizowany i przyjazny dla środowiska naturalnego.
Dla świadomych konsumentów i inwestorów zrozumienie podstawowych zasad jest niezwykle istotne. Umożliwia to nie tylko podjęcie przemyślanej decyzji, ale także efektywne korzystanie z własnej mikroelektrowni. Ogólna koncepcja jest prosta: światło słoneczne pada na panel, a ten generuje prąd. Zrozumienie tej fundamentalnej zasady jest pierwszym krokiem dla klientów – zarówno profesjonalistów, jak i indywidualnych – poszukujących artykułów elektrycznych na ElektrykNet. Pomaga im to lepiej wybrać odpowiednie produkty z naszego szerokiego asortymentu.
Wiedza, jak energia słoneczna staje się prądem, to podstawa, ale aby ten prąd zasilił nasz dom czy oddał nadwyżkę do sieci, musimy zajrzeć głębiej – do samego serca procesu, gdzie światło spotyka półprzewodniki i dzieje się magia zamiany fotonów w elektrony, a następnie do zasadniczej konwersji, która sprawia, że energia z dachu jest zgodna z tą w naszych gniazdkach.
Na czym polega zjawisko fotowoltaiczne i jak promieniowanie słoneczne zamieniane jest na energię elektryczną?
Zjawisko fotowoltaiczne polega na tym, że fotony światła słonecznego wybijają elektrony w materiale półprzewodnikowym (np. krzemie), tworząc przepływ prądu elektrycznego dzięki wewnętrznemu polu elektrycznemu (złącze p-n). Proces ten, znany również jako efekt fotowoltaiczny, zachodzi na poziomie atomowym. Foton, czyli cząstka światła, uderza w atom krzemu, przekazując mu swoją energię. Można to porównać do swoistego „kopnięcia”, które wybija elektron z jego orbity, czyniąc go swobodnym nośnikiem ładunku.
Aby ten ruch elektronów stał się ukierunkowanym przepływem, czyli prądem, ogniwa fotowoltaiczne mają specjalną budowę. Składają się z dwóch warstw krzemu z domieszkami, tworząc tak zwane złącze p-n. To złącze generuje wewnętrzne pole elektryczne, które działa jak jednokierunkowa brama – rozdziela uwolnione elektrony i dziury (miejsca po elektronach), zmuszając elektrony do przepływu w jednym kierunku. Właśnie ten uporządkowany ruch jest prądem stałym (DC). Głębsze zrozumienie tego mikroskopijnego procesu pozwala docenić zaawansowaną technologię stojącą za panelami fotowoltaicznymi dostępnymi w naszym szerokim asortymencie artykułów elektrycznych na ElektrykNet, co wyróżnia nasze podejście jako firmy z ponad 30-letnim doświadczeniem.
Gdy już wiemy, jak słońce wprawia elektrony w ruch wewnątrz panelu, naturalnie pojawia się pytanie: jaki rodzaj prądu powstaje i dlaczego potrzebujemy dodatkowych urządzeń, by energia z dachu trafiła do naszych domowych gniazdek?
Czym jest prąd stały i prąd przemienny w kontekście działania fotowoltaiki?
Panele fotowoltaiczne generują prąd stały (DC), charakteryzujący się stałym kierunkiem przepływu ładunków, podczas gdy publiczna sieć energetyczna i większość urządzeń domowych działają na prądzie przemiennym (AC), który cyklicznie zmienia kierunek, co wymusza konieczność konwersji przez falownik. Prąd stały to taki, który znamy na przykład z baterii czy akumulatorów samochodowych – elektrony płyną w nim niezmiennie w jedną stronę.
Zupełnie inaczej działa prąd przemienny (zwany również zmiennym), który znajdziemy w domowych gniazdkach. Jego kierunek i natężenie zmieniają się cyklicznie, w Europie z częstotliwością 50 razy na sekundę (50 Hz). Jego główną zaletą jest łatwość transformacji napięcia, co jest niezbędne do przesyłania energii na duże odległości. Z tego powodu sieci energetycznej używa się właśnie prądu AC. Ta różnica jest fundamentalna dla fotowoltaiki, ponieważ wyprodukowana energia w postaci prądu stałego musi zostać zamieniona na prąd przemienny. Do tego celu służy falownik (inwerter). W ElektrykNet dostarczamy szeroki asortyment artykułów elektrycznych niezbędnych do pracy z obiema formami prądu, w tym decydujące falowniki.
Skoro wiemy, że panele produkują prąd stały, a domy potrzebują przemiennego, staje się oczywiste, że fotowoltaika to nie tylko panele. To cały ekosystem precyzyjnie dobranych elementów, które współpracują, aby czysta energia bezpiecznie i efektywnie dotarła tam, gdzie jest potrzebna – od dachu aż po gniazdko.
Z jakich elementów składa się instalacja fotowoltaiczna i jakie są ich funkcje?
Instalacja fotowoltaiczna składa się z paneli (konwersja światła na DC), falownika (konwersja DC na AC i zarządzanie systemem), licznika dwukierunkowego (pomiar przepływu energii) oraz systemu zabezpieczeń (ochrona przed zagrożeniami elektrycznymi). Każdy z tych elementów pełni zasadniczą rolę i jest niezbędny do prawidłowego oraz bezpiecznego działania całej elektrowni słonecznej.
Skład instalacji można porównać do naczyń połączonych – brak jednego komponentu lub jego awaria uniemożliwia funkcjonowanie reszty. Panele słoneczne są źródłem energii, falownik jest jej przetwornikiem i mózgiem operacji, licznik to narzędzie do rozliczeń, a zabezpieczenia stanowią polisę ubezpieczeniową dla sprzętu i domowników. W dalszej części artykułu omówimy szczegółowo każdy z tych komponentów.
Zacznijmy od pierwszoplanowego, najbardziej widocznego elementu każdej instalacji – samych paneli, tych magicznych płytek, które jako pierwsze „łapią” promienie słoneczne i rozpoczynają całą podróż energii.
Jak działają panele fotowoltaiczne i jakie są ich rodzaje?
Panele fotowoltaiczne, czyli moduły składające się z połączonych ogniw krzemowych, absorbują światło słoneczne i generują prąd stały, a ich głównymi rodzajami są panele monokrystaliczne i polikrystaliczne, różniące się strukturą i wydajnością. Każdy panel, często określany jako moduł fotowoltaiczny, to w rzeczywistości starannie zmontowana konstrukcja. Jej sercem są pojedyncze ogniwa fotowoltaiczne, które połączone są szeregowo i równolegle, aby uzyskać odpowiednie napięcie i natężenie prądu.
Budowa typowego panelu obejmuje kilka warstw:
- szyba hartowana – chroni przed uszkodzeniami mechanicznymi i warunkami atmosferycznymi
- folia EVA – hermetycznie laminuje ogniwa, zabezpieczając je przed wilgocią,
- ogniwa fotowoltaiczne – właściwe elementy produkujące prąd,
- folia tylna (backsheet) – izoluje i chroni tył panelu,
- aluminiowa rama – zapewnia sztywność konstrukcji i ułatwia montaż,
- puszka przyłączeniowa – z niej wyprowadzone są przewody do połączenia z resztą instalacji.
Moc panelu podawana jest w watopikach (Wp) i określa jego wydajność w standardowych warunkach testowych (STC). W szerokim asortymencie ElektrykNet dostępne są różnorodne artykuły elektryczne, w tym panele PV wiodących producentów, co pozwala klientom (profesjonalistom i indywidualnym) wybierać produkty o parametrach najlepiej dopasowanych do ich potrzeb, korzystając z naszej platformy sprzedaży online.
Monokrystaliczne, polikrystaliczne... wybór paneli to jeden krok, ale prawdziwe różnice w ich charakterystyce i wydajności kryją się w szczegółach budowy ogniwa.
Czym różnią się panele monokrystaliczne od paneli polikrystalicznych?
Panele monokrystaliczne, wycinane z jednego kryształu, cechuje wyższa sprawność (18-22%), jednolity czarny wygląd i wyższa cena, natomiast polikrystaliczne, złożone z wielu kryształów, mają niższą sprawność (14-18%), niebieski, marmurkowy wygląd i są tańsze, choć rynek wyraźnie faworyzuje panele monokrystaliczne ze względu na wydajność i estetykę. Różnice te wynikają bezpośrednio z technologii produkcji.
|
Cecha
|
Panele monokrystaliczne
|
Panele polikrystaliczne
|
|
Struktura krzemu
|
Pojedynczy, uporządkowany kryształ
|
Wiele małych, złączonych kryształów
|
|
Wygląd
|
Jednolity, czarny kolor, ścięte rogi ogniw
|
Niebieski, „marmurkowy” wzór, kwadratowe ogniwa
|
|
Sprawność
|
18-22%
|
14-18%
|
|
Wymagana powierzchnia
|
Mniejsza dla tej samej mocy
|
Większa dla tej samej mocy
|
|
Cena
|
Wyższa
|
Niższa
|
|
Tolerancja na temperaturę
|
Lepsza (mniejszy spadek sprawności)
|
Gorsza (większy spadek sprawności)
|
Dane rynkowe jednoznacznie wskazują, że obecnie dominują moduły monokrystaliczne. W 2021 roku stanowiły one aż 98% rynku prosumenckiego w Polsce. Wybór odpowiedniego typu zależy od kompromisu między wydajnością, estetyką a budżetem.
Panele łapią słońce i produkują prąd stały, ale kto zajmuje się tą magiczną konwersją na prąd zmienny, synchronizacją z siecią i inteligentnym zarządzaniem energią w całym systemie? Tu wkracza jedno z najważniejszych urządzeń w instalacji.
Jaką rolę odgrywa falownik, licznik dwukierunkowy i skrzynki przyłączeniowe?
Falownik (inwerter) jest głównym elementem instalacji fotowoltaicznej, konwertującym prąd stały z paneli na prąd przemienny zgodny z siecią, monitorującym system i zapewniającym bezpieczeństwo (MPPT, anti-islanding); licznik dwukierunkowy precyzyjnie mierzy przepływ energii do i z sieci dla potrzeb rozliczeń; a skrzynki przyłączeniowe i zabezpieczenia (np. ograniczniki przepięć, rozłączniki) chronią cały system i użytkowników przed zagrożeniami elektrycznymi.
- Falownik (inwerter) fotowoltaiczny – to mózg całej operacji, który oprócz podstawowej konwersji prądu DC na AC, pełni on zaawansowane funkcje:
- MPPT (Maximum Power Point Tracking) – stale wyszukuje optymalny punkt pracy paneli, aby zmaksymalizować uzysk energii,
- monitoring – umożliwia zdalny dostęp do danych o produkcji i pracy systemu przez aplikację,
- zarządzanie i bezpieczeństwo – synchronizuje się z sieci elektrycznej i posiada funkcję anti-islanding, która odłącza instalację w razie awarii sieci.
- Licznik dwukierunkowy – jest niezbędny w systemach on-grid. Dokładnie mierzy, ile energii zostało pobrane z sieci, a ile do niej oddane, co stanowi podstawę do rozliczeń z dostawcą prądu.
- Skrzynki przyłączeniowe i zabezpieczenia – to strażnicy bezpieczeństwa instalacji. Osobne skrzynki po stronie DC (prądu stałego) i AC (prądu przemiennego) zawierają m.in. ograniczniki przepięć, wyłączniki nadprądowe i rozłączniki, chroniąc przed skutkami wyładowań atmosferycznych i zwarć.
Kiedy już mamy wszystkie decydujące elementy instalacji – panele, falownik, licznik i zabezpieczenia – naturalnie pojawia się pytanie: jak dużą moc powinna mieć nasza elektrownia słoneczna, aby sprostać zapotrzebowaniu domu i co wziąć pod uwagę, aby nie przewymiarować ani nie niedowymiarować systemu?
Jak dobrać moc instalacji fotowoltaicznej do potrzeb gospodarstwa domowego?
Prawidłowe zwymiarowanie mocy instalacji fotowoltaicznej wymaga dokładnej analizy rocznego zużycia energii elektrycznej z rachunków oraz uwzględnienia przyszłych, planowanych inwestycji zwiększających zapotrzebowanie, a także lokalnych czynników wpływających na rzeczywistą produkcję. Zbyt mała instalacja nie pokryje zapotrzebowania, a zbyt duża wygeneruje straty finansowe, zwłaszcza w systemie net-billing.
Proces, jak dobrać moc instalacji fotowoltaicznej, opiera się na dwóch głównych etapach. Pierwszy to analiza obecnego i przyszłego zużycia energii. Drugi to uwzględnienie czynników, które wpłyną na to, ile energii jest w stanie wyprodukować własna instalacja fotowoltaiczna.
Obliczenie, ile energii zużywamy, to podstawa, ale sama liczba kilowatogodzin na fakturze to tylko część układanki. Równie istotne jest zrozumienie, jak na faktyczną produkcję energii wpływają lokalne warunki i nasze przyszłe plany.
Jak obliczyć roczne zużycie prądu i zapotrzebowanie na energię?
Aby obliczyć roczne zużycie prądu, należy zsumować wartości kWh z rachunków za ostatnie 12 miesięcy, a zapotrzebowanie na energię poszerzyć o szacunki dotyczące planowanego wzrostu konsumpcji wynikającego z nowych urządzeń (np. pompa ciepła, samochód elektryczny, klimatyzacja). Analiza historycznych danych to najlepszy punkt wyjścia. Wystarczy sprawdzić faktury od dostawcy energii i zsumować zużycie prądu z całego roku.
Jednak dom, który dziś zużywa 4000 kWh rocznie, po montażu klimatyzacji czy zakupie auta elektrycznego może potrzebować znacznie więcej energii. Dlatego tak istotne jest, aby przewidzieć przyszłe inwestycje. Do najczęstszych urządzeń, które znacznie zwiększają zapotrzebowanie, należą:
- pompa ciepła – od 2000 do 6000 kWh/rok,
- samochód elektryczny – ok. 2000-3000 kWh/rok na 15 000 km,
- klimatyzacja – od 500 do 1500 kWh/rok,
-
Niedoszacowanie przyszłych potrzeb może prowadzić do konieczności rozbudowy instalacji w przyszłości, co często jest kosztowniejsze niż wykonanie jej w odpowiednim rozmiarze od razu.
Kiedy już wiemy, ile energii potrzebujemy, musimy dowiedzieć się, ile energii instalacja faktycznie wyprodukuje. A na to wpływa wiele czynników, od kierunku naszego dachu po cienie rzucane przez okoliczne drzewa.
Jakie czynniki wpływają na to, ile energii jest w stanie wyprodukować własna instalacja fotowoltaiczna?
Na rzeczywistą roczną produkcję energii z instalacji fotowoltaicznej wpływają zasadnicze czynniki takie jak lokalizacja geograficzna (nasłonecznienie), orientacja i kąt nachylenia paneli, wszelkie zacienienia, temperatura otoczenia oraz nieuniknione straty systemowe. To, ile energii jest w stanie wyprodukować system, rzadko jest równe jego mocy nominalnej pomnożonej przez teoretyczny czas pracy.
Jakie są główne czynniki wpływające na produkcję energii przez fotowoltaikę?
- Nasłonecznienie – Polska nie jest jednolita pod tym względem. Południowo-wschodnia część kraju ma wyższe nasłonecznienie niż północno-zachodnia.
- Orientacja i kąt nachylenia – optymalne jest skierowanie paneli na południe pod kątem 35-38 stopni. Orientacje wschodnio-zachodnie również są efektywne, choć generują nieco mniej energii.
- Zacienienie – to jeden z największych wrogów fotowoltaiki. Nawet niewielki cień rzucany przez komin, drzewo czy sąsiedni budynek może znacząco obniżyć produkcję całej instalacji.
- Temperatura – paradoksalnie, panele działają wydajniej w niższych temperaturach. Wysokie letnie temperatury obniżają ich sprawność.
- Straty systemowe – wynikają z rezystancji okablowania, sprawności falownika i naturalnej degradacji paneli z czasem.
W polskich warunkach przyjmuje się, że instalacja o mocy 1 kWp jest w stanie wyprodukować rocznie około 950-1050 kWh energii. Precyzyjna ocena tych czynników jest niezbędna do optymalnego projektu.
Wiemy już, jak dobrać moc i co wpływa na produkcję, ale jak zachowuje się fotowoltaika, gdy słońce świeci słabiej, chowa się za chmurami, albo gdy zapada zmrok lub przychodzi zima? Czas przyjrzeć się jej działaniu w zmiennych warunkach.
Jak działa fotowoltaika w różnych warunkach i o różnych porach?
Produkcja energii z instalacji fotowoltaicznej jest ściśle związana z dostępnością światła słonecznego, co oznacza, że jest ona znacznie niższa w dni pochmurne i zimą, a zerowa w nocy. Zmienność produkcji w cyklu dobowym i rocznym to naturalna cecha tej technologii. Działa fotowoltaika najefektywniej w słoneczne dni, w godzinach okołopołudniowych, kiedy natężenie promieniowania jest największe.
Zrozumienie tej zmienności jest priorytetowe dla efektywnego wykorzystania własnej energii. W okresach nadprodukcji nadwyżki można magazynować (w sieci lub w akumulatorach), a w okresach niedoborów – czerpać zmagazynowaną energię.
Czy panele „widzą” słońce przez chmury? Jak duży jest spadek produkcji w typowy, szary dzień i czy promieniowanie rozproszone faktycznie ma znaczenie dla rocznego bilansu?
Czy fotowoltaika działa w pochmurne dni i jak wpływają na nią warunki atmosferyczne?
Fotowoltaika działa w dni pochmurne, przetwarzając promieniowanie rozproszone, jednak produkcja jest wtedy znacznie niższa (o 60-90% mniejsza niż w słoneczne dni), mimo że nowoczesne panele zachowują wysoką sprawność względną nawet przy niskim natężeniu światła. To jeden z najczęstszych mitów, że działają panele słoneczne tylko przy bezchmurnym niebie. W rzeczywistości do paneli dociera również promieniowanie rozproszone, które przenika przez chmury.
Oczywiście, warunków atmosferycznych nie da się oszukać – im grubsza warstwa chmur, tym mniej fotonów dociera do ogniw i produkcja spada. W typowy pochmurny dzień może ona wynosić zaledwie 10-40% mocy osiąganej w pełnym słońcu. Mimo to, ze względu na dużą liczbę dni z zachmurzeniem w Polsce, energia wyprodukowana z promieniowania rozproszonego stanowi istotny udział w rocznym bilansie energetycznym.
Skoro chmury znacznie redukują produkcję, łatwo się domyślić, że zima, z jej krótkimi dniami i niskim słońcem, stawia przed fotowoltaiką jeszcze większe wyzwania.
Jak działa fotowoltaika zimą, a jak w nocy?
Zimą produktywność instalacji fotowoltaicznej jest znacznie niższa z powodu krótszych dni, niższego kąta padania słońca, częstszego zachmurzenia i zalegającego śniegu, natomiast w nocy panele nie produkują energii wcale, ponieważ do działania potrzebują światła słonecznego (fotonów). To, jak działa fotowoltaika zimą, jest częstym źródłem pytań. W okresie od grudnia do lutego instalacja produkuje zaledwie 20-30% swojej rocznej energii.
Mimo tych ograniczeń, zima ma też pewną zaletę – niska temperatura pozytywnie wpływa na sprawność paneli. Dlatego w mroźny, słoneczny dzień produkcja może być zaskakująco wysoka. Największym problemem jest śnieg, który całkowicie blokuje dostęp światła do ogniw. W nocy produkcja energii jest zerowa. Gdy słońce zachodzi, działa instalacja fotowoltaiczna w trybie uśpienia, a dom zasilany jest z publicznej sieci energetycznej lub, w przypadku systemów z akumulatorami, z własnego magazynu energii.
Zmienność produkcji w ciągu doby i roku sprawia, że fotowoltaika może działać w różnych trybach – czerpiąc pełnymi garściami z dobrodziejstw sieci energetycznej, uniezależniając się od niej całkowicie, lub łącząc obie te możliwości w inteligentny sposób.
Jakie są rodzaje instalacji fotowoltaicznych i czym się różnią?
Instalacje fotowoltaiczne dzieli się głównie na systemy on-grid (podłączone do sieci), off-grid (autonomiczne, niezależne od sieci) oraz hybrydowe (podłączone do sieci, ale wyposażone w magazyn energii), które różnią się stopniem zależności od sieci publicznej, kosztami i funkcjonalnością. Wybór odpowiedniego rodzaju instalacji fotowoltaicznych zależy od indywidualnych potrzeb, lokalizacji i budżetu.
Każdy z tych systemów ma swoje specyficzne zastosowania, zalety i wady. Decyzja o wyborze jednego z nich powinna być poprzedzona dokładną analizą.
Najczęściej spotykanym i ekonomicznym rozwiązaniem jest system, który ściśle współpracuje z publiczną siecią energetyczną, wykorzystując ją jako bufor.
Jak działa fotowoltaika on-grid podłączona do sieci energetycznej?
Instalacja on-grid (sieciowa) jest stale połączona z publiczną siecią elektroenergetyczną, zużywa wyprodukowaną energię na bieżąco, nadwyżki wysyła do sieci (gdzie są rozliczane w systemie net-billing lub net-metering), a w razie potrzeby pobiera energię z sieci. To najpopularniejszy typ instalacji w Polsce. Jej działanie opiera się na prostym przepływie energii.
- Autokonsumpcja – energia produkowana przez panele jest w pierwszej kolejności zużywana przez urządzenia w domu.
- Nadwyżka – niewykorzystana energia jest automatycznie wysyłana do sieci publicznej.
- Pobór – gdy produkcja jest niewystarczająca (np. w nocy), dom pobiera energię z sieci.
Główną zaletą tego rozwiązania jest niższy koszt początkowy, ponieważ nie wymaga ono drogich akumulatorów. Wadą jest natomiast całkowita zależność od sieci – w przypadku awarii zasilania, instalacja również przestaje działać.
Co jednak, gdy dostęp do sieci jest utrudniony, niemożliwy, lub gdy priorytetem jest całkowita samowystarczalność? Wtedy z pomocą przychodzą systemy, które funkcjonują niezależnie od zewnętrznej infrastruktury.
Jak działa fotowoltaika off-grid bez podłączenia do sieci publicznej?
Instalacja off-grid (autonomiczna) działa całkowicie niezależnie od sieci publicznej, gromadząc energię z paneli w magazynie energii (akumulatorach) i zasilając odbiorniki bezpośrednio z tego magazynu lub paneli, bez możliwości wymiany energii z siecią. To system stworzony z myślą o pełnej samowystarczalności.
Model działania jest zamkniętą pętlą: panele produkują prąd, który przez regulator ładowania trafia do akumulatorów. Zgromadzona energia jest następnie zamieniana przez falownik off-grid na prąd przemienny i zasila domowe urządzenia. Tego typu systemy znajdują ich zastosowanie głównie w domkach letniskowych, kamperach i miejscach bez dostępu do sieci. Główną zaletą jest pełna niezależność, a wadą – znacznie wyższy koszt i złożoność.
A co, gdy chcemy połączyć wygodę połączenia z siecią z bezpieczeństwem i większą niezależnością, jaką daje własny magazyn energii? Odpowiedzią są systemy, które inteligentnie żonglują energią z trzech źródeł.
Jak działa instalacja fotowoltaiczna z magazynem energii?
Instalacja hybrydowa łączy zalety systemów on-grid i off-grid, będąc podłączoną do sieci, ale posiadając własny magazyn energii, którym zarządza falownik hybrydowy, priorytetyzując autokonsumpcję i ładowanie baterii przed wysyłką nadwyżek do sieci, a w razie awarii sieci umożliwiając zasilanie z magazynu. To najbardziej zaawansowane i elastyczne rozwiązanie.
Logika przepływu energii w systemie hybrydowym wygląda następująco.
- Energia z paneli zasila bieżące potrzeby domu.
- Nadwyżka energii ładuje akumulatory.
- Dopiero po naładowaniu akumulatorów, ewentualna pozostała nadwyżka jest wysyłana do sieci.
Główną korzyścią jest maksymalizacja autokonsumpcji, co jest niezwykle opłacalne w systemie net-billing, oraz możliwość zasilania awaryjnego. Wadą jest wyższy koszt początkowy. Systemy hybrydowe to przyszłość, a ElektrykNet aktywnie wspiera ten trend, oferując w swoim szerokim asortymencie zaawansowane artykuły elektryczne takie jak falowniki hybrydowe i system magazynowania energii.
Poruszyliśmy już kwestię działania instalacji on-grid podczas awarii sieci, ale to tak zasadniczy aspekt, że należy przyjrzeć mu się bliżej, rozwiewając wszelkie wątpliwości dotyczące mechanizmów bezpieczeństwa i możliwości korzystania z własnego prądu, gdy u sąsiadów gasną światła.
Czy fotowoltaika działa, gdy nie ma prądu w sieci?
Standardowa instalacja fotowoltaiczna typu on-grid nie działa podczas awarii sieci publicznej ze względu na wymagany mechanizm bezpieczeństwa (anti-islanding), ale systemy off-grid i wybrane systemy hybrydowe z funkcją zasilania awaryjnego mogą zapewniać zasilanie niezależnie od sieci. To jedna z najistotniejszych informacji dla każdego przyszłego prosumenta.
Wielu inwestorów zakłada, że posiadanie własnej elektrowni na dachu gwarantuje prąd w każdej sytuacji. Niestety, w przypadku najpopularniejszych instalacji on-grid jest inaczej. Przyczyna jest prosta: bezpieczeństwo. Mechanizm anti-islanding zapobiega wysyłaniu energii do wyłączonej sieci, co mogłoby stanowić śmiertelne zagrożenie dla pracowników naprawiających linię energetyczną.
Mechanizm odłączający instalację od sieci podczas awarii jest fundamentalny dla bezpieczeństwa, ale oznacza, że standardowy system on-grid nie zapewni nam prądu, gdy sieć padnie. Jak zatem różnią się pod tym względem poszczególne typy instalacji i czy istnieją sposoby, by mieć prąd z PV nawet bez sieci?
Jak działa fotowoltaika przy braku prądu w przypadku instalacji on-grid i off-grid?
W przypadku braku prądu w sieci, instalacja on-grid natychmiast się wyłącza w ramach ochrony anti-islanding, podczas gdy system off-grid kontynuuje pracę bez zakłóceń, czerpiąc energię z paneli lub magazynu. Ta różnica wynika z samej definicji obu systemów. System on-grid jest zintegrowany z siecią i musi się do niej dostosować. Jego falownik potrzebuje napięcia z sieci jako punktu odniesienia do synchronizacji. Gdy go brakuje, falownik się wyłącza. Oznacza to, że dom z instalacją on-grid jest tak samo pozbawiony prądu jak domy sąsiednie.
System off-grid jest z kolei całkowicie odizolowany. Nie jest podłączony do sieci publicznej, więc jej awarie go nie dotyczą. Dopóki jest słońce lub energia w akumulatorach, dom ma zasilanie.
Skoro standardowy on-grid milknie podczas awarii, naturalnie pojawia się pytanie: czy istnieje typ instalacji podłączonej do sieci, który jednak zapewni nam prąd, gdy zabraknie go u operatora?
W jakich sytuacjach fotowoltaika może działać, jak nie ma prądu z sieci elektroenergetycznej?
Fotowoltaika może dostarczać energię podczas braku prądu z sieci wyłącznie wtedy, gdy jest to system off-grid lub instalacja hybrydowa wyposażona w dedykowaną funkcję zasilania awaryjnego (backup), która po wykryciu awarii odłącza się od sieci i tworzy lokalną mikrosieć zasilaną z paneli i/lub magazynu energii. To właśnie funkcja backupu w falownikach hybrydowych jest odpowiedzią na potrzebę bezpieczeństwa energetycznego.
Gdy falownik wykryje zanik napięcia w sieci, automatycznie odłącza dom od zewnętrznej infrastruktury i zaczyna zasilać wybrane, najważniejsze obwody prądem z akumulatorów. Istnieją różne poziomy tej funkcji: od prostego zasilania jednego gniazdka, po zaawansowane systemy zdolne zasilać cały dom i jednocześnie ładować baterie z paneli słonecznych.
Potencjał fotowoltaiki wykracza poza standardowe systemy dachowe. Coraz częściej widzimy ją w bardziej specyficznych zastosowaniach, gdzie łączy się z innymi technologiami lub dostosowuje do nietypowych lokalizacji, tworząc nowe, efektywne synergie.
Jak działają specjalistyczne systemy, takie jak fotowoltaika z pompą ciepła czy na balkonie?
Fotowoltaika znajduje zastosowanie w systemach specjalistycznych, takich jak połączenie z pompą ciepła dla zasilania ogrzewania darmowym prądem, czy mikroinstalacje na balkonach i w kamperach zapewniające częściową lub pełną niezależność energetyczną w mniejszej skali. Elastyczność tej technologii pozwala na jej adaptację do bardzo różnych potrzeb i warunków.
Od zasilania energooszczędnych systemów grzewczych, przez miejskie rozwiązania dla mieszkańców bloków, po mobilne źródła energii dla podróżników – fotowoltaika udowadnia swoją wszechstronność.
Jedno z najbardziej naturalnych i opłacalnych połączeń w nowoczesnym, energooszczędnym domu to synergia słońca i urządzenia, które „pompuje” ciepło z otoczenia.
Jak działa pompa ciepła z fotowoltaiką i dlaczego to opłacalne połączenie?
Pompa ciepła, będąca energooszczędnym urządzeniem grzewczym zużywającym prąd, doskonale współpracuje z fotowoltaiką, która dostarcza darmową energię do jej zasilania, co drastycznie obniża koszty ogrzewania, maksymalizuje autokonsumpcję i pozwala „magazynować” energię w cieple. To duet idealny dla nowoczesnego budownictwa. Pompa ciepła pobiera ciepło z otoczenia (powietrza, gruntu, wody) i przy użyciu energii elektrycznej „przepompowuje” je do wnętrza budynku.
Synergia jest oczywista: instalacja fotowoltaiczna produkuje prąd, a pompa ciepła go zużywa do ogrzewania domu i przygotowania ciepłej wody użytkowej. Główne korzyści to:
- drastyczne obniżenie kosztów ogrzewania, które staje się niemal darmowe,
- maksymalizacja autokonsumpcji, czyli zużycia własnej energii, co jest nieodzowne w systemie net-billing,
- możliwość magazynowania energii w postaci ciepła (np. w buforze ciepła), co pozwala wykorzystać nadwyżki letniej produkcji do ogrzewania.
Nie każdy ma dom z dużym dachem. Czy mieszkańcy bloków też mogą korzystać z dobrodziejstw słońca, instalując panele na balkonie? A co z podróżnikami, którzy chcą być niezależni energetycznie na kempingu?
Jak działa fotowoltaika balkonowa i w kamperze?
Fotowoltaika balkonowa to mikroinstalacja plug & play (zazwyczaj 300-800W) podłączana do gniazdka, która zasila podstawowe urządzenia domowe i obniża rachunki, natomiast fotowoltaika w kamperze to autonomiczny system off-grid z panelami na dachu i akumulatorami, zapewniający niezależność energetyczną w podróży.
- Fotowoltaika balkonowa – to proste rozwiązanie dla mieszkańców budynków wielorodzinnych. Niewielki panel z mikroinwerterem podłącza się bezpośrednio do gniazdka. Wyprodukowany prąd zasila urządzenia pracujące w tle (np. lodówkę, router), obniżając ilość energii pobieranej z sieci. Choć wymaga zgody zarządcy budynku i zgłoszenia do operatora sieci, jest to coraz popularniejszy sposób na częściowe obniżenie kosztów inwestycji w fotowoltaikę w skali mikro.
- Fotowoltaika w kamperze – to klasyczny system off-grid. Panele na dachu pojazdu ładują przez regulator dodatkowy akumulator serwisowy. Zgromadzona energia zasila oświetlenie, lodówkę i inne urządzenia na pokładzie, zapewniając komfort i niezależność podczas podróży.
Skoro mówimy o opłacalności i różnych systemach, nie możemy pominąć zasadniczego elementu, który w Polsce przeszedł niedawno rewolucję – zasad rozliczania energii produkowanej przez prosumentów.
Jak działają nowe i stare zasady rozliczania fotowoltaiki w Polsce?
W Polsce funkcjonują dwa systemy rozliczania prosumentów: starszy net-metering (ilościowy, dla instalacji sprzed 01.04.2022) i nowszy net-billing (wartościowy, dla nowych instalacji), a zmiana systemu znacznie wpływa na opłacalność fotowoltaiki i strategię zarządzania energią. Zrozumienie tych mechanizmów jest fundamentalne dla każdego, kto rozważa inwestycję w fotowoltaikę.
Prosumenci, którzy zgłosili przyłączenie mikroinstalacji do 31 marca 2022 roku, zostali objęci starym systemem opustów (net-meteringiem) na 15 lat. Wszyscy nowi inwestorzy wchodzą już do systemu net-billing. Główna różnica polega na sposobie rozliczania nadwyżek – ilościowo kontra wartościowo.
Aby w pełni zrozumieć opłacalność fotowoltaiki w Polsce, musimy zagłębić się w mechanizmy, które decydują o tym, ile płacimy za prąd pobrany z sieci i ile „zarabiamy” na energii, której nie zużyjemy na bieżąco.
Jak działa fotowoltaika na starych zasadach (net-metering)?
W systemie net-metering (opustów) nadwyżki energii oddane do sieci były „magazynowane” ilościowo, a prosument mógł odebrać z sieci 80% (dla mocy do 10 kWp) lub 70% (powyżej 10 kWp) tej ilości w ciągu roku bezpłatnie, płacąc jedynie opłaty stałe i dystrybucyjne. Sieć energetyczna pełniła tu rolę wirtualnego magazynu.
Jeśli prosument w lecie oddał do sieci 1000 kWh, zimą mógł bezpłatnie pobrać 800 kWh. Celem było zbilansowanie rocznej produkcji i zużycia, aby „wyzerować” rachunki za energię czynną. To bardzo korzystny system, który jednak został zamknięty dla nowych instalacji.
Zmiany w przepisach przyniosły nowy model, który kładzie znacznie większy nacisk na bieżące zużycie własnej energii. Jak dokładnie działa to rozliczenie pieniężne i co oznacza dla portfela prosumenta?
Jak działa fotowoltaika na nowych zasadach (net-billing)?
W systemie net-billing, nadwyżka energii niezużyta na bieżąco jest sprzedawana do sieci po cenie rynkowej (miesięcznej RCEm, docelowo godzinowej RCEg), a uzyskana wartość pieniężna zasila „depozyt prosumencki”, z którego pokrywane są koszty energii pobranej z sieci po cenie detalicznej, co promuje autokonsumpcję. To model oparty na zasadzie „sprzedaj taniej, kup drożej”.
Energia oddawana do sieci jest wyceniana po hurtowej cenie rynkowej, natomiast energia pobierana – po cenie detalicznej, która zawiera marżę sprzedawcy i opłaty dystrybucyjne. Ta różnica sprawia, że najbardziej opłacalne jest zużywanie jak największej ilości energii na bieżąco, w momencie jej produkcji. Dlatego w net-billingu tak istotne stają się magazyny energii i inteligentne zarządzanie zużyciem.
Niezależnie od zasad rozliczeń, każdy system techniczny wymaga monitorowania i dbałości. Jak upewnić się, że nasza słoneczna elektrownia działa bez zarzutu i co robić, gdy coś pójdzie nie tak?
Jak sprawdzić, czy fotowoltaika działa prawidłowo i co zrobić w razie awarii?
Poprawne działanie instalacji fotowoltaicznej można weryfikować poprzez regularny monitoring w aplikacji online, okresowe kontrole wizualne stanu paneli i okablowania oraz weryfikację odczytów licznika dwukierunkowego, a w przypadku wykrycia nieprawidłowości (brak produkcji, błędy, uszkodzenia) należy skontaktować się z wykwalifikowanym serwisem. Dbałość o instalację to gwarancja jej długiej i wydajnej pracy.
Podstawowe metody kontroli to monitoring online, kontrola wizualna oraz licznik dwukierunkowy.
- Monitoring online – aplikacja dostarczana z falownikiem to podstawowe narzędzie. Pozwala śledzić bieżącą produkcję, analizować dane historyczne i sprawdzać status falownika.
- Kontrola wizualna – regularnie sprawdzaj, czy panele nie są nadmiernie zabrudzone, uszkodzone (np. pęknięcia szyby) lub zacienione przez rosnące gałęzie.
- Licznik dwukierunkowy – porównywanie odczytów licznika z danymi z aplikacji pozwala zweryfikować, czy rozliczenia są prawidłowe.
Dbamy o to, by nasi klienci mogli efektywnie korzystać z zakupionych u nas artykułów elektrycznych. Chociaż sprzedajemy komponenty, oferujemy profesjonalną pomoc, wskazując najlepsze praktyki w monitoringu i konserwacji instalacji PV, bazując na naszym ponad 30-letnim doświadczeniu.
Nawet najlepiej zaprojektowany system może ulec awarii. Zrozumienie typowych problemów i sygnałów alarmowych jest zasadnicze, by szybko zareagować i przywrócić instalację do pełnej sprawności, minimalizując straty.
Dlaczego fotowoltaika nie działa i kiedy warto wezwać serwis?
Typowe przyczyny problemów z fotowoltaiką to awarie falownika, uszkodzenia paneli (np. mikropęknięcia, hot-spoty, delaminacja, degradacja), problemy z okablowaniem lub złączami, a sygnałami do wezwania serwisu są m.in. nagły spadek lub brak produkcji, ciągłe błędy falownika, widoczne uszkodzenia komponentów, nieprawidłowe rozliczenia na liczniku oraz konieczność wykonania obowiązkowego przeglądu technicznego.
Najczęstsze problemy, które wymagają interwencji, to:
- awarie falownika – to najbardziej złożony element i statystycznie najczęstsze źródło problemów,
- uszkodzenia paneli – mikropęknięcia niewidoczne gołym okiem czy tzw. hot-spoty (przegrzewające się ogniwa) mogą znacząco obniżyć wydajność i stanowić zagrożenie pożarowe,
- problemy z okablowaniem – poluzowane złącza czy uszkodzona izolacja to ryzyko zwarć i łuków elektrycznych.
Profesjonalny serwis należy wezwać zawsze, gdy obserwujemy niepokojące objawy, a także w celu wykonania obowiązkowego przeglądu technicznego co 5 lat. Wybór wysokiej jakości artykułów elektrycznych z szerokiego asortymentu ElektrykNet minimalizuje ryzyko awarii, a w razie problemów nasi klienci mogą liczyć na profesjonalną pomoc we wstępnej diagnozie.
Zainteresowało Cię działanie fotowoltaiki i planujesz inwestycję u siebie? Koniecznie sprawdź naszą ofertę, bo oferujemy:
