Elektrownia słoneczna – podstawy

Własna elektrownia słoneczna to najpopularniejszy typ generatora prądu, który wykorzystuje odnawialne źródła energii (OZE). Zaletą systemu fotowoltaicznego jest brak niekorzystnego oddziaływania na otoczenie, jak ma to miejsce np. przy elektrowniach wiatrowych, rozsądny koszt budowy instalacji, który może zwrócić się w okresie od kilku do kilkunastu lat, a także ogólny dostęp do podzespołów oraz firm instalatorskich i możliwość montażu niemal na każdym obiekcie lub w jego otoczeniu.

Budowa elektrowni słonecznej

Elementy z których składa się elektrownia słoneczna, to podzespoły odpowiadające za jej wydajność, bezpieczeństwo oraz komfort obsługi dla użytkowników.

Elektrownia słoneczna połączona z siecią elektroenergetyczną (on-grid) składa się z:

  • Generatorów, czyli paneli fotowoltaicznych
  • Optymalizatorów
  • Falownika (Inwertera)
  • Okablowania i złącz
  • Układów przyłączeniowych
  • Licznika dwukierunkowego

Elektrownia słoneczna niezależna wyspowa (off-grid) składa się z:

  • Generatorów, czyli paneli fotowoltaicznych
  • Optymalizatorów
  • Kontrolera ładowania
  • Akumulatora lub zestawu akumulatorów
  • Okablowania i złącz
  • Przetwornicy lub odbiorników niskonapięciowych

Generatory – Panele fotowoltaiczne

Panel fotowoltaiczny przeznaczony jest do przetworzenia energii promieniowania słonecznego na prąd elektryczny. W zależności od technologii budowy i jakości panela jego skuteczność wynosi aktualnie od kilku do około 20%. W zdecydowanej większości, panele stosowane w systemach elektrowni fotowoltaicznych oparte są o moduły krzemowe I generacji:

  • polikrystaliczne
  • monokrystaliczne

Moduły połączone elektrycznie i szczelnie zamknięte są w panelach dwuszybowych lub z ramą aluminiową tworząc element przeznaczony do montażu końcowego na konstrukcji obiektu. Posiadają tabliczkę znamionową określającą model i parametry techniczne oraz złącza elektryczne

Panele polikrystaliczne o lekko niebieskawej barwie modułów wykonanych z złącz krzemowych w kształcie prostokąta, są nieco tańsze w produkcji lecz posiadają też mniejszą wydajność.

Panele monokrystaliczne czarne, o ściętych rogach modułów krzemowych tworzących panel, co wynika z technologii produkcji. Choć nieco droższe od paneli polikrystalicznych, posiadają wyższą sprawność. Są też nieco bardziej czułe na zmiany temperatury.

Optymalizator

Optymalizator służy do maksymalnego wykorzystania energii dostarczanej z słońca do panela fotowoltaicznego w celu zapewnienia jego największej wydajności w całym systemie elektrowni słonecznej. Szczególnie sprawdza się w sytuacji, gdzie 1 lub część paneli może zostać zacienionych przez obiekty dachowe, np. komin lub obiekty z otoczenia elektrowni słonecznej jak drzewa czy inne budynki. Brak optymalizatorów powoduje, że w szeregowym układzie, zacienienie jednego panela osłabia generowanie energii dla całego łańcucha. Niektóre modele optymalizatorów oferują dużo więcej możliwości, m.in. informacje o produkcji energii przez konkretne panele fotowoltaiczne lub zabezpieczenie systemu przy rozwarciu obwodu przez obniżenie napięcia do wartości bezpiecznych. Należy pamiętać, że łańcuchy paneli słonecznych generują napięcia o wartościach rzędu kilkuset Volt, nawet do 1000V !

Falownik (Inwerter)

Zadaniem falownika jest przetworzenie prądu stałego z paneli fotowoltaicznych o napięciu łańcucha sięgającym nawet do 1000V DC, do poziomu napięcia przemiennego sieci elektroenergetycznej 1-fazowej 230V AC lub 3-fazowej 400V AC oraz synchronizacja częstotliwości z siecią elektryczną. Takie podłączenie instalacji zapewnia buforowanie energii elektrycznej w sieci elektroenergetycznej oraz umożliwia odbiór wytworzonego prądu w późniejszym terminie.

Możliwe jest również buforowanie energii w akumulatorach dzięki zastosowaniu falowników wyspowych (off grid). Rozwiązanie to stosuje się w miejscach odciętych od sieci elektrycznej, np. w domkach letniskowych, przyczepach kempingowych, itp. Zaletą tego rozwiązania jest dostęp do wytworzonej energii niezależnie od sieci energetycznej. W przypadku falowników podłączonych na stałe z siecią energetyczną (on grid), odłączenie zasilania sieci powoduje wyłączenie falownika.

Dobór falownika uzależniony jest nie tylko od mocy budowanej elektrowni słonecznej ale również od sposobu wykonania instalacji i komunikacji pomiędzy elementami systemu. Niektóre modele falowników wymagają stałej komunikacji z optymalizatorami dołączonymi do paneli fotowoltaicznych.

Współczesne modele falowników w systemach mikro i małych elektrowni słonecznych to najczęściej urządzenia beztransformatorowe. Mogą być montowane wewnątrz pomieszczeń, oraz w wielu przypadkach również na zewnątrz (klasa szczelności IP65).

Okablowanie i złącza

System elektrowni słonecznej pracuje przy wysokich napięciach stałych do 1000V. Wymaga to stosowania odpowiednio wytrzymałych przewodów i złącz hermetycznych o odporności izolacji na wysokie napięcie, a także takich, które zapewnią długoletnią sprawność i niskie straty podczas przesyłu energii z paneli fotowoltaicznych do falownika.

Licznik dwukierunkowy

Zadaniem licznika dwukierunkowego jest przeliczenie przesłanej energii elektrycznej zarówno z sieci elektroenergetycznej do instalacji domowej użytkownika jak również rozliczenie wytworzonej w elektrowni słonecznej energii i przesłanej do sieci elektroenergetycznej. Jeśli wytwarzana w własnej elektrowni fotowoltaicznej energia wykorzystywana jest na bieżąco, to jedynie jej nadmiar wysyłany jest do sieci. Jeśli w gorszych warunkach pogodowych energia wytwarzana w panelach słonecznych nie jest wystarczająca na zaspokojenie potrzeb użytkownika, to część energii pokrywana jest z sieci elektroenergetycznej. W godzinach nocnych użytkownik odbiera energię, którą nadprodukował i przesłał do sieci w okresie wysokiego nasłonecznienia paneli fotowoltaicznych. Okres odbioru wyprodukowanej energii sięga 365 dni, zatem wyprodukowany nadmiar w miesiącach wiosenno – letnich i wczesno jesiennch może następować w zimie, gdy słońce znacznie krócej dostarcza energię do paneli fotowoltaicznych.

Za magazynowanie energii w sieci elektroenergetycznej zakład energetyczny obiera prowizję od prosumenta od wyprodukowanej energii w mikroinstalacjach o proporcjach:

  • 1 : 0.8 dla instalacji <10kW
  • 1 : 0.7 dla instalacji >10kW

Zatem posiadając elektrownię słoneczną o mocy maksymalnej 8kW i przesyłając do sieci 100kWh wyprodukowanej energii możemy odebrać 80kWh energii. Pozostałe 20kWh pozostaje dla zakładu energetycznego jako prowizja od przechowywanie naszej energii.

Przygotowanie i montaż instalacji fotowoltaicznej

Zadaniem profesjonalnej firmy instalatorskiej jest:

  • określenie mocy systemu fotowoltaicznego dla obiektu na podstawie jego zapotrzebowania na energię elektryczną,
  • montaż podzespołów, obejmujący solidną i bezpieczną konstrukcję elementów zewnętrznych oraz wewnętrznych,
  • połączenie podzespołów zapewniające bezpieczeństwo obiektu i użytkowników oraz wysoką sprawność pracy systemu,
  • uruchomienie elektrowni słonecznej przez synchronizację falownika z siecią elektroenergetyczną oraz siecią komputerową użytkownika
  • dokonanie niezbędnych formalności związanych z zgłoszeniem systemu fotowoltaicznego w celu rozliczeń z zakładem energetycznym
  • możliwość przygotowania dla klienta korzystnej oferty finansowej rozliczenia systemu z firmą instalatorską,
  • Zapewnienie gwarancji i serwisu dla zbudowanej elektrowni słonecznej.

Niezbędne informacje dotyczące przygotowanego systemu elektrowni fotowoltaicznej znajdują się w umowie pomiędzy klientem i firmą Małopolska Energia Sp. z o.o.