Archiwa tagu: fotowoltaika

Krzem w fotowoltaice

Krzem jest pierwiastkiem, którego udział w skorupie ziemskiej stanowi ok. 26%. Jest to główny czynnik decydujący o tym, że ponad 90 % wszystkich produkowanych modułów fotowoltaicznych na świecie wykonana jest z jego udziałem (amorficzne, polikrystaliczne oraz monokrystaliczne). Innym czynnikiem decydującym o tak dużym rozpowszechnieniu krzemu w produkcji modułów fotowoltaicznych jest dojrzałość technologii produkcji, która dzięki efektowi skali pozwala na obniżenie kosztów produkcji.

Krzem w fotowoltaice

Krzem jest pierwiastkiem o liczbie atomowej 14 i posiada własności półprzewodnikowe. W przypadku fotowoltaiki krzem domieszkowany jest Borem (B) oraz Fosforem (P) w celu poprawy własności półprzewodnikowych. Płytka krzemowa w fotowoltaice stanowi odpowiednik diody półprzewodnikowej stosowanej w elektronice (właściwości fotodiody, dla której wzrost prądu następuje wraz ze wzrostem natężenia światła padającego na płytkę krzemową).

Krzem wykorzystywany jest zarówno w produkcji elektroniki (stosuje się krzem o czystości min. 9N), jak również w fotowoltaice (czystość 6 – 8 N). Czystość krzemu ma zasadniczy wpływ na osiągane moce modułów fotowoltaicznych, a dodatkowo w dużej mierze determinuje żywotność modułów fotowoltaicznych.

Podczas produkcji bloków krzemowych mono i polikrystalicznych wykorzystuje się procesy metalurgiczne, które są najbardziej energochłonnymi w całym procesie technologicznym produkcji modułów fotowoltaicznych.

Krzem w fotowoltaice

W czasie całego procesu produkcji modułów fotowoltaicznych musimy dostarczyć energię, która odpowiada ok. 20 % energii możliwej do uzyskania podczas późniejszej pracy instalacji fotowoltaicznej.Jest to możliwe dzięki ciągłemu postępowi technologicznemu, który sprawia, że aktualnie powszechnie stosowane grubości płytek krzemowych wynoszą 0,18 – 0,2 mm – płytki krystaliczne. Warstwy amorficzne posiadają jeszcze mniejszą grubość (1 – 5 mikrometrów) i tym samym koszt energii i krzemu niezbędny do ich wytworzenia jest dużo niższy niż w technologii krystalicznej.

Wartym podkreślenia jest fakt, że przy produkcji ingotów monokrystalicznych najczęściej wykorzystuje się technologię opracowaną na początku 20 wieku przez polskiego uczonego Jana Czochralskiego. Polega ona na stopieniu krzemu w pojemniku, z którego następnie wyciągany jest monokryształ Si w postaci okrągłego walca. Przy produkcji polikryształów Si również pierwszym etapem jest stopienie krzemu, który następnie krzepnie z kontrolowaną szybkością tworząc bloki krzemowe polikrystaliczne (zwane ingotami).

Z tak powstałych ingotów poprzez cięcie najczęściej drutem powstają cienkie płytki krzemowe zwane waflami (ang. Wafer). Następnie następuje domieszkowanie górnej i dolnej warstwy wafera odpowiednio borem i fosforem oraz nanoszenie na górnej warstwie ścieżek przewodzących prąd elektryczny (stop srebra).

Krzem krystaliczny ma kolor stalowy, jednakże płytki krzemowe stosowane w fotowoltaice posiadają barwę niebieska, którą uzyskuje się w wyniku azotowania (azotowanie podnosi skuteczność pochłaniania promieniowania słonecznego i tym samym wydajność płytki krzemowej).

Drugim bardzo ważnym pierwiastkiem wykorzystywanym podczas produkcji płytek krzemowych jest srebro, które występuje w stopach cynowo-ołowiowych w formie ścieżek przewodzących prąd elektryczny (wytworzony w płytce krzemowej).
Pojedyncza płytka krzemowa jest w stanie wygenerować prąd elektryczny rzędu 8 [A] – oczywiście przy odpowiednich warunkach nasłonecznienia.

Podstawową zasadą fizyki wykorzystywaną w fotowoltaice jest zjawisko fotoelektryczne wewnętrzne – bazujące na teorii kwantów opracowanej przez Alberta Einsteina.

Krzem w fotowoltaice

Konstrukcja wsporcza instalacji fotowoltacznej

Konstrukcja wsporcza do której przymocowane są moduły fotowoltaiczne powinna być obliczona na okres pracy conajmniej 20 lat, czyli porównywalnie do okresu pracy instalacji fotowoltaicznej.

Konstrukcja wsporcza instalacji fotowoltacznej

Dlatego konstrukcję wsporczą wykonuję się najczęściej z dwóch rodzajów materiałów : stal nierdzewna lub aluminium. Często te dwa materiały stosowane są zamiennie lub część konstrukcji wykonana jest z aluminium, a część ze stali nierdzewnej.

Rodzaj konstrukcji uzależniony jest od następujących czynników:
warunki atmosferyczne (w przypadku wystąpienia zwiększonego ryzyka wystąpienia opadów śniegu, musi być zwiększona liczba haków mocujących),
miejsce zabudowy (dach płaski, dach skośny, teren otwarty, fasada),
wymagania budowlane (związane z wytrzymałością budynku lub miejsca posadowienia konstrukcji).

Jednym z istotniejszych elementów który należy wziąć pod uwagę przy planowaniu konstrukcji wsporczej pod instalację fotowoltaiczną jest jej obciążalność na wiatr. Dotyczy ona wszystkich rodzajów konstrukcji wsporczej (szkody związane z działaniem niekorzystnych czynników atmosferycznych, w tym związanych z działaniem wiatru, należą do jednych z najczęściej występujących w praktyce). Przy planowaniu instalacji dachowej najczęściej wykonuje się je w odległości ok. 0,3 – 0,5 m od krawędzi dachu z uwagi na występowanie na krawędzi dachu największych obciążeń mechanicznych związanych z wiatrem.

Konstrukcja wsporcza instalacji fotowoltacznej

Następnym elementem który warto wziąć pod uwagę przy montażu modułów do konstrukcji wsporczej są wymagania producenta modułów w zakresie montażu, a w szczególności siły dokręcania uchwytów montażowych (zbyt mocne i nierównomierne dokręcenie uchwytów z czasem może wywołać powstanie wad wewnętrznych modułów, które w późniejszym czasie będą wpływały na spadek wydajności instalacji fotowoltaicznej).

Równie istotnym elementem jest sposób montowania konstrukcji wsporczej do powierzchni dachu. W szczególności warto zwrócić uwagę na montaż instalacji fotowoltaicznej na dachach płaskich, kiedy to z uwagi na stosowanie kotew istnieje podwyższone ryzyko uszkodzenia powierzchni dachu (utrata jego szczelności). W przypadku dachów płaskich można uniknąć kotwienia konstrukcji wsporczej do dachu przez zastosowanie obciążników (bloków betonowych, żużlu, gresu lub obciążników wykonanych z tworzyw sztucznych) – wymagana jest podwyższona obciążalność dachu (śnieg, konstrukcja wsporcza oraz obciążniki). Przeprowadzenie obliczeń statycznych obciążalności dachów płaskich jest praktycznie niezbędne dla zapewnienia bezpieczeństwa użytkowania takiej instalacji fotowoltaicznej.

Przy wyborze konstrukcji wsporczej warto zwrócić uwagę na sposób jej mocowania do modułów fotowoltaicznych (nie każda konstrukcja wsporcza pasuje do każdego modułu fotowoltaicznego, dlatego aby uniknąć konieczności wykonania poprawek konstrukcji warto mieć ten element na uwadze).

Kolejnym punktem na który należy zwrócić uwagę przy planowaniu instalacji fotowoltaicznej jest wpływ wzrostu temperatury instalacji na warunki jej pracy, w szczególności:
wzajemne rozmieszczenie modułów umożliwiające kompensację zmian długości ram wraz ze wzrostem lub spadkiem temperatury,
właściwe chłodzenie modułów fotowoltaicznych (element bardzo istotny szczególnie w słoneczne i gorące dni),
właściwa izolacja termiczna powierzchni montażu (w przypadku integracji instalacji fotowoltaicznej z budynkiem).

Równie istotnym i ważnym elementem jest kąt nachylenia instalacji fotowoltaicznej, który ma istotne znaczenie zimą kiedy chcielibyśmy uzyskać efekt samooczyszczenia instalacji (min. kat nachylenia konstrukcji fotoltaicznej wynosi 20 stopni). Z drugiej strony kąt nachylenia instalacji fotowoltaicznej wpływa również na uzyskiwane wydajności instalacji fotowoltaicznej.

Prawidłowy montaż instalacji fotowoltaicznej jest podstawowym warunkiem jej bezawaryjnej i długoletniej pracy. Można zaryzykować stwierdzenie, że co najmniej 50 % sukcesu to prawidłowy montaż instalacji fotowoltaicznej i dlatego warto i należy zwrócić uwagę na to, kto te prace dla nas wykonuje (referencje, certyfikaty).

Konstrukcja wsporcza instalacji fotowoltacznej

Elektrownia hybrydowa

Fotowoltaika oraz energetyka wiatrowa samodzielnie nie są w stanie pokryć zapotrzebowania dziennego zarówno kraju, jak również województw czy regionów, dlatego dobrym rozwiązaniem tego problemu może być budowa elektrowni hybrydowych.

Fotowoltaika najwięcej energii generuje od wczesnej wiosny do późnej jesieni (najwięcej energii w ciągu dnia generowane jest w południe). Z kolei energetyka wiatrowa największe uzyski ma od jesieni do wczesnej wiosny. Przy okazji obydwie technologie mogą być wykonane na tym samym terenie, mogą korzystać z tych samych transformatorów oraz przyłączy energetycznych (powstają w bliskiej odległości od siebie).

Elektrownia hybrydowa

W celu zapewnienia ciągłości tak powstałej elektrowni hybrydowej (fotowoltaiki oraz energetyki wiatrowej), możliwe jest uzupełnienie tych dwóch technologii o następujące źródła energii:
elektrownia biogazowa,
elektrownia gazowa (zasilana gazem ziemnym lub metanem),
elektrownia opalana biomasą,
elektrownia wodna (szczytowo-pompowa).

Jedną z wielu dodatkowych możliwości zwiększenia bezpieczeństwa zasilania może być również wykorzystanie magazynowania energii elektrycznej w różnej formie (magazynujemy energię wytworzoną w okresach dużego jej występowania po to, aby następnie ją zużyć wtedy gdy ją potrzebujemy i jednocześnie nie możemy jej uzyskać z wiatru lub ze słońca).

Elektrownia hybrydowa

W ten sposób powstała elektrownia hybrydowa jest w stanie zapewnić całoroczne zapotrzebowanie na energie elektryczną całego regionu lub miasta, który dodatkowo jest w stanie stworzyć nowe miejsca pracy, zapewnić bezpieczeństwo energetyczne oraz uzyskać oszczędności lub dodatkowe przychody do budżetu lokalnego.

Wytwarzanie energii elektrycznej w miejscu jej zużycia jest o tyle istotne, że każda transformacja oraz przesył energii elektrycznej na dłuższe dystanse wiążą się z powstawaniem strat oraz ze spadkami napięć, które w ten sposób możemy wyeliminować.

Elektrownie hybrydowe w przyszłości mogą uniezależnić od cen energii elektrycznej, której cena będzie kształtowana w zależności od odległości odbiorcy do źródła jej wytwarzania – w ten sposób możemy uzyskać niezależność, bezpieczeństwo zasilania oraz dodatkowo również spadek cen energii elektrycznej.

Elektrownia hybrydowa

Magazynowanie energii elektrycznej

Zestaw akumulatorów jest jednym z elementów instalacji fotowoltaicznej w sytuacji kiedy chcemy magazynować energię elektryczną, po to aby móc z niej skorzystać w porach dnia, kiedy instalacja fotowoltaiczna nie produkuje energii elektrycznej lub ilość produkowanej energii jest niewystarczająca w stosunku do naszych potrzeb (wieczór, noc).

Fotowoltaika magazynowanie energii

Zwykle producenci modułów fotowoltaicznych dają gwarancję na okres co najmniej 20-25 lat. Natomiast w przypadku zestawów akumulatorów sytuacja wygląda troszkę inaczej i przede wszystkim okres żywotności zależy od rodzaju zastosowanego zestawu akumulatorowego oraz od sposobu jego użytkowania.

Najczęściej i najbardziej rozpowszechnione zestawy akumulatorowe obejmują dwa rodzaje:
kwasowo-ołowiowe (składają się z płyt ołowiowych i rozcieńczonego kwasu siarkowego) – żywotność zawiera się w granicach 1.000 – 1.500 cykli ładowania i najczęściej wykonane są w formie szczelnej nie wymagając praktycznie obsługi (co przy 250-300 cyklach ładowania w roku daje nam okres żywotności rzędu 4-5 lat),
żelowe (wykonane są z ołowiu, lecz zamiast rozcieńczonego kwasu siarkowego dodane są do niego dodatkowe składniki tworzące żel) – żywotność osiąga co najmniej 2.000 – 3.000 cykli ładowania i one również mogą być wykonane w formie szczelnej, jednakże wtedy wymagają zastosowania specjalnego kontrolera ładowania pozwalającego na precyzyjną regulację napięcia ładowania.
litowo-jonowe (katoda składa się z elektrody aluminiowej na której znajduje się tlenek litu, natomiast anodę stanowi elektroda miedziana na której znajduje się grafit) – żywotność może osiągnąć nawet 5.000 – 7.000 cykli ładowania, co odpowiada 20-letniemu okresowi użytkowania (dodatkowym plusem tych baterii jest możliwość szybkiego ładowania, jednakże dużym minusem jest cena, która aktualnie kształtuje się na poziomie 0,4 EUR/Wh).

Magazynowanie energii elektrycznej

Oczywiście okres użytkowania zestawów akumulatorowych może być dłuższy od podanych wyżej, przy czym duże znaczenia na jego wartość ma sposób ładowania i rozładowania (zestawy akumulatorowe nie znoszą głębokiego rozładowania i tym samym możliwa liczba cykli ładowania spada wraz ze wzrostem głębokości rozładowania). Również wyższa temperatura użytkowania, szczególnie akumulatorów ołowiowych, wpływa na spadek osiąganej liczby cykli ładowania (nawet 20-30 %, przy temperaturach pracy rzędu 35, zamiast 20 st C).

Liczba cykli ładowania oznacza ilość ładowań/rozładowań zestawu akumulatorowego po której pojemność zestawu spada do wartości 80 % pojemności znamionowej.

Napięcie ładowania akumulatorów solarnych wynosi ok. 14,2 – 14,4 V (stan rozładowany to napięcie poniżej 12,0 V, bateria w połowie naładowana osiąga napięcie 12,4 V, a w pełni naładowana to napięcie 12,8 V).

Pojedyncza bateria zestawu akumulatorowego najczęściej posiada napięcie pracy 12 V, dlatego w przypadku konieczności zastosowania wyższych napięć np. 24 lub 48 V należy połączyć równolegle odpowiednio 2 lub 4 baterie o napięciu 12 V.

Istotnym parametrem każdego zestawu akumulatorowego jest jego pojemność podawana w ampero-godzinach. Przykładowo z zestawu o pojemności 100 Ah teoretycznie przy napięciu pracy 12 V możemy uzyskać w ciągu 100 godzin 1.200 Wh (przy prądzie rozładowania 1 A). W praktyce nie należy rozładowywać bardziej niż do wartości 50 % jej pojemności, dlatego przy większych zapotrzebowaniach lub przy wyższych prądach rozładowania należy stosować większe pojemności zestawów akumulatorowych.

Zestawy akumulatorowe mogą posiadać wykonanie otwarte (nieszczelne) i wtedy z uwagi na utratę elektrolitu wymagają uzupełniania wodą destylowana (niezbędna jest kontrola poziomu min. 3 razy w roku) i dodatkowo zestawy takie nie należy stosować w pomieszczeniach w których przebywają ludzie (wymagają wentylacji).

Na rynku coraz częściej można spotkać zestawy akumulatorowe oferowane razem z układami ładowania, regulatorami ładowania oraz ewentualnie inwerterami zabudowane w jednej obudowie (cena takiego zestawu kształtuje się na poziomie 0,3 – 1,0 EUR/Wp mocy zainstalowanej).

Magazynowanie energii elektrycznej

Inwerter w instalacji fotowoltaicznej

Inwerter jest urządzeniem służącym do zamiany napięcia stałego na zmienne. Inwertery są ważnym elementem instalacji fotowoltaicznej, ponieważ moduły fotowoltaiczne produkują prąd stały (można nimi również zasilić bezpośrednio urządzenia prądu stałego, jednakże w praktyce najbardziej rozpowszechnionymi odbiornikami są zasilane prądem zmiennym).

Inwertery zależnie do sposobu pracy dzielą się na dwie zasadnicze grupy:
“off-grid” – pracuje niezależnie od zewnętrznej sieci energetycznej i tym samym wymagają budowy instalacji tzw. wyspowych ( odseparowanych od zewnętrznej sieci energetycznej),
“on-grid” – pracuje w ścisłym powiązaniu z zewnętrznym systemem energetycznym, stale dopasowując podstawowe parametry pracy (amplituda, faza oraz częstotliwość napięcia) do parametrów zewnętrznej sieci energetycznej. W przypadku zaniku napięcia w sieci zewnętrznej następuje automatyczne wyłączenie inwertera.

Inwerter w instalacji fotowoltaicznej

Moc inwertera zależy od mocy planowanej instalacji fotowoltaicznej i w przypadku małych instalacji (do 5 kWp) można przyjąć jeden inwerter o mocy zbliżonej do mocy znamionowej instalacji.
W przypadku instalacji większych warto przewidzieć montaż kilku inwerterów ponieważ:
– przy większej liczbie inwerterów zmniejszamy ryzyko postoju instalacji podczas uszkodzenia jednego z nich,
– mamy możliwość lepszego porównania wydajności poszczególnych inwerterów i stwierdzenia nieprawidłowości ich pracy.

Jednym z ważniejszych kryteriów oceny inwertera jest jego sprawność, która dla bardzo dobrej klasy inwerterów osiąga wartość 98 % (powinno się unikać inwerterów posiadających sprawność poniżej 93%). Ponadto istotnym kryterium oceny inwertera jest jego dobór pod względem optymalnego wykorzystania jego parametrów pracy (zwykle sprawność inwerterów spada wraz ze spadkiem poziomu wykorzystania jego mocy). Dlatego nie opłaca się instalować inwerterów o mocy znacznie przekraczającej moc szczytową instalacji fotowoltaicznej, ponieważ będą one pracowały z niższą sprawnością (sprawność inwertera na rozsądnym poziomie występuje przy mocy min. 1/3 mocy znamionowej).

Inwerter w instalacji fotowoltaicznej

Zwykle moc inwerterów w stosunku do mocy szczytowej instalacji fotowoltaicznej powinna być w zakresie 85-115 %, optymalna wartość wynosi 95-100 %).

Poza tym wśród istotnych kryteriów wyboru inwertera można wymienić:
okres gwarancji (minimalny okres gwarancji wynosi 2 lata i może być wydłużony przez producenta),
parametry elektryczne (zakres napięcia wejścia, zakres prądu wejścia, napięcie i prąd wyjścia) które należy dopasować do parametrów generatora fotowoltaicznego,
lokalizacja inwertera (urządzenia instalowane w pomieszczeniach zamkniętych powinny mieć IP20 do IP44, natomiast instalowane na zewnątrz powinny być klasy IP54 do IP65),
wykonanie inwertera (z transformatorem lub bez, przy czym przy transformacji zawsze występują straty i najczęściej na rynku dostępne są rozwiązania beztransformatorowe),
budowa inwertera (zintegrowany z modułem fotowoltaicznym o mocy do 1 kWp, w wykonaniu do podłączenia ciągów modułów o mocy do 50 kWp lub pracujące jako jednostki centralne i posiadające najczęściej moc powyżej 100 kWp),
liczba wejść (przy inwerterach do 100 kWp najczęściej liczba ta wynosi 2 lub 3 wejścia, przy czym do każdego wejścia powinny być podłączone moduły o podobnej charakterystyce elektrycznej),
zacienienie instalacji fotowoltaicznej (w przypadku podłączenia do inwertera ciągu modułów, które mogą być zasłaniane przez obiekty zewnętrze, warto przewidzieć dla nich niezależny inwerter),
możliwości serwisowania, napraw gwarancyjnych i pogwarancyjnych oraz ewentualnej wymiany inwertera.

Miejsce montażu inwertera powinno być tak dobrane, aby znajdował się możliwie blisko instalacji fotowoltaicznej, w celu obniżenia strat elektrycznych (im dłuższa odległość od modułów tym dłuższe kable przewodzące energię elektryczną i tym samym większe straty).
Ponadto z uwagi na generowanie szumu podczas pracy inwertera powinno się je instalować z dala od pomieszczeń mieszkalnych. Z uwagi na możliwość chłodzenia inwertera, powinny one być zlokalizowane w miejscach chłodnych i wolnych od kurzu (zabezpieczenia temperaturowe inwerterów często powodują ich wyłączenie przy przekroczeniu określonej wartości temperatury, najczęściej granica ta wynosi ok. 70 C). Ponadto wraz ze wzrostem temperatury pracy inwertera spada jego wydajność oraz żywotność (dlatego warto przewidzieć instalację dodatkowego chłodzenia inwertera).

Inwerter w instalacji fotowoltaicznej

Odbiór instalacji fotowoltaicznej

Odbiór instalacji fotowoltaicznej może mieć ogromne znaczenie zarówno dla bezpieczeństwa jej użytkowania, jak również ma duży wpływ na dochodzenie praw inwestora z tytułu gwarancji.

Odbiór instalacji fotowoltaicznej

Moduły fotowoltaiczne od pierwszego uruchomienia tracą w ciągu pierwszych 48 godzin około 2 – 4 % swojej mocy znamionowej. Poza tym każdego roku należy się liczyć ze stratą narastająco corocznie około 1 % pierwotnej wydajności modułów fotowoltaicznych. Związane jest to przede wszystkim ze “starzeniem” się materiałów użytych do produkcji modułu (również płytki krzemowe tracą stopniowo swoją wydajność) i jest to rzeczą normalną. Jednakże jeśli moduły fotowoltaiczne posiadają wady ukryte, to wtedy musimy się liczyć ze stratami wyższymi niż 1 % rocznie, co może przełożyć się niekorzystnie na wielkość przychodów uzyskiwanych z tytułu użytkowania instalacji fotowoltaicznej. Również fachowość montażu może mieć duży wpływ na wydajność instalacji fotowoltaicznej (naprężenia powstałe podczas montażu instalacji fotowoltaicznej mogą wpłynąć na uszkodzenie modułów fotowoltaicznych i tym samym na wydajność instalacji PV).

Odbiór instalacji fotowoltaicznej

Zatem jeśli chcemy w przyszłości dochodzić naszych praw gwarancyjnych w zakresie wydajności i warunków gwarancyjnych, to powinniśmy zadbać o przeprowadzenie należytego odbioru instalacji fotowoltaicznej.

Wśród danych które powinny zostać określone podczas takiego odbioru można wymienić charakterystykę i lokalizację instalacji, parametry podstawowych urządzeń, nazwy producentów poszczególnych urządzeń, charakterystykę instalacji (przekroje kabli, rodzaje zabezpieczeń, inne). Warto zadbać również o to, aby instalator zadeklarował w protokole odbioru wykonanie i uruchomienie instalacji zgodnie z obowiązującymi przepisami i wymaganiami technicznymi. Ponadto instalator jest odpowiedzialny za przeprowadzenie szkolenia z zakresu użytkowania oraz konserwacji instalacji fotowoltaicznej, a potwierdzenie wykonania takiego szkolenia może być integralną częścią protokołu odbioru.

Tutaj można pobrać przykładowy protokół odbioru instalacji fotowoltaicznej: Protokół odbioru instalacji fotowoltaicznej/.

Odbiór instalacji fotowoltaicznej

Solarna ładowarka akumulatora samochodowego.

Przenośne panele fotowoltaiczne znalazły zastosowanie jako ładowarki akumulatorów samochodowych. Czasami zdarzy nam się pozostawić samochód na włączonych światłach, czego skutkiem może być rozładowanie akumulatora i wtedy z pomocą może przyjść nam właśnie ładowarka fotowoltaiczna. W sytuacji awaryjnej umieszczamy ładowarkę na desce rozdzielczej samochodu, wtyczkę zasilnia podłączamy do gniazda zapalniczki samochodowej i czekamy na naładowanie akumulatora. Z jednej strony nie każdy samochód może być uruchamiany na “popych”, a z drugiej strony alternatywą może być jego holowanie, które niesie ze sobą konieczność poniesienia niemałych kosztów (jeśli oczywiście nie mamy wykupionego ubezpieczenia Car Assistance obejmującego darmowe holowanie samochodu).

Wadą ładowarki fotowoltaicznej jest stosunkowo długi czas ładowania akumulatora, ponieważ posiada ona niewielki prąd ładowania (przy napięciu 12V prąd ładowania wynosi max. 0,1 – 1,125 A, przy optymalnych warunkach nasłonecznienia). Dlatego czas ładowania może wynieść kilka lub nawet kilkanaście godzin, ale z drugiej strony ładowarka może nam pozwolić na nisko kosztowe naładowanie akumulatora samochodowego w sytuacji awaryjnej, kiedy inne rozwiązania nas zawiodą lub będą bardzo kosztowne.

 Solarna ładowarka akumulatora samochodowego

Koszty energii elektrycznej.

Energia elektryczna jest towarem tak samo jak lodówka, pralka, czy chleb, a z drugiej strony ma ona specjalne znaczenie z uwagi na zapewnienie bezpieczeństwa energetycznego kraju.

Energia elektryczna jest kupowana zarówno przez pojedyncze gospodarstwo domowe, jak również przez firmy, instytucje państwowe, szpitale, szkoły czy całe miasta lub gminy. Tym samym energia elektryczna ma swoją wartość, a w wielu przypadkach jest wręcz bezcenna i dopiero sytuacje awaryjne pozwalają na jej dostrzeżenie.

Koszty energii elektrycznej

Praktycznie dzisiaj trudno nam jest sobie wyobrazić sytuacje, w której nie będziemy mogli skorzystać z dobrodziejstwa jakim jest energia elektryczna.
Podlega ona tym samym prawom podaży i popytu co inne towary oferowane na rynku, przy czym cena sprzdawanej energii elektrycznej w warunkach Polski uzależniona jest różnych czynników zewnętrznych, w szczególności:
ceny energii na Towarowej Giełdzie Energii,
wielkości zapotrzebowania na energię elektryczną (rocznego zużycia energii),
wielkości napięcia zasilającego (im niższe, tym droższa jest energia elektryczna)
kosztów dystrybucji (zależne głównie od odległości od źródła oraz od ilości zużytej energii elektrycznej),
pory dnia (z uwagi na konieczność zapewnienia ciągłości dostaw energii w różnych porach dnia, kiedy występują wzrosty lub spadki zapotrzebowania, muszą być podejmowane specjalne działania stabilizujące siec energetyczną mające na celu zapobiegnięcie blackout-u – szerokiej awarii zasilania).

Koszty energii elektrycznej

W zależności od rodzaju odbiorcy cena energii ustalana jest przez rynek (podmioty prowadzące działalność gospodarczą), lub Prezesa Urzędu Regulacji Energetyki (URE, który ustala zarówno ceny energii, jak również pozostałe narzuty kosztów energii dla gospodarstw domowych, w tym opłatę dystrybucyjną).

W praktyce cena energii elektrycznej oraz opłata dystrybucyjna stanowią prawie 80 % kosztów energii, dlatego jedną z możliwości obniżenia kosztów energii elektrycznej jest produkowanie jej w miejscu wytworzenia ? taką możliwość mamy dzięki źródłom prosumenckim, bazujących głównie na źródłach energii odnawialnej.

Energia elektryczna może być wytwarzana przez wiele różnych podmiotów występujących na rynku, które do jej produkcji wykorzystują rożne źródła energii (głównymi źródłami są węgiel, gaz, słońce, wiatr).

Ważnym elementem jest struktura kosztowa produkcji energii elektrycznej, która mówi o tym, że o ile dzisiaj koszt wytworzenia energii w elektrowni fotowoltaicznej jest wyższy niż w elektrowni konwencjonalnej, to już po okresie jej spłacenia (obecnie jest to okres ok. 12 – 15 lat) znacząco spadnie i to właśnie dzięki temu spadkowi będziemy w stanie uzyskiwać tanią energię elektryczną. Jest to o tyle ważne, że oferowany dzisiaj osprzęt – w szczególności moduły fotowoltaiczne – mogą pracować przez okres 20-25 lat (tyle wynosi gwarancja wydajności oferowana przez producentów modułów fotowoltaicznych).

Koszty energii elektrycznej

Porównanie kosztów wytworzenia energii elektrycznej.

Cena energii elektrycznej to jeden z ważniejszych składników kosztowych nie tylko przy prowadzeniu działalności gospodarczej, ale również jest jedną z większych pozycji kosztowych budżetów gminnych i miejskich oraz gospodarstw domowych. Przy wzrastających cenach energii stale zmieniają się również warunki prowadzenia działalności gospodarczej – firma musi przenieść wzrost cen energii na klienta lub poprzez prowadzenie działań optymalizacyjnych utrzymać ceny oferowanych wyrobów na nie zmienionym poziomie.

Poziom kosztów energii ma szczególne duże znaczenie na konkurencyjność wszystkich branż energochłonnych, których likwidacja może świadczyć o stopniowej utracie ich konkurencyjności.

W zależności od rodzaju źródła występują różne poziomy kosztów wytwarzania energii elektrycznej. Ważne przy tym jest, że koszty wytwarzania energii elektrycznej w źródłach odnawialnych cały czas spadają, co przy minimalnych kosztach eksploatacyjnych będzie coraz bardziej umacniało ten sektor energetyki (cena surowców energetycznych takich jak węgiel, uran czy gaz cały czas wzrasta).

Koszty wytworzenia energii elektrycznej

Aktualnie cena energii elektrycznej w Polsce znajduje się na poziomie 0,15 EUR/kW (dla odbiorców zasilanych średnim lub wysokim napięciem jest troszkę niższa). Jednakże przy szeroko prowadzonych inwestycjach proekologicznych w energetyce konwencjonalnej (węglowej, atomowej) w bardzo szybkim tempie mogą wzrosnąć ceny energii elektrycznej co może być zabójcze dla całej gospodarki.

Dlatego z jednej strony tak ważne są działania zmierzające do racjonalizacji zużycia energii elektrycznej, a z drugiej strony prowadzenie polityki gospodarczej, która będzie hamowała wzrost cen głównych mediów (w tym również energii elektrycznej).

Okazuje się, że w Europie występują kraje, w których w ostatnich kilku latach zanotowany został spadek cen energii na przykład Irlandia, Holandia czy Rumunia /źródło: www.ec.europa.eu/.

Jednym z elementów wpływających na spadek cen energii elektrycznej mogą mieć w przyszłości inwestycje w odnawialne źródła energii. Dlatego bezpieczeństwo energetyczne to nie tylko ciągłość zasilania w energię elektryczną, ale również utrzymanie cen energii na konkurencyjnym poziomie.

Koszty wytworzenia energii elektrycznej

Źródło: na podstawie http://www.energy.eu/

Kiedy opłaca się sprzedaż wyprodukowanej energii z fotowoltaiki?

Decyzja o tym czy sprzedawać energię elektryczną wyprodukowaną z instalacji fotowoltaicznej, czy też zużywać we własnym zakresie jest istotna z punktu widzenia opłacalności inwestycji. Na dzień dzisiejszy chcąc sprzedawać energię elektryczną musimy wziąć pod uwagę przede wszystkim skalę inwestycji i formę działalności (osoba fizyczna lub prawna).

Mikroinstalacje budowane przez osoby fizyczne (Prosument) mogą liczyć na następujące przychody:
zużycie energii elektrycznej w taryfie dziennej (6:00 – 13:00 oraz 15:00 – 22:00) na potrzeby własne (stawka ok. 0,6 PLN/kWp),
zużycie energii elektrycznej w taryfie nocnej (22:00 – 6:00 oraz 13:00 – 15:00) – jeśli mamy dwie taryfy, to wtedy obowiązuje stawka ok. 0,23 PLN/kWh (jeśli mamy tylko jedną taryfę to wtedy mamy do czynienia ze stawką ok. 0,6 PLN/kWh),
sprzedaż energii elektrycznej przy stawce odpowiadającej 80 % wartości energii elektrycznej, co daje wartość ok. 0,13 PLN/kWh,

W przypadku mikroinstalacji nie możemy liczyć na przychody z tytułu sprzedaży praw majątkowych (zielonych certyfikatów), o które będzie występował i z których będzie korzystał operator energetyczny. Jednakże w tym przypadku sprzedaż energii elektrycznej wyprodukowanej przez operatora mikroinstalacji dotyczyć będzie wyłącznie nadwyżek energii nie zużytej. Dlatego tak ważne jest, aby właściwie dobrać wielkość i parametry instalacji fotowoltaicznej Prosumenta.

Z tych prostych założeń wynika, że najbardziej opłaca się zużywać energię elektryczną w porze kiedy występują najwyższe ceny energii (dzień) i tak też najlepiej jest planować wielkość instalacji fotowoltaicznej – aby przede wszystkim zużywać energię przy najwyższych stawkach (rekuperacja, grzejniki łazienkowe, osuszanie lub nawilżanie powietrza, lodówka, wentylator).

W przypadku gdy prowadzimy działalność gospodarczą, nawet nie koniecznie w domu na którym mamy zainstalowaną instalację fotowoltaiczną, wtedy zostajemy zmuszeni do sprzedawania wyprodukowanej energii elektrycznej, uwzględniając przy tym przychody związane z prawami majątkowymi (zielonymi certyfikatami). Tym samym przychody ze sprzedaży energii elektrycznej zostają powiększone o ok 200 – 300 PLN z tytułu sprzedaży praw majątkowych (zielonych certyfikatów).

Sprzedając energię elektryczną do sieci musimy pokryć koszty operacyjne prowadzenia działalności – min. to koszt 254,55 zł miesięcznie ubezpieczenia zdrowotnego (przy pełnych kosztach to kwota ponad 900 PLN miesięcznie). Ponadto chcąc sprzedawać energię elektryczną musimy wystąpić o koncesję na produkcję i sprzedaż energii elektrycznej.

Dla przykładu budując instalację o mocy 8 kWp w najlepszych miesiącach (maj – lipiec) możemy liczyć się z produkcją energii na poziomie 1-1,2 MWh/ miesiąc. Z kolei w miesiącach zimowych produkcja energii może osiągnąć wielkość 0,1-0,2 MWh/ miesiąc (grudzień – styczeń). Odpowiadające wielkości produkcji przychody ze sprzedaży energii to odpowiednio 250 – 300 PLN w miesiącach letnich, oraz 25- 50 PLN w miesiącach zimowych (zostaną one powiększone o przychody z tytułu sprzedaży zielonych certyfikatów).

Stąd w miesiącach zimowych nie pokrylibyśmy nawet kosztów operacyjnych (ubezpieczenia zdrowotnego, księgowości), nie mówiąc już o pełnych kosztach prowadzenia działalności gospodarczej. Dlatego produkcja energii elektrycznej przy tak małej instalacji fotowoltaicznej może być jedynie uzupełnieniem działalności podstawowej (może wpływać na wielkość osiąganych przychodów, kosztów, wyników działalności podstawowej).

Jeśli chodzi o sprzedaż lub używanie energii elektrycznej na własne potrzeby to wiele zależy również od struktury kosztów energii. W tym zakresie wiele nam powie umowa jaką mamy z zakładem energetycznym. Ponieważ każda umowa to co najmniej następujące składniki kosztowe:
przesył (50 PLN/ MW – 250 PLN/MW),
energia (180 – 250 PLN/ MW)
jakość (20 – 60 PLN/MW).

Koszty przesyłu uzależnione są od wielkości napięcia które mamy podłączone do obiektu (nn – wyższa kwota przesyłu, sn/wn – niższa kwota przesyłu).
Koszt energii – czynnikiem decydującym o cenie jest ilość zużywanej energii (im większe zużycie tym możliwa jest niższa cena do wynegocjowania).
Koszt zielonych certyfikatów, które są stałe na jednostkę wyprodukowanej energii i tym samym nie mają wpływu na kwestię opłacalności zużycia lub sprzedaży energii.

Osoby zainteresowane informacjami na temat możliwego uzysku energii elektrycznej oraz przychodami zapraszamy do skorzystania kalkulatora kalkulatora kosztów instalacji fotowoltaicznej: Kalkulator kosztów PV

Tak więc w przypadku zużywania energii na własne potrzeby najbardziej jest opłacalna sytuacja, kiedy mamy wysokie koszty przesyłu bo to je możemy niejako “odzyskać”. Przy niskich kosztach przesyłu, różnica między sprzedażą do sieci i zużyciem własnym jest niewielka i wtedy lepiej jest sprzedawać energię elektryczną, aby nie musieć inwestować w jej magazynowanie energii elektrycznej (no chyba, że nasze potrzeby energetyczne są tak duże, że jesteśmy w stanie zużywać wszystko co wyprodukujemy). Magazynowanie to z kolei wysokie koszty zakupu akumulatorów (zalecane są żelowe) i następnie ich wymiana po określonym czasie (żywotność wynosi ok. 4-6 lat, w szczególnych przypadkach akumulatorów Li-Jon okres bezawaryjnej pracy może sięgnąć nawet 10-15 lat).

Sprzedaż wyprodukowanej energii z fotowoltaiki