Jak działa system fotowoltaiczny?

Fotowoltaika to nowoczesna technologia, za pomocą której możemy produkować własny prąd. Działa ona w stosunkowo prosty sposób, a produkowanie energii elektrycznej za pomocą paneli fotowoltaicznych odbywa się dzięki zjawisku nazywanemu efektem fotowoltaicznym. Opisane wyżej zjawisko polega na tym, że w półprzewodniku powstaje siła elektromotoryczna. Energia słoneczna zostaje zamieniona na prąd stały, a cała przemiana zachodzi w ogniwach fotowoltaicznych, z których zbudowane są panele słoneczne. Następnie prąd stały trafia do falownika, gdzie jest przekształcony w prąd przemienny, za pomocą którego możemy zasilać urządzenia elektryczne w naszym domu.

Wyróżniamy 2 systemy:
System on grid – instalacja fotowoltaiczna przyłączona jest do sieci energetycznej.
System off grid – potocznie nazywany systemem wyspowym. Taka instalacja fotowoltaiczna nie jest podłączona do sieci energetycznej, a do akumulatora, który jest w stanie magazynować nadwyżki wyprodukowanej energii.

Z jakich elementów składa się instalacja?

  • falownika, który zmienia prąd stały na prąd zmienny
  • konstrukcji montażowej odpowiedniej dla danego rodzaju dachu
  • okablowania fotowoltaicznego DC, za pomocą którego łączymy panele i podłączamy instalację do falownika
  • okablowania po stronie napięcia przemiennego AC
  • zabezpieczenia instalacji w postaci bezpieczników, odgromników strony DC oraz AC.
  • akumulatora wraz z regulatorem ładowania - w zależności od tego czy jest to instalacja off-grid czy on-grid,
  • opcjonalnie licznika Export-Import, dzięki któremu mamy podgląd ile energii wysyłamy do sieci lub pobieramy z sieci.

Korzyści z instalacji fotowoltaicznej w domu

OSZCZĘDNOŚĆ

Duży zysk i szybki zwrot inwestycji

EKOLOGIA

Panele fotowoltaiczne nie emitują zanieczyszczeń

DOSTĘPNOŚĆ

Energia słoneczna jest odnawialna i nigdy jej nie zabraknie

Dlaczego warto założyć instalację w domu?

  • Dotacja z programu "Mój prąd" zwrot inwestycji o 5 000 zł
  • Od 2019 roku masz szansę odliczyć koszt instalacji fotowoltaicznej od podatku
  • Zwrot instalacji fotowoltaicznej już po 7-8 latach
  • Uniezależnienie się od wzrostu cen za energię elektryczną 5
  • Wspólne dobro o środowisko naturalne

Posiadając instalację fotowoltaiczną w domu mamy możliwość zarobku, dzięki magazynowaniu nadwyżki wyprodukowane energii w sieci dystrybucyjnej zakładu energetycznego. Jeżeli założona przez nas instalacja PV produkuje więcej energii, a my nie jesteśmy w stanie jej skonsumować, ani w żaden sposób wykorzystać, zostanie odebrana przez sieć energetyczną zgodnie z obowiązującymi przepisami. Dla instalacji o mocy do 10 kW za każdy oddany do sieci 1 kW energii OSD zwróci nam 0,8 kW, a dla mocy instalacji od 10 do 50 kW za każdy oddany do sieci 1 kW energii OSD zwróci nam 0,7 kW. Wspomniany sposób zarobku to bezgotówkowe rozliczenie energii pobranej i wykorzystanej przez prosumenta oraz energii wyprodukowanej przez należącą do niego instalację fotowoltaiczną. Okres rozliczeniowy jest zgodny z okresem wskazanym w umowie z zakładem energetycznym.

Korzyści z instalacji fotowoltaicznej w firmie

Energia produkowana przez instalację fotowoltaiczną w pierwszej kolejności wykorzystywana jest przez urządzenia elektryczne w naszej firmie. Dzięki temu możemy w znacznym stopniu ograniczyć koszty związane z rachunkami za prąd. Jeżeli natomiast mamy nadwyżkę energii, możemy ją bez problemu odsprzedać do zakładu energetycznego.

Zakup instalacji fotowoltaicznej to naprawdę świetna inwestycja dla każdej firmy. Przede wszystkim istotną kwestią jest to iż cała instalacja staje się kosztem w naszej firmie, zatem mamy możliwość odliczenia pełnego vatu na poziomie 23%, a także podatku dochodowego.

Nie ma wątpliwości, że inwestycja w panele fotowoltaiczne jest dla przedsiębiorstw opłacalna. Według statystyk odpowiednio przygotowane i dobrane instalacje fotowoltaiczne potrafią obniżyć rachunki za energie elektryczną w firmie nawet o 80%. Zapewnia im więc nie tylko spore oszczędności, ale i możliwość dodatkowego zarobku, poprzez sprzedanie nadwyżek energii. 

Kolejną zaletą jest podniesienie prestiżu firmy i zyskania większej przychylności ze strony konsumentów. Coraz więcej przedsiębiorców decyduje się na takie rozwiązanie również ze względów wizerunkowych. 

Dlaczego akurat fotowoltaika?

ŁATWY I SZYBKI MONTAŻ

Instalacje fotowoltaiczną można wdrożyć w bardzo krótkim czasie, a jej założenie nie wymaga żadnych zezwoleń

NIEZAWODNOŚĆ

Panele fotowoltaiczne objęte są 25 letnią gwarancją wydajności

ODPORNOŚĆ

instalacja jest wytrzymała i bardzo odporna na anomalie pogodowe

Dlaczego akurat fotowoltaika?

Czym w ogóle są falowniki? Są to urządzenie elektryczne zamieniające prąd stały z modułów na prąd zmienny (DC -> AC). Poniżej przedstawiamy najpopularniejsze marki produkujące falowniki dla systemów fotowoltaicznych. W instalacjach fotowoltaicznych przekształca prąd stały powstały w bateriach słonecznych i dostosowuje go do odbiorników i sieci elektrycznej. Falownik jest to jeden z najistotniejszych elementem instalacji PV.

FALOWNIKI FIRMY FRONIUS

Falowniki firmy Fronius są wydajne, bardzo niezawodne i stanowią nieodzowny element każdej instalacji fotowoltaicznej. Klasy mocy od 1,5 do 27,0 kW umożliwiają ich zastosowanie w instalacji niemal każdej wielkości, od domu jednorodzinnego aż po instalacje wielkopowierzchniowe np. dużych firm.

Przekaźnik datamanager Fronius Datamanager to centrala komunikacyjna falowników firmy Fronius, przeznaczona do wszechstronnego zastosowania. Poprzez połączenie z siecią Internet za pośrednictwem interfejsu LAN lub WLAN urządzenie „Fronius Datamanager” przesyła wartości instalacji fotowoltaicznej bezpośrednio do portalu online „Fronius Solar.web”, co pozwala zachować całkowitą kontrolę nad pracą instalacji w dowolnej chwili. Ważną zaletą dla użytkownika, jest to iż interfejs można wywołać z poziomu przeglądarki internetowej.

Licznik smart meter Licznik fronius Smart Meter to dwukierunkowy licznik służący do optymalizacji zużycia energii produkowanej na potrzeby własne i rejestracji krzywej obciążenia gospodarstwa domowego. Dzięki wysokiej dokładności i szybkiej komunikacji, w przypadku ograniczeń zasilania możliwa jest szybsza i dokładniejsza regulacja zasilania niż w przypadku zastosowania innych liczników. W połączeniu z portalem online, firma Fronius umożliwia przejrzystą prezentację zużycia produkowanej energii na potrzeby własne.

Ohmpilot Fronius Ohmpilot jest regulatorem sterującym odbiornikami, przeznaczonym do wykorzystania nadmiaru energii słonecznej w celu podgrzania wody. Dzięki płynnie regulowanej mocy od 0 do 9 kW, nadmiar energii PV można spożytkować do wysoce wydajnego wykorzystania i zasilania odbiorników w gospodarstwie domowym. Jego głównym przeznaczeniem jest wykorzystanie nadmiaru energii słonecznej w celu podgrzania wody np. w kotłach i zbiornikach buforowych, ale może być także stosowany do grzejników na podczerwień lub grzejników łazienkowych na ręczniki.

FALOWNIKI FIRMY ZEVELSOLAR

Firmę Zeversolar łączy niemiecka myśl techniczna, jakość i niezawodność z chińskim doświadczeniem w wielkoskalowej produkcji i optymalizacji kosztów wytwarzania. W ofercie Zeversolar znajdziemy kompletną gamę falowników fotowoltaicznych: zarówno nowatorskie falowniki jednofazowe Zeverlution o mocach 1-4 kW (najlżejsze falowniki na rynku – tylko 7,3 kg) jak i falowniki trójfazowe Evershine o mocach 4-33 kW przeznaczone  do zastosowań domowych jak i przemysłowych. Produkty Zeversolar stały się symbolem jakości i niezawodności.

FALOWNIKI FIRMY SOLAREDGE

Solaredge SolarEdge jest producentem inteligentnej technologii, która pozwala dzięki falownikom, optymalizatorom mocy i portalowi monitoringu na jeszcze większą kontrolę nad instalacją fotowoltaiczną, większe bezpieczeństwo i lepszą wydajność. Falownik SolarEdge efektywnie konwertuje energię DC z paneli słonecznych na energię AC, którą można przesyłać przez sieć AC instalacji, a następnie do sieci elektrycznej. Falownik odbiera również dane monitorowania z każdego optymalizatora mocy i przesyła je do centralnego serwera (portal monitoringu SolarEdge wymaga jedynie połączenia internetowego).
 Możemy sobie również pobrać dedykowaną aplikację na telefon, aby zawsze mieć szybki dostęp do wszystkich potrzebnych danych.

Optymizery Optymalizatory mocy SolarEdge są przetwornikami prądu stałego DC-DC podłączonymi do modułów PV w celu zapewnienia maksymalnego pozyskania energii poprzez wykonywanie niezależnego wyszukiwania punktu maksymalnej pracy (MPPT) na poziomie modułu. Optymalizatory mocy regulują napięcie łańcucha na stałym poziomie, bez względu na długość łańcucha oraz warunki otoczenia. Optymalizatory mocy posiadają funkcję bezpiecznego napięcia, która automatycznie redukuje napięcie wyjściowe. Moduł zabezpieczający DC znajduje się pod falownikiem i jest podłączony do falownika za pomocą przewodów AC i DC.

Falowniki SolarEdge w technologi HD Wave HD-Wave to nowa era technologii falowników o wielu zaletach:

  • Specjalnie zaprojektowany do pracy z optymalizatorami mocy
  • 99,2% maksymalnej sprawności – niższy uśredniony koszt energii elektrycznej (LCOE) Przewymiarowanie do 155%
  • Niezwykle mały, lekki i prosty w instalacji
  • Zwiększone bezpieczeństwo dzięki wyłącznikowi prądu stałego
  • Opcjonalnie detektor łuku elektrycznego i przerywnik zgodnie z normą UL 1699b Wyższa moc maksymalna łańcucha
  • Kompatybilny z innymi systemami SolarEdge
  • Zintegrowany monitoring na poziomie modułu

FALOWNIKI FIRMY HUAWEI

Huawei jest wiodącą globalną firmą w dziedzinie technologii informacyjnej i komunikacyjnej. Produkty i rozwiązania Huawei są wykorzystywane w ponad 170 krajach i regionach, obsługujących ponad jedną trzecią populacji światowej. W branży fotowoltaiki, Huawei oferuje zaawansowane technicznie falowniki, charakteryzujące się wysoką jakością i niezawodnością. Przeznaczone są zarówno do mikroinstalacji (grupa Fusion Home), jak i do bardzo dużych instalacji (Grupa commercial).

Zalety produktów Huawei:

  • zwiększona skuteczność systemu dzięki kilku MPPT
  • zwiększona dokładność i niezawodność transmisji danych dzięki PLC (Power Line Communication – komunikacja po kablach AC)
  • system inteligentnego zarządzania PV „Fusion Solar” zwiększa dochody, wspiera zarządzanie serwisu, zwiększa bezpieczeństwo i wspiera finansowanie
  • ochrona IP65, chłodzenie naturalne, pyłoszczelne, wodoszczelne i odporne na mgłę solną
  • brak łatwo uszkadzających się części (bezpieczniki i wentylatory), 25 lat eksploatacji bez serwisowania.

Moduły

Moduł fotowoltaiczny to urządzenie do bezpośredniej zamiany energii słonecznej na energię elektryczną. Moduł jest zbudowany z połączonych ogniw fotowoltaicznych, w pełni chroniony przed wpływami środowiska. Dzielimy je na:

Polikrystaliczne – To jedne z najpopularniejszych paneli oferowanych obecnie na rynku, ze względu na bardzo niski spadek mocy wraz ze wzrostem temperatury. Ogniwa takich panelu wytwarzane są z wielu kryształów krzemu, przez co mają one kształt kwadratu oraz „mieniącą się” strukturę, przypominającą stal stopową. Panele te są atrakcyjne cenowo, jednak ich popularność i niska cena powoduje mniejszą jakość. Wadą jest również to iż, gorzej oddają ciepło.

Monokrystaliczne – Panele monokrystaliczne zbudowane są z ogniw powstałych z ciągnienia jednego kryształu krzemu. Ich sprawność jest najwyższa spośród wszystkich rodzajów modułów fotowoltaicznych i waha się w granicach 15-19%. Ich charakterystyczną cechą są ogniwa w kształcie zbliżonym do okrojonego koła oraz często czarny kolor. Panele te są również najbardziej efektywne. Niestety ich wadą jest cena, bo są po prostu drogie.

Technologia ogniw połówkowych half cell W tradycyjnym module wykonanym w technologii krzemowej, znajdują się ogniwa o wymiarach standardowo 156×156 mm i jest ich najczęściej 60. Producenci, chcąc ograniczyć straty mocy na linii ogniwo PV – moduł PV, wynikające z dużej powierzchni ogniwa w stosunku do liczby elektrod zbiorczych, postanowili podzielić poszczególne ogniwa na pół. Tym sposobem powstał moduł o 120 ogniwach, których rozmiary to 156×78 mm.  Moduły half cut cells to produkty o wysokiej wydajności i coraz większych mocach jednostkowych. Moduły te oprócz tego, że mają wyższą mocy, również są mniej wrażliwe na powstawanie gorących punktów, czyli bardziej odporne na negatywne skutki zacienienia. Kolejną zaletą jest to, iż są także odporne na zjawisko PID, czyli na degradację ogniwa indukowanym napięciem. Zjawisko to bardzo drastycznie wpływa na wydajność całego systemu fotowoltaicznego.

Kable fotowoltaiczne

Kable fotowoltaiczne służą do połączeń pomiędzy modułami fotowoltaicznymi, ciągami modułów oraz do połączeń modułów z przemiennikiem DC/AC – jedno- i wielożyłowe. Nadają się one od użytku zarówno do połączeń ruchomych, jak i układania na stałe, na wewnątrz, jak również na zewnątrz pomieszczeń. Kable wykorzystywane w systemach fotowoltaicznych musza charakteryzować się odpornością na wysokie temperatury i wytrzymałością na duże obciążenia, a jednocześnie powinny wyróżniać się dużą elastycznością.

Kable fotowoltaiczne nadają się do pracy w zakresie – od ok. -40°C do 110°C – dzięki czemu nie dochodzi do zimnego przepływu, który mógłby spowodować nierównomierne ułożenie wyrobów kablowych, a nawet zwarcie. Ponadto zastosowane materiały izolacji żył powinny utrzymywać parametry elektryczne, fizyczne oraz spełniać swe funkcje właśnie przy dużym zróżnicowaniu temperatur występującym w zewnętrznych instalacjach PV

Konstrukcje

  • konstrukcje na dachy skośne.
  • dachówką ceramiczną
  • łupkiem
  • dachówką karpiówką
  • blachą, papą, blachą falistą, blachodachówką itp.
  • blachą trapezową
  • konstrukcje na dach płaski
  • konstrukcje kotwione
  • konstrukcje balastowe
  • konstrukcje aerodynamiczne
  • konstrukcje na grunt

  • palowanie
  • ustawienie konstrukcji na betonowych podporach
  • wkręcanie do ziemi

Zabezpieczenia instalacji fotowoltaicznych

Bezpieczeństwo w instalacjach fotowoltaicznych jest niezwykle ważnym zagadnieniem. Służą do zabezpieczania przed otwarciem obwodu (a tym samym przed przepływem prądu o zbyt dużej mocy) w całej instalacji lub w jej poszczególnych elementach. Celem jest przede wszystkim ochrona przed niekorzystnymi warunkami atmosferycznymi oraz wypadkami losowymi.

Pierwszym typem ochrony jest ochrona zwarciowa. Zwarcie w instalacji fotowoltaicznej występuje wówczas gdy jeden z paneli zostanie zacieniony. Dochodzi wówczas do niebezpiecznego zjawiska przepływu prądu wstecznego, który jest sumą prądów płynących przez pozostałe panele. Zbyt wysoka moc przepływającego prądu może spowodować zwarcie. Zabezpieczeniem od tego typu niebezpieczeństwa jest rozłącznik bezpiecznikowy z wkładkami bezpiecznikowymi. Jego zadaniem jest odłączenie instalacji w momencie wykrycia przepływu prądu zwarciowego.

Kolejnym typem ochrony jest ochrona przeciwporażeniowa. Tego typu ochronę zapewniają wyłączniki różnicowo-prądowe. Ich zadaniem jest zabezpieczenie przed bezpośrednim porażeniem elektrycznym w wypadku awarii systemu fotowoltaicznego.

Bezpieczniki dedykowane dla instalacji PV

Bezpieczniki stosuje się przede wszystkim w przypadku instalacji fotowoltaicznych, w których są więcej niż dwa połączenia równoległych łańcuchów modułów fotowoltaicznych.

 Specjaliści zwracają uwagę na dwa poziomy zabezpieczeń uzyskane poprzez bezpieczniki topikowe. Poziom I ma za zadanie wyłączanie prądów zwarciowych DC w obszarze paneli w miejscu położonym możliwie najbliżej paneli fotowoltaicznych. W tym celu zastosować powinno się chociażby specjalnie zaprojektowane bezpieczniki topikowe cylindryczne, które montowane są w rozłączniku. 

Co daje poziom I zabezpieczeń? Przede wszystkim istotne jest fizyczne i elektryczne odłączenie każdego pojedynczego panelu. 

Równie ważny jest poziom II zabezpieczeń, który uzyskujemy za pomocą bezpieczników topikowych. Poziom ten stanowi ochronę główną instalacji fotowoltaicznej, a zabezpieczenia zazwyczaj instaluje się obok zacisków wejściowych przekształtnika. Ważną rolę odgrywa elektryczne połączenie z rozłącznikami pierwszego poziomu. Do montażu bezpieczników przeznaczone są podstawy bezpiecznikowe.

Odgromniki przepięć typ I i II

W celu zabezpieczenia całych systemów fotowoltaicznych i podłączonych do nich wszystkich urządzeń elektronicznych przed przepięciami i sprzężeniami, stosuje się najczęściej specjalne ograniczniki przepięć, które są przeznaczone do systemów fotowoltaicznych po stronie napięcia stałego oraz standardowe ograniczniki przepięć po stronie prądu przemiennego.

Wyróżniamy 2 typy ograniczników:
Ograniczniki przepięć typu 1 zabezpieczają przed bezpośrednim i bliskim uderzeniem pioruna.
Ograniczniki przepięć typu 2 zabezpieczają większość odbiorników elektrycznych przed przepięciami komutacyjnymi i przepięciami zredukowanymi przez ograniczniki przepięć typu 1