Jak wykorzystać energię słoneczną w domu?

Energia słoneczna wydaje się być obiecującym źródłem energii dla gospodarstw domowych, a zwłaszcza domów jednorodzinnych. I nic w tym dziwnego. Słońce świeci za darmo, ceny niezbędnych technologii stają się coraz bardziej przystępne, a wydajność paneli fotowoltaicznych rośnie. Dodatkowo każdy dom jednorodzinny posiada przestrzeń odpowiednią dla umieszczenia elektrowni słonecznej - dach. Istnieje kilka sposobów na to, w jaki sposób korzystać z energii słonecznej w domu. Zacznijmy jednak od kilka podstawowych informacji.

Energia słoneczna - co musisz wiedzieć?

W Polsce na metr kwadratowy powierzchni ziemi przypada rocznie około 1 MWh energii, a mniej więcej trzy czwarte tej ilości przypada na powierzchnię ziemi w okresie od kwietnia do września. Z tych liczb wynikają już pewne zalety i wady korzystania z energii słonecznej. Jedna megawatogodzina na metr kwadratowy rocznie, to bardzo przyzwoita ilość darmowej energii. Jej otrzymywanie jest jednak bardzo nierównomierne w czasie, a ma miejsce zwłaszcza latem i w ciągu dnia. Niestety, większość z nas potrzebuje energii szczególnie w długie zimowe wieczory i ciemne poranki. A to są właśnie kluczowe aspekty, z którymi technologia domowych elektrowni słonecznych musi sobie jakoś radzić.

Oczywiście panele fotowoltaiczne nie działają ze 100% wydajnością i tylko niewielka część całkowitej ilości energii słonecznej zamieniana jest na energię elektryczną - około 20%. Moc paneli fotowoltaicznych podana jest w jednostkach Wp (watt peak). Ich liczba wskazuje na wydajność panelu słonecznego w warunkach tak zwanego pełnego nasłonecznienia. Na rynku zazwyczaj można znaleźć panele fotowoltaiczne o mocy 300–380 Wp i więcej. 

Mniejsza instalacja fotowoltaiczna z 6 panelami fotowoltaicznymi zapewni w słoneczny dzień moc 1,8 - 2,28 kWp, zajmując przy tym łącznie około 12 m2 powierzchni. 

Ile energii elektrycznej wyprodukuje instalacja fotowoltaiczna w ciągu roku? W przybliżeniu należy spodziewać się rocznej produkcji 980 kWh energii elektrycznej na jedną zainstalowaną kWp mocy paneli słonecznych. Na ilość wyprodukowanej energii przez fotowoltaikę ma jednak wpływ:

• lokalizacja na terenie Polski, 
• orientacja elektrowni fotowoltaicznej,
• kąt nachylenia paneli.

Rodzaje instalacji fotowoltaicznych

• Zwykła domowa instalacja - wytwarza energię elektryczną na potrzeby gospodarstwa domowego i dostarcza nadwyżkę do sieci dystrybucji energii elektrycznej po cenie zakupu.
• Instalacja wyspowa (off-grid) - nie jest podłączona do sieci dystrybucyjnej. Cała energia elektryczna jest zużywana przez gospodarstwo domowe na miejscu.
• Instalacja hybrydowa - jest połączeniem obu powyższych systemów, a jej kluczowym elementem jest inwerter hybrydowy. Niezależność od sieci zapewniają akumulatory magazynujące energię, jednak w razie potrzeby istnieje możliwość poboru energii z sieci. 

Fotowoltaika do grzania wody - czy warto?

Najprostszym sposobem na wykorzystanie energii słonecznej z fotowoltaiki w domu jest fotowoltaiczne ogrzewanie wody. W tym przypadku energia elektryczna wytwarzana przez instalację fotowoltaiczną na dachu ogrzewa wodę w bojlerze. Takie rozwiązanie ma kilka zalet.

Po pierwsze, jest to bardzo łatwe rozwiązanie. W praktyce wystarczy bojler elektryczny, kilka paneli fotowoltaicznych i elektronika, która steruje wszystkim i dba o optymalne działanie całego systemu. W przeciwieństwie do starszych, ale wciąż używanych systemów termicznych (słońce w kolektorach ogrzewa płyn roboczy, który następnie oddaje ciepło wodzie), fotowoltaika jest łatwiejsza w utrzymaniu i realizacji oraz lepiej sprawdza się w mroźne i słoneczne dni. 

Po drugie, fotowoltaiczne ogrzewanie wody jest tanie – prostota technologii wiąże się również z niskimi kosztami zakupu. Bojler elektryczny w tym systemie działa na zasadzie akumulatora i tym samym umożliwia korzystanie z energii słonecznej nawet wtedy, gdy słońce nie świeci. Woda jest po prostu podgrzewana w nim w ciągu dnia i dostępna również wieczorem. Oczywiście bojler może również korzystać ze zwykłej energii elektrycznej pochodzącej z sieci dystrybucyjnej.

Prawidłowo zaprojektowany fotowoltaiczny system podgrzewania wody może pokryć ponad 60% zużycia ciepłej wody w normalnym gospodarstwie domowym, a od kwietnia do września słońce zazwyczaj pokrywa całe zużycie. Warto jednak pamiętać o tym, że w ten sposób ogrzewasz wyłącznie wodę, a latem może dojść do sytuacji, że zostanie ona bardzo szybko podgrzana, a fotowoltaika ograniczy swoją wydajność. Latem produkcja energii elektrycznej z paneli słonecznych jest bowiem największa. Dlatego specjaliści zazwyczaj zalecają korzystanie z systemu do podgrzewania wody, a jednocześnie używania wyprodukowanej energii na pokrycie zapotrzebowania gospodarstwa domowego.

Produkcja energii elektrycznej na własny użytek - jak to działa?

Ciekawszym sposobem wykorzystania energii słonecznej w domu jest własna produkcja energii elektrycznej oraz jak największe zużycie tej energii w gospodarstwie domowym. Uzupełnieniem fotowoltaiki dachowej w takim przypadku jest również falownik, czyli inwerter prądu stałego z paneli fotowoltaicznych na wspólny prąd przemienny 230V/50Hz - z którego prąd rozprowadzany jest do gniazdek. 

​​Częścią domowej instalacji fotowoltaicznej powinna być również jakaś forma magazynowania energii, ponieważ bez tego całe urządzenie działa bardzo nieefektywnie. W tym celu może zostać wykorzystany już wcześniej wspomniany bojler elektryczny, który wykorzysta nadmiar wyprodukowanej energii elektrycznej do podgrzewania wody. 

Jednak coraz częściej stosowane są również domowe akumulatory energii elektrycznej. Przykładem jest dobrze znane urządzenie Tesla Powerwall, ale na rynku można już dostać całą gamę akumulatorów o różnych pojemnościach. Akumulator do użytku domowego to zazwyczaj kompletne urządzenie, które wystarczy podłączyć do falownika. Zwykle jest on w stanie przechowywać kilka kWh energii słonecznej w ciągu dnia do wykorzystania wtedy, gdy słońce już zajdzie. Minusem akumulatora może okazać się jednak jego wysoka cena. 

Ciekawym sposobem na zwiększenie efektywności ekonomicznej instalacji fotowoltaicznej jest tzw. wirtualne magazynowanie energii. Polega ono na wykorzystaniu sieci dystrybucji energii elektrycznej jako akumulatora, w którym „magazynujesz” wyprodukowaną energię elektryczną, a następnie ją odbierasz i zużywasz. W tym wypadku Twoja elektrownia fotowoltaiczna musi być jednak podłączona do sieci dystrybucyjnej.

Kluczowym elementem domowej elektrowni  fotowoltaicznej jest falownik. Zazwyczaj nie tylko zajmuje się zmianą prądu stałego na prąd przemienny, ale również pełni rolę głównej jednostki sterującej, która odpowiada za przełączanie podgrzewania wody, ładowanie akumulatora i przełączanie zużycia energii elektrycznej, gdy słońce nie świeci, a akumulator jest już rozładowany.

Inwestycja w fotowoltaikę - co musisz wiedzieć?

Początkowa inwestycja w instalację fotowoltaiczną z magazynowaniem energii będzie już o nieco droższa, w porównaniu z wcześniej wspomnianym systemem posiadającym wyłącznie opcję podgrzewania wody. Zależy to głównie od warunków lokalnych, mocy zainstalowanej elektrowni fotowoltaicznej i innych jej dodatkowych funkcji. Zwrot z inwestycji w fotowoltaikę nastąpi po około 15 latach, jednak korzystając z dostępnych dotacji rządowych do paneli fotowoltaicznych możesz obniżyć jej koszt, skracając w ten sposób okres jej zwrotu.

Czy dzisiejszy artykuł był dla Ciebie przydatny? Jeśli masz jeszcze jakieś pytania, zostaw dane kontaktowe, a my się z Tobą skontaktujemy. Możesz również napisać do nas na info@woltair.pl lub zadzwonić na numer +48 732 059 039.