Fotowoltaika – co to jest, jak działa? Dlaczego warto zaplanować instalację paneli solarnych w projekcie domu?

Czy się to komuś podoba, czy nie, jako społeczeństwo wchodzimy w erę energetyki rozproszonej, a względy ekonomiczne będą kierunkowały nasze plany inwestycyjne w stronę jak największej samowystarczalności energetycznej.

W komfortowej sytuacji znajdują się inwestorzy, którzy dopiero planują budowę swojego nowego domu, ponieważ odpowiednie zaprojektowanie budynku pozwoli na zoptymalizowanie kosztów oraz komfortowe i efektywne użytkowanie budynku.

Jakie kwestie należy rozważyć, planując budowę nowego domu, który ma być tani w użytkowaniu i efektywny energetycznie, o tym opowiemy w poniższym tekście.

• Miejsce instalacji paneli fotowoltaicznych
• Ile kWh energii będziemy potrzebować w ciągu roku?
• Gdzie umieścić nasz system fotowoltaiczny - na dachu budynku czy na gruncie?
• Konstrukcja dachu i technologia pokrycia
• Instalacja odgromowa na budynku a ogniwa solarne
• Instalacja elektryczna prądu stałego i Inverter (falownik)
• Instalacje elektryczna i tablica rozdzielcza w budynku
• Współpraca architekta z firmą instalacyjną
• Monitorowanie pracy instalacji fotowoltaicznej
• Miejsce instalacji paneli fotowoltaicznych
• Do paneli fotowoltaicznych, żeby te mogły produkować energię elektryczną z maksymalną sprawnością, musi docierać odpowiednia ilość promieni słonecznych. Dlatego miejsce, w którym będzie znajdował się nasz generator fotowoltaiczny, powinno być dobrze nasłonecznione, zorientowane na południe, bez żadnych zacienień z wysokich drzew, sąsiadujących budynków i innych przeszkód.

Ile kWh energii będziemy potrzebować w ciągu roku?

Typowe statystyczne gospodarstwo domowe zużywa w ciągu roku od 3000 do 5000 kWh energii elektrycznej na zaspokojenie potrzeb bytowych rodziny. Jednak powinniśmy się zastanowić, czy zapotrzebowanie na energię w naszym nowym domu nie będzie wyższe, należy rozważyć:

1. Czy planujemy instalację pompy ciepła lub innego systemu wykorzystującego energię elektryczną do ogrzewania domu?
2. Czy planujemy instalację systemu klimatyzacji?
3. Czy w najbliższej przyszłości nie zmienimy naszego starego diesla na miejskie autko elektryczne?
4. Instalację fotowoltaiczną powinno się wybudować w sposób taki, by zaspokajała wszystkie potrzeby jej użytkowników, późniejsza rozbudowa nie jest niewykonalna, jednak z reguły jest już mniej opłacalna, dlatego ważne jest dokładne określenie zapotrzebowania na energię elektryczną w projektowanym budynku.

Gdzie umieścić nasz system fotowoltaiczny - na dachu budynku czy na gruncie?

Z technicznego punktu widzenia, nie ma większego znaczenia czy systemy fotowoltaiczne są instalowane na gruncie, czy na dachu budynku, natomiast każde rozwiązanie ma swoje wady i zalety.

Patrząc z perspektywy oszczędności miejsca na naszej działce, lepiej ogniwa solarne zainstalować na dachu, są wtedy zintegrowane z konstrukcją budynku. Projektując budynek, należy jednak pamiętać, że potrzebujemy odpowiedniej wielkości powierzchnię dachu, która będzie równomiernie nasłoneczniona, bez zacienień, nachylona pod kątem optymalnie 30-35 stopni, zorientowana możliwie jak najbardziej w kierunku południowym. Mniejsze znaczenie ma technologia pokrycia dachu, jednak są systemy, które bardziej lub mniej ingerują w pokrycie dachu, więc najlepiej na etapie budowy dachu zainstalować haki do montażu konstrukcji fotowoltaicznej, tak by później nie ingerować w nasz nowy dach.

Do instalacji paneli fotowoltaicznych najlepiej nadają się budynki z dachem dwuspadowym, zorientowanym jedną płaszczyzną na południe, bez żadnych wykuszy, kominów czy innych elementów mogących powodować okresowe zacienienie.

Jeżeli nasz nowy dom nie może spełnić wyżej opisanych wymagań, należy rozważyć czy lepszym rozwiązaniem nie będzie instalacja ogniw fotowoltaicznych na gruncie. W takim wypadku musimy zabezpieczyć miejsce na działce, które będzie dobrze nasłonecznione i będzie umożliwiało wybudowanie odpowiednio dużej konstrukcji pod nasz generator PV.

Niezależnie od tego, czy instalację planujemy panele słoneczne na dachu, czy na gruncie, musimy zabezpieczyć odpowiednią ilość miejsca. Nasz kalkulator fotowoltaiczny przelicza ilość potrzebnego miejsca na budowę generatora PV w zależności od zapotrzebowania na moc instalacji i rodzaj zastosowanych paneli fotowoltaicznych: silesiasolar.pl/#kalkulator.

Konstrukcja dachu i technologia pokrycia

O ile z technicznego punktu widzenia nie ma większego znaczenia, czym pokryty jest dach, ponieważ mamy do dyspozycji systemy mocowań praktycznie na każdy typ dachu, o tyle z ekonomicznego punktu widzenia ma to już ogromne znaczenie. Zacznijmy od więźby i jej nośności. Jeden standardowy panel fotowoltaiczny waży około 20 kg. Na 10 kW mocy generatora PV potrzebujemy około 30 paneli, więc waga tego systemu będzie wynosić 600 kg plus waga konstrukcji wsporczej około 200 - 300 kg, razem system nie wygeneruje większego obciążenia niż 1 tona na powierzchnię 60 m2 - jest to niewiele dla nośności więźby, więc tematem się nie przejmujemy.

Natomiast panele słoneczne pokryją trwale określoną powierzchnię dachu i nie ma sensu układać pod nie np. drogiej dachówki ceramicznej, której po prostu nie będzie widać. Warto wtedy zastanowić się nad tańszymi alternatywnymi pokryciami, chociażby z blachy lub dachówki bitumicznej.

Instalacja odgromowa na budynku a ogniwa solarne

Jeżeli planujemy na naszym nowym budynku wykonanie instalacji odgromowej, musimy pamiętać o tym, że generator fotowoltaiczny musi być zainstalowany w odpowiedniej odległości od elementów systemu odgromowego. Odległość ta wynosi od 0,5 do 1 m. Najlepiej na etapie projektowania domu zaprojektować instalację odgromową z uwzględnieniem instalacji fotowoltaicznej.

Instalacja elektryczna prądu stałego i Inverter (falownik)

Im krótsze kable prądu stałego od paneli fotowoltaicznych do Invertera, tym mniejsze straty na przesyłanym prądzie, dlatego Inverter należy umieścić jak najbliżej generatora PV, należy jednak pamiętać o tym, że jest to urządzenie elektryczne, które emituje niewielki hałas, podczas pracy oddaje ciepło i powinno być chronione przed kurzem i wilgocią. Dlatego najkorzystniej jest umieścić falownik w garażu lub pomieszczeniu technicznym, a już na etapie budowy domu przeprowadzić w przygotowanych kanałach technicznych, najkrótszą drogą, kable prądu stałego 4 x 4 lub 6 mm2. Invertera nie możemy zainstalować na poddaszu, latem temperatury często dochodzą tam do 60 stopni i w wyniku nieefektywnego chłodzenia mogłoby dojść do awarii urządzenia lub nawet pożaru. Falownik może być również zainstalowany na zewnątrz budynku, jednak należy pamiętać o zabezpieczeniu go przed bezpośrednim działaniem wody i promieni słonecznych.

Instalacje elektryczna i tablica rozdzielcza w budynku

Planując przyłączenie domowej instalacji fotowoltaicznej do instalacji elektrycznej w budynku, musimy przeprowadzić przewód elektryczny prądu przemiennego 5 x 4 mm2 od Invertera do tablicy rozdzielczej.

W tablicy rozdzielczej należy przewidzieć dodatkowe miejsce na instalację takich elementów jak: zabezpieczenia przeciwprzepięciowe, zabezpieczenia nadmiarowo-prądowe, dodatkowy licznik energii elektrycznej oraz inne elementy automatyki sterującej dystrybucją energii w domu.

Należy pamiętać, że wszystkie kable instalacji elektrycznej zarówno AC, jak i DC prowadzimy jak najkrótszą możliwą drogą, pozwoli nam to uniknąć kosztów stosowania dodatkowych zabezpieczeń.

Współpraca architekta z firmą instalacyjną

Najkorzystniejszym dla inwestora rozwiązaniem jest, jeżeli architekt projektujący dom przeprowadzi uzgodnienia z firmą instalującą systemy fotowoltaiczne, pozwoli to na zoptymalizowanie wielu elementów konstrukcji domu, obniżenie kosztów budowy oraz wykonanie pewnych prac instalacyjnych już na etapie budowania.

Jeżeli kupujemy gotowy projekt domu i rozważamy instalację elektrowni fotowoltaicznej, proponujemy, aby skonsultować z nami lub inną firmą instalacyjną, czy wybrany budynek i jego położenie są odpowiednie do instalacji odnawialnych źródeł energii.

Monitorowanie pracy instalacji fotowoltaicznej

Każdy dzisiaj stosowany falownik można podłączyć do Internetu i zdalnie monitorować parametry pracy oraz ilość produkowanej energii przez instalację fotowoltaiczną.

Natomiast jeżeli chcemy w sposób inteligentny zarządzać dystrybucją energii w naszym domu, zwiększyć jej autokonsumpcję, określić chwilowy bilans energii czy zweryfikować działanie licznika zainstalowanego przez OSD, powinniśmy zainstalować dodatkowy własny układ pomiarowy, który zintegrujemy z systemami naszej automatyki domowej.

O możliwościach monitoringu instalacji PV opowiemy w następnym artykule na naszym blogu.