wpisy na blogu

Minimalizacja kosztów eksploatacyjnych domów jednorodzinnych już na etapie projektowania budynku to ważny trend, który zaczyna się pojawiać wśród polskich inwestorów. Coraz popularniejsze technologie domów energooszczędnych i pasywnych pozwalają na osiąganie jak najlepszych właściwości cieplnych budynków, minimalizując tym samym koszty ogrzewania. Natomiast połączenie powyższego z odpowiednią inwestycją w odnawialne źródła energii to możliwość osiągnięcia standardu zero energetycznego budynku.

Państwa członkowskie Unii Europejskiej są zobowiązane, aby po 31 grudnia 2020r. wszystkie nowe budynki były budynkami o niemal zerowym zużyciu energii (dyrektywa 2010/31/UE) – oznacza to, że mają one posiadać wysoką charakterystykę energetyczną, a ich niemal zerowa, bądź bardzo niska ilość wymaganej energii powinna pochodzić głównie ze źródeł odnawialnych, w tym z energii ze źródeł odnawialnych wytwarzanej na miejscu lub w pobliżu. Reasumując, odnawialne źródła w niedługim czasie staną się normą iobowiązkowym elementem każdego nowopowstałego budynku na terenie całej Unii Europejskiej, a zatem również w Polsce.

W poprzednim artykule analizowaliśmy możliwości wykonania instalacji fotowoltaicznych w zależności od rodzaju montażu. Etap projektowania budynku jest najlepszym momentem na decyzję co do wyboru wielkości i miejsca wykonania mikroelektrowni słonecznej. Najkorzystniejszym ekonomicznie rozwiązaniem jest montaż na połaci dachu, natomiast w przypadku wyboru innych typów realizacji przedsięwzięcia należy mieć świadomość w jaki sposób wpłynie ona na późniejsze zagospodarowanie terenu, a także walory estetyczne naszego gruntu. Dzięki instalacji dachowej nie tracimy dodatkowej powierzchni działki, a nasz budynek może zyskać nowoczesny wygląd.

W trakcie projektowania budynku należy wziąć pod uwagę następujące zagadnienia:

• orientacja budynku,

• kąt pochylenia połaci dachowej,

• zacienienie połaci przez elementy budynku, sąsiednie zabudowania, lokalną infrastrukturę i drzewa,

• elementy ograniczające przestrzeń  pod wykonanie instalacji dachowej,

• podłączenie instalacji.

Orientacja budynku

Elementem warunkującym możliwość późniejszego montażu mikroelektrowni słonecznej jest odpowiednie umiejscowienie budynku na działce. W celu maksymalizacji uzysków połać dachowa przewidziana pod montaż paneli powinna być zorientowana w kierunku południowym. W przypadku odchylenia instalacji do 60° od kierunku idealnie południowego uzyski energii będą mniejsze nawet do 10%. Natomiast w przypadku mniejszych odchyleń – do 30° wartość strat w uzyskach nie powinna przekroczyć 3% w skali roku.

Kąt pochylenia połaci dachowej

W polskich szerokościach geograficznych preferowanym kątem dla instalacjach fotowoltaicznych jest pochylenie mieszczące się w granicach 30-40°. W przypadku zbyt małego kąta dachu można zastosować dodatkową konstrukcję, która zapewni optymalne ustawienie paneli – rozwiązanie to jest stosowane głównie na dachach płaskich. W praktyce w zakresie między 15-60° różnica w uzyskach jest na tyle nieznaczna, iż nie ma podstaw ekonomicznych do stosowania dodatkowych konstrukcji zmieniających kąt instalacji.

Zacienienie połaci przez inne obiekty

Problem zacienienia jest często bagatelizowany przez inwestorów, a należy wyraźnie zaznaczyć, iż może on mieć katastrofalny wpływ na pracę generatora fotowoltaicznego. Nieodzowne jest takie umiejscowienie mikroinstalacji, które pozwoli na pracę przez jak najdłuższy okres w ciągu dnia przy pełnym nasłonecznieniu. Okoliczne drzewa, budynki, lukarny, anteny, czy inne obiekty które rzucają cień na przewidzianą pod montaż ogniw połać nie są najlepszym sąsiadem dla mikroelektrowni. Zacienienie nawet fragmentu jednego modułu fotowoltaicznego wpływa na pracę całego szeregu paneli, obniżając tym samym uzyski z naszej instalacji. Dodatkowo regularnie pojawiające się zacienienie może prowadzić do szybszej degradacji modułów.

Elementy ograniczające przestrzeń  pod wykonanie instalacji dachowej

Stopień skomplikowania przekrycia dachowego, liczne załamania oraz elementy takie jak dachowe, anteny, kominy, odpowietrzenia, kukawki, bawole oka itp. znacząco wpływają na możliwość instalacji mikroźródła. Ograniczają powierzchnię, na której można umieścić panele. Ponadto wszelkie elementy wystające ponad połać dachu generują cień, który albo uniemożliwia montaż albo powoduje obniżenie uzysków. Temat zacienienia będzie szerzej omówiony w jednym z naszych następnych artykułów.

Podłączenie instalacji

Realizując standardowe przekrycie dachowe warto przewidzieć odpowiednie przejście kablowe, które nie narazi inwestora na duże koszty, a ułatwi i usprawni późniejszy montaż systemu fotowoltaicznego – bez ingerencji w szczelność dachu. Niezależnie od tego, czy inwestor zdecyduje się na montaż mikroelektrowni na etapie budowy domu, czy kilka lat później, to odpowiednie przejście kablowe oraz zaplanowana przestrzeń na montaż inwertera w pomieszczeniu gospodarczym (najlepiej w pobliżu głównej rozdzielni elektrycznej) będą dużym ułatwieniem dla instalatorów systemu fotowoltaicznego. Pozwolą również na dokonanie szybkiego, estetycznego i bezinwazyjnego montażu.

W Polsce niewielu inwestorów dostrzega potencjał inwestycji w mikroinstalację fotowoltaiczną już na etapie projektowania obiektu. Temat ten pojawia się dopiero w trakcie budowy, bądź eksploatacji domu. Efektem są połacie dachu, na których nie da się zmieścić odpowiedniej ilości paneli, bądź takie umiejscowienie budynku na działce i skomplikowane połacie dachowe, które eliminują zastosowanie standardowych rozwiązań fotowoltaicznych.

Nieprzystosowana pod mikroinstalację połać dachowa jest wymagającym wyzwaniem dla firm projektowych i instalacyjnych, bardzo ważna w takim wypadku jest rzetelna analiza możliwości montażu, ocena warunków oraz dobór odpowiedniej technologii fotowoltaicznej. Nasza firma w standardzie swojej oferty zawiera dokładną analizę zacienienia ogniw i symulację uzysków energii otrzymaną dzięki specjalistycznemu oprogramowaniu (np.: PVSOL Premium), które uwzględnia nie tylko warunki budynku oraz parametry dobranych podzespołów, ale także dokładną lokalizację i historyczne dane meteorologiczne.

Profesjonalna firma instalacyjna dzięki rzetelnie przeprowadzonej analizie jest w stanie dobrać odpowiednie podzespoły i przedstawić zasadność ekonomiczną zaproponowanych rozwiązań. Decydując się na kompleksową realizację instalacji wraz z usługą montażową na połaci dachowej, możemy liczyć na preferencyjną stawkę podatku VAT (8%) – zagadnienie związane z podatkami przy domowych mikroinstalacjach również poruszymy w jednym z kolejnych artykułów.

Dobór instalacji fotowoltaicznej dla domu jednorodzinnego najczęściej rozpoczyna się od oceny możliwości technicznych danego obiektu. Domową mikroelektrownię możemy zrealizować w kilku miejscach – montaż odbywa się najczęściej na:

• dachu,

• elewacji budynku,

• gruncie w systemie stacjonarnym,

• gruncie w systemie nadążnym (tracker solarny).
  

Instalacja dachowa jest rozwiązaniem najczęściej stosowanym i najkorzystniejszym ekonomicznie. Obecnie na rynku dostępne są systemy dostosowane do większości dachów skośnych i płaskich, bez trudności dobierzemy zestaw do różnych typów przekryć, m.in. dachówek ceramicznych, karpiówek, dachówek łupkowych, blachodachówek i blach trapezowych. Na dachach płaskich stosuje się najczęściej systemy wklejane na kotwy chemiczne, bądź systemy bezinwazyjne – balastowe.

W przypadku systemów dachowych oraz umieszczonych na elewacji budynku, nie tracimy dodatkowej powierzchni. Dużą zaletą tego typu systemów w domach jednorodzinnych o powierzchni poniżej 300m² jest również możliwość zastosowania przez firmę montażową preferencyjnej stawki podatku VAT – 8%, co pozwala obniżyć koszt instalacji. Zagadnienie podatków przy domowych mikroinstalacjach poruszymy wjednym z kolejnych artykułów.

Kolejny typ systemów montażowych to rozwiązania wolnostojące na gruncie. Należy tu wyróżnić typy podpór, które mogą być mocowane do fundamentu, wbijane przy użyciu kafara, bądź wkręcane. Ostatnie rozwiązanie w przypadku przydomowych mikroinstalacji przeważnie jest najprostsze w realizacji, a co za tym idzie najkorzystniejsze ekonomicznie dla inwestora.

Ostatni z omawianych typów montażu to konstrukcja nadążna – tzw. tracker solarny, która w sposób zautomatyzowany pozycjonuje nasze panele do osiągania najwyższych uzysków produkowanej energii. Rozwiązanie takie najefektywniej wykorzystuje pory dnia, a także chwilowe warunki meteorologiczne. Trackery solarne mogą działań jedno, bądź dwuosiowo. Rozwiązanie tego typu to system najdroższy, ale za to pozwalający na osiągnięcie najwyższych uzysków energetycznych.

Ocena warunków technicznych danej nieruchomości to punkt wyjściowy do lokalizacji i doboru gabarytów danej mikroelektrowni, kolejnym jest wielkość, bilans i profil zużycia energii elektrycznej w budynku. Projektując instalację fotowoltaiczną musimy dobrać rozwiązanie optymalne nie tylko pod względem technicznym, ale również ekonomicznym.

W kolejnym artykule omówimy zagadnienia fotowoltaiczne, o których warto wiedzieć na etapie projektowania domu.

Rozważając inwestycję w domową elektrownię słoneczną należy zapoznać się z podstawową budową tego typu systemów, a w szczególności z elementami składowymi instalacji. Znając chociażby parametry gabarytowe podzespołów, będziemy mogli wstępnie oszacować potencjał naszej nieruchomości.

Panele fotowoltaiczne

Podstawowym elementem każdego systemu fotowoltaicznego są panele PV – zwane również modułami. Teoretyczna moc instalacji zależy od ilości zastosowanych paneli. Domowe elektrownie słoneczne posiadają zwykle moc do 10kW i można je zainstalować na dachu budynku mieszkalnego, bądź gospodarczego.

Przykład:Wymiary pojedynczego panelu fotowoltaicznego o standardowej mocy 250W to ok. 100x160cm. Instalacja o mocy 5kW (5000W) składać się będzie z 20 paneli o łącznej powierzchni 32m2.

Istotnym parametrem charakteryzującym poszczególne panele fotowoltaiczne jest ichsprawność. Przy obecnie dostępnej i powszechnej technologii tylko część promieniowania docierającego do modułu zostaje wykorzystana i przetworzona na energię elektryczną. W zależności od zastosowanej metody produkcji sprawność dostępnych paneli fotowoltaicznych waha się od kilku do dwudziestu kilku procent.

Inwerter

Kolejnym ważnym elementem systemu fotowoltaicznego jestinwerter(falownik), posiada on kilka podstawowych funkcji, które są niezbędne do poprawnej pracy całej instalacji. Należy bowiem pamiętać, iż panele fotowoltaiczne generują prąd o napięciu stałym (DC), a sieć elektryczna wnaszych domach dysponuje prądem przemiennym (AC). W sytuacji, gdy nasza instalacja jest podłączona do sieci dystrybucyjnej, a my zamierzamy korzystać z elektrowni słonecznej wcelu zaspokojenia własnych potrzeb – inwerter zamieni prąd stały na przemienny onapięciu iczęstotliwości zgodnej z naszą siecią elektroenergetyczną (230V i 50Hz). Dzięki temu nasz prąd zostanie wykorzystany w naszym domu lub firmie, a nadwyżki produkcyjne zostaną wprowadzone i odsprzedane do sieci dystrybucyjnej.

W sytuacji, gdy nasza instalacja pracuje w układzie autonomicznym (wyspowym) i nie jest podłączona do sieci – a prąd pochodzący z paneli fotowoltaicznych gromadzony jest w bateriach akumulatorowych, nie musimy stosować inwertera. W takiej instalacji wymagany jest jedynieregulator ładowania, który będzie odpowiadał za prawidłową pracę naszych baterii. (Do tematu systemów wyspowych opartych o akumulatory wrócimy w jednym z kolejnych artykułów).

System montażowy

W skład instalacji fotowoltaicznej wchodzi równieżindywidualnie dobrany system montażowy, który będzie się różnił w zależności od rodzaju naszego przekrycia dachowego, a także zaprojektowanego układu modułów fotowoltaicznych. Każdy moduł fotowoltaiczny posiada określone zasady montażu – odpowiednie strefy optymalnego mocowania klem. Zastosowanie odpowiedniej konstrukcji montażowej to nie tylko stabilne mocowanie paneli, ale także zapewnienie odpowiedniej wentylacji modułów oraz bezpieczeństwo szczelności naszego dachu.

Zabezpieczenia i pozostałe elementy

Kompletny system fotowoltaiczny wymaga doboru i zastosowania odpowiednichzabezpieczeń elektrycznych. Projektując instalacje należy uwzględnić bezpieczeństwo pracy systemu zarówno po stronie prądu stałego (DC), jak i po stronie prądu zmiennego (AC). Odpowiednio dobrane i zainstalowane zabezpieczenia gwarantują poprawną i bezobsługową pracę systemu.

Ważnym elementem każdej elektrowni słonecznej jest również specjalistyczneokablowanie, dedykowane do systemów solarnych - odporne na warunki atmosferyczne oraz promieniowanie ultrafioletowe (UV) w skład którego wchodzą nie tylko kable solarne, ale również konektory (plusowe i minusowe) posiadające odpowiednią szczelność i wytrzymałość na warunki atmosferyczne.

W kolejnym artykule opiszemy typy instalacji fotowoltaicznych i rodzaje ich montażu.

Planując budowę domu coraz częściej rozglądamy się za proekologicznymi i nowoczesnymi rozwiązaniami, które pozwolą nam poprawić komfort naszego życia, podnieść standard budynku, bądź przynieść przyszłe oszczędności. Wśród odnawialnych źródeł energii coraz częściej wymienia się energetykę słoneczną – dzieląc ją na dwie obecnie najważniejsze i najlepiej rozwinięte technologie:

• ogniwa fotowoltaiczne– to elementy, w których następuje bezpośrednia konwersja energii promieniowania słonecznego w energię elektryczną. Ogniwa fotowoltaiczne tworzą moduły (panele), a z nich budujemy systemy fotowoltaiczne, zwane również elektrowniami słonecznymi. Systemy fotowoltaiczne mogą działać niezależnie (być autonomiczne), bądź zostać zintegrowane z siecią dystrybucyjną (być podłączone do istniejącej sieci energetycznej w Państwa budynku),

• kolektory słoneczne – to urządzenia, w których następuje konwersja energii promieniowania słonecznego w energię cieplną. Technologia ta jest wykorzystywana do przygotowania ciepłej wody użytkowej, wspomagania centralnego ogrzewania, przygotowania ciepłej wody technicznej, bądź podgrzewu wody w basenach.

Postęp technologiczny pozwala obecnie na wykorzystanie energii pochodzącej z promieni słonecznych nie tylko w krajach o wysokim nasłonecznieniu – jak Hiszpania czy Portugalia, ale także wNiemczech, Czechach i Polsce. Należy bowiem zauważyć, iż obecnie dostępne urządzenia wykorzystują nie tylko promieniowanie bezpośrednie, ale również rozproszone i odbite. A zakres pracy urządzeń obejmuje zarówno promieniowanie widzialne dla ludzkiego oka, jak i promieniowanie podczerwone.

Gęstość promieniowania słonecznego wPolsce na płaszczyznę poziomą wynosi ok.1000kWh/m2/rok. Wartość ta jest stała dla danej szerokości geograficznej. Oznacza to, iż Polska posiada bardzo podobne warunki do rozwoju energetyki słonecznej, jak Niemcy – będące światowym liderem w tej dziedzinie.

W kolejnym artykule opiszemy budowę typowej mikroinstalacji fotowoltaicznej stosowanej w domu jednorodzinnym.