Fotowoltaika – skuteczny sposób, by zredukować lwią część rachunków za prąd

Panele fotowoltaiczne to coraz częstszy widok na dachach domów i budynków komercyjnych, posesjach, a nawet obiektach mobilnych, np. kamperach. Nic dziwnego, skoro za ich pomocą można pozyskiwać darmową energię słoneczną, którą można zasilać urządzenia elektryczne. Jak działa fotowoltaika i dlaczego pomaga znacząco redukować rachunki za prąd?

Jak działa fotowoltaika?

Instalacja fotowoltaiczna (PV) pozwala zamieniać energię promieniowania słonecznego w energię elektryczną. Główną rolę w tym procesie pełnią panele PV zbudowane z ogniw półprzewodnikowych – najczęściej krzemowych. Gdy pada na nie światło słoneczne, w materiale półprzewodnikowym zachodzi zjawisko fotoelektryczne, w którego wyniku elektrony zostają wprawione w ruch, a to prowadzi do powstania prądu stałego (DC).

Co ważne, taki prąd nie nadaje się do zasilania urządzeń domowych. W perspektywy domowników jest więc bezużyteczny. Stąd też kolejnym niezbędnym elementem instalacji PV jest inwerter (falownik) przekształcający prąd stały w prąd zmienny (AC) o parametrach zgodnych z siecią elektroenergetyczną. Dopiero w takiej postaci może być on wykorzystany do zasilania sprzętu domowego, od oświetlenia po elektronikę, a nawet niektóre urządzenia grzewcze.

Warto podkreślić, że fotowoltaika produkuje energię zawsze wtedy, gdy dociera do niej światło słoneczne, a nie tylko w pełnym słońcu. Ilość wyprodukowanego prądu zależy przy tym od:

• natężenia promieniowania,
• kąta padania światła,
• orientacji paneli,
• temperatury paneli.

Z punktu widzenia użytkownika to o tyle istotne, że instalacja fotowoltaiczna pracuje najbardziej intensywnie w ciągu dnia i w miesiącach wiosenno-letnich. Nie „wyłącza się” jednak całkowicie poza sezonem. Jest jednak wtedy zdecydowanie mniej efektywna.

Skąd się biorą oszczędności?

Skoro, wykorzystując fotowoltaikę, można pozyskiwać darmową energię solarną i przekształcać ją w prąd do zasilania sprzętu domowego, to nietrudno wywnioskować, że nie ma wówczas potrzeby kupowania energii elektrycznej od zewnętrznego operatora. Prąd z paneli w pierwszej kolejności zasila aktualnie pracujące urządzenia w domu. Dopiero nadwyżka, której nie da się zużyć na bieżąco, trafia do sieci.

W praktyce wygląda to następująco:

• energia słoneczna zostaje zamieniona w panelach na prąd stały,
• inwerter przekształca go w prąd zmienny i przekazuje do domowej instalacji elektrycznej,
• lodówka, pralka, zmywarka, płyta indukcyjna czy pompa ciepła korzystają w tym momencie z energii wyprodukowanej „na miejscu”,
• nadwyżka energii elektrycznej trafia do sieci zewnętrznej – jeśli gospodarstwo domowe jest do niej podpięte – lub magazynu energii, czyli prywatnego akumulatora.

Proces wykorzystania energii solarnej na potrzeby zasilania gospodarstwa domowego określa się mianem „autokonsumpcji”. Każda kilowatogodzina zużyta w taki sposób to kilowatogodzina, której nie trzeba kupować od sprzedawcy energii. Im większa autokonsumpcja, tym realne oszczędności są wyższe.

W nowoczesnych gospodarstwach domowych coraz częściej dostosowuje się sposób użytkowania energii do pracy instalacji PV. Można np. uruchamiać energochłonne urządzenia w ciągu dnia lub łączyć fotowoltaikę z automatyką domową. Oszczędności polegają więc przede wszystkim na zmniejszeniu ilości energii pobieranej z zewnątrz, a co za tym idzie, na ograniczeniu rachunków za prąd już na etapie bieżącego zużycia.

Dlaczego fotowoltaika pomaga oszczędzać na rachunkach za prąd?

W przypadku gospodarstw podłączonych do sieci energetycznej sedno oszczędności leży w sposobie rozliczania energii elektrycznej z siecią. W nowoczesnych instalacjach prosumenckich nadwyżki energii, których prosument nie zużyje na bieżąco, nie przepadają, lecz są oddawane do sieci elektroenergetycznej. W zamian właściciel instalacji otrzymuje określoną wartość rozliczeniową, którą może wykorzystać przy późniejszym poborze energii.

W praktyce działa to tak, że w okresach, gdy instalacja fotowoltaiczna produkuje więcej prądu, niż potrzebuje dom, energia ta trafia do sieci. Gdy produkcja jest niewystarczająca, np. wieczorem, nocą lub zimą, gospodarstwo domowe pobiera energię z sieci, kompensując ją wcześniej oddanymi nadwyżkami (mówiąc inaczej, odkupuje od operatora wcześniej sprzedaną energię – choć nie po tej samej stawce). W rezultacie rachunek końcowy obejmuje jedynie różnicę pomiędzy poborem a wartością energii oddanej do sieci, a nie pełne zużycie.

W praktyce największe oszczędności wynikają z połączenia dwóch mechanizmów: autokonsumpcji oraz rozliczeń z siecią. Im więcej energii zużyje się bezpośrednio w momencie jej produkcji, tym mniej prądu trzeba później „odkupić”. Z kolei energia oddana do sieci działa jak bufor – pozwala zbilansować zużycie w skali roku, mimo że produkcja i zapotrzebowanie nie pokrywają się w czasie.

Co się natomiast dzieje, jeśli budynek nie jest podłączony do sieci? Wówczas inwestor, który chce gromadzić nadwyżki, musi wyposażyć się w magazyn energii. Taką instalację PV określa się jako „off-grid”.

Czy fotowoltaika może zredukować rachunki za ogrzewanie?

Tak – może. Dzieje się tak, jeśli system grzewczy jest zasilany prądem. Najczęściej integracja z instalacją PV dotyczy pomp ciepła.

Pompa ciepła potrzebuje energii elektrycznej, ale wykorzystuje ją wyłącznie do napędzania sprężarki i automatyki. Ciepło dostarczane do budynku pochodzi w większości z otoczenia – powietrza, gruntu lub wody. W praktyce oznacza to, że każda kilowatogodzina prądu wyprodukowana przez instalację fotowoltaiczną może zostać „zwielokrotniona” w postaci kilku kilowatogodzin ciepła.

Połączenie fotowoltaiki z pompą ciepła uznawane jest dziś za jedno z najbardziej efektywnych energetycznie rozwiązań dla domów jednorodzinnych. W dobrze zaprojektowanym systemie część energii produkowanej przez panele PV zasila pompę ciepła bezpośrednio w ciągu dnia, ograniczając pobór prądu z sieci. Pozostała energia może zostać rozliczona z siecią i wykorzystana w okresach niższej produkcji, np. zimą. Rachunki za ogrzewanie spadają, a koszty eksploatacji stają się znacznie bardziej przewidywalne.

Fotowoltaika może wspierać także inne formy ogrzewania elektrycznego, takie jak maty grzewcze, folie grzewcze czy grzejniki akumulacyjne. Systemy te nie osiągają wprawdzie tak wysokiej efektywności jak pompy ciepła, jednak własna produkcja energii nadal pozwala ograniczyć koszty w porównaniu z ogrzewaniem prądem pobieranym wyłącznie z sieci. Decydującymi czynnikami są tutaj odpowiednie dopasowanie mocy instalacji oraz sposób zarządzania zużyciem energii.

Podsumowanie

Chcąc korzystać w swoim domu z darmowego prądu, zdecydowanie warto rozważyć montaż fotowoltaiki. Rozwiązanie to stało się obecnie standardem w większości nowoczesnych gospodarstw, a inwestycja w instalację PV zwraca się tym szybciej, im wyższe rachunki za prąd płacił inwestor przed jej zakupem. Oczywiście podstawowymi kwestiami, jakie powinny poprzedzać montaż są dokładna analiza sytuacji, parametrów czy indywidualnego zapotrzebowania budynku.

Do problemu warto podejść kompleksowo, a najlepiej z pomocą fachowca i sięgając po sprawdzone rozwiązania renomowanych marek.