Własna elektrownia słoneczna

Twój dom może wytwarzać energię elektryczną dzięki słońcu. Jaka instalacja jest do tego potrzebna, ile trzeba zainwestować i ile można na tym zarobić?

Inwestycja na długie lata

Instalacja fotowoltaiczna kosztuje niemało – kilka tysięcy złotych za kilowat mocy. Na szczęście za jej eksploatację już się nie płaci, przynajmniej jeśli nie liczyć ewentualnych wydatków na jej naprawy. Producenci zapewniają, że panele fotowoltaiczne będą działać co najmniej 25 lat i że po tym czasie moc znamionowa nie zmniejszy się z powodu ich degradacji więcej niż o 20% (wydajność spada mniej więcej o 1% rocznie). Ryzyko jest związane z zakupem kosztującego kilka tysięcy złotych falownika zmieniającego prąd stały na przemienny – gwarancja na te urządzenia jest udzielana w najlepszym razie na pięć-siedem lat.

Gdyby jednak nieprzewidzianych wydatków nie było, to suma oszczędności wynikających ze zmniejszenia dzięki instalacji fotowoltaicznej zapotrzebowania na energię kupowaną od przedsiębiorstwa energetycznego może przekroczyć wydatek na inwestycję przed upływem 20 lat – przy poprawnie dobranej wielkości instalacji i dzisiejszych cenach energii elektrycznej. To jednak bardzo odległa przyszłość, więc chętnych do inwestowania we własną elektrownię słoneczną było dotąd niewielu.

Skrócenie okresu zwrotu nakładów na zakup paneli fotowoltaicznych osiąga się dzięki sprzedawaniu nadwyżek dostarczanej przez nie energii. Wykorzystywanie jej w całości samemu jest trudne ze względu na ich okresowe działanie, więc nadwyżki występują w każdym systemie i warto zadbać o to, żeby ich nie tracić. Gromadzenie ich w akumulatorach znacznie zwiększa koszt inwestycji i eksploatacji, dlatego nie jest to najlepszy pomysł. Korzystniej jest wprowadzać je do sieci elektroenergetycznej, żeby skorzystał z nich ktoś inny.

Opłacalność

Skoro mamy gwarantowaną cenę sprzedaży energii, kalkulacja opłacalności inwestycji w elektrownię słoneczną wydaje się prosta. Wystarczy wiedzieć, ile energii dostarcza taki system.

Niestety, zależy to od wielu czynników. Zakładając jednak optymalne ustawienie paneli – skierowanie ich na południe i pochylenie pod kątem 30-45^o – oraz to, że nigdy nie będą zacienione, a także przyjmując przeciętną sprawność instalacji, można uznać, że rocznie na 1 kWp mocy paneli (p oznacza, że chodzi o moc szczytową – parametr podawany przez producentów) przypada mniej więcej 950 kWh uzyskiwanej energii elektrycznej (są tacy, którzy twierdzą, że w ostatnim roku ich instalacje uzyskały nawet 1100 kWh, ale nasłonecznienie w poszczególnych latach nieco się różni i zależy też od regionu). Skoro tak, to możemy liczyć na to, że instalacja o mocy 3 kWp w ciągu 15 lat zapewni nam dochód netto 26,3 tys. zł przy uwzględnieniu obecnie obowiązującej najniższej stawki podatku dochodowego. Jeżeli za instalację zapłacimy mniej (obecnie można ją kupić i zamontować za niespełna 20 tys. zł z 8-procentowym VAT-em), to nie powinniśmy na takiej inwestycji stracić, tym bardziej że po 15 latach nadal może działać.

W kalkulacji powinniśmy jeszcze uwzględnić, że część energii ze swojej elektrowni wykorzystamy na własne potrzeby i jej nie sprzedamy. Lecz dzięki temu mniej jej kupimy od przedsiębiorstwa energetycznego. Ponieważ obecnie cena zakupu i sprzedaży (netto) są podobne, w naszych obliczeniach pominęliśmy ten aspekt. Gdy producenci energii będą podnosić jej ceny – zyskamy jeszcze więcej, niż obliczyliśmy.

Pozostaje jeszcze tylko mieć nadzieję, że nasz zarobek nie zmniejszy się z powodu wzrostu stawek podatku dochodowego, ale aż tak dużej zmiany, która sprawiłaby, że w jej wyniku inwestycja okaże się chybiona, na razie nikt nie przewiduje.

Nieco inaczej wygląda sytuacja, gdy moc instalacji wynosi od 3 do 10 kW. Dlaczego cena sprzedawanej energii jest wtedy wyraźnie niższa? I dlaczego z taryfy gwarantowanej nie można skorzystać, mając instalację o mocy większej niż 10 kW (wówczas rozliczenie następuje w mniej korzystnym dla inwestora systemie net metering)? Jest tak, żeby nie opłacało się nam inwestować w elektrownie słoneczne, z których uzyskiwalibyśmy tyle energii, że nie bylibyśmy w stanie wykorzystać jej na własne potrzeby. Bo, jak wynika z doświadczeń innych państw, wytwarzanie energii przez prosumentów (jednocześnie konsumentów i producentów energii) głównie na sprzedaż zwiększa koszty działania sieci elektroenergetycznych, zamiast je obniżać zgodnie z ideą energetyki prosumenckiej. Poza tym taryfy gwarantowane to pewna forma dofinansowania inwestycji ze środków publicznych (zapłata za wytwarzaną energię jest wyższa od cen rynkowych), zadbano więc o to, żeby przeznaczona na nie kwota została rozdzielona między większą liczbę inwestorów.

Jaka moc

Ilość energii uzyskiwanej z elektrowni fotowoltaicznej jest wprost proporcjonalna do jej mocy. Wraz z jej wzrostem jednostkowa cena instalacji (w zł/kWp) nieco maleje, a koszt ewentualnych napraw pozostaje mniej więcej taki sam. Można więc uznać, że czas zwrotu nakładów poniesionych na inwestycję w instalację fotowoltaiczną przy skorzystaniu z taryfy gwarantowanej nie różni się znacznie w zależności od tego, czy moc wynosi 3, czy 10 kW, i że wobec tego, jeżeli ma się pieniądze na większą instalację, warto ją kupić. Bierzmy jednak pod uwagę to, że gdy nie jesteśmy w stanie regularnie wykorzystywać na własne potrzeby możliwości instalacji o dużej mocy, bardziej się nam opłaci zakup paneli o mocy nieprzekraczającej 3 kW. Jeśli będzie większa, na sprzedaży będziemy zarabiać mniej, więc żeby zrekompensowały nam to oszczędności wynikające ze zmniejszenia ilości kupowanej energii, musielibyśmy jej dużo wykorzystywać. Z pewnością lepiej, żeby moc nie była tylko trochę wyższa od 3 kW, bo wtedy uzyskamy niewiele więcej energii niż z instalacji o mocy 3 kW, a będziemy ją sprzedawać po znacznie niższej cenie. Poza tym na panele fotowoltaiczne musimy zarezerwować sporą powierzchnię.

Ile miejsca zajmują

Duża powierzchnia i potrzeba uniknięcia zacienienia paneli sprawiają, że najodpowiedniejszym miejscem do ich zamontowania jest dach, więc przed przymiarką do inwestycji powinniśmy sprawdzić, ile się ich na nim zmieści.

Pojedyncze krzemowe ogniwa polikrystaliczne, z których buduje się panele fotowoltaiczne, mają wymiary 6 x 6 cali. Panel o mocy szczytowej 250 Wp jest zbudowany z ogniw ustawionych w dziesięciu rzędach po sześć sztuk i ma wymiary mniej więcej 1 x 1,7 x 0,05 m. Panel o mocy 200 Wp to ogniwa ustawione w ośmiu rzędach po dziesięć sztuk, a jego wymiary to 1 x 1,35 x 0,05 m. Dostępne są jeszcze panele o mniejszej mocy, w różnej konfiguracji ogniw, co umożliwia dobre zagospodarowanie powierzchni o nieregularnym kształcie. Ze względu na koszt elementów mocujących i przewodów najlepiej jednak wybierać panele o jak największych wymiarach.

Jak łatwo policzyć, do uzyskania mocy szczytowej 3 kWp potrzeba 12 paneli po 250 kWp, które w sumie zajmują powierzchnię mniej więcej 20 m². Gdybyśmy chcieli uzyskać moc 10 kWp, potrzebowalibyśmy 40 paneli i prawie 70 m². W dodatku nie zawsze udaje się je skierować na południe i nachylić pod optymalnym kątem, a wtedy do uzyskania założonej mocy potrzeba ich jeszcze więcej.

Wpływ cienia

Z punktu widzenia opłacalności inwestycji bardzo ważne jest uniknięcie zacienienia paneli. Gdy nawet tylko do jednego ogniwa dociera mniej światła, wszystkie z nim połączone dostarczają mniej energii, bo jest ona tracona na skutek wstecznego przepływu prądu przez to zacienione i wzrostu jego temperatury.

W panelach są stosowane diody bocznikujące minimalizujące ten efekt. Najczęściej panel jest podzielony na trzy sekcje, każda z jedną diodą. Wtedy jest szansa, że zacienienie niewielkiego fragmentu spowoduje spadek mocy tylko o 1/3. Panele trzeba zamontować tak, żeby zdarzało się to jak najrzadziej. W przypadku niewielkiego pochylenia ich dolną część przez dłuższy czas będzie zasłaniał zalegający śnieg. Z tego względu korzystny jest podział na sekcje wzdłuż pionowej osi paneli, bo w przeciwnym razie do chwili całkowitego stopienia śniegu będą one wyłączone w całości. Lecz w sytuacji, gdy nie da się uniknąć ich zacienienia przez sąsiadujący obiekt (na przykład komin), pod uwagę należy brać przede wszystkim wpływ jego cienia, bo ze względu na znacznie większy uzysk energii latem niż zimą jego skutki będą bardziej odczuwalne niż zaleganie śniegu. Optymalne rozmieszczenie i ustawienie paneli najlepiej ustalić za pomocą programu komputerowego symulującego działanie systemu z uwzględnieniem położenia paneli względem stron świata, ich pochylenia i obecności obiektów powodujących ich zacienienie – takim narzędziem zwykle dysponują projektanci instalacji fotowoltaicznych.

Falowniki

W fotoogniwach powstaje prąd stały, więc żeby można było go wprowadzić do sieci elektroenergetycznej, musi zostać przetworzony na przemienny o częstotliwości 50 Hz i napięciu nominalnym 230 V. Do tego służą falowniki (inwertery). Zanim kupimy takie urządzenie, powinniśmy się dowiedzieć, jakie wymagania stawia mu operator sieci, któremu będziemy sprzedawać energię – znajdziemy je na stronach internetowych operatorów. Ponieważ są znane już od ponad roku, każda firma zajmująca się sprzedażą falowników do instalacji fotowoltaicznych powinna mieć w swojej ofercie urządzenie o niezbędnych parametrach.

Dobór i montaż falownika należy zlecić fachowcowi, choćby dlatego, że jest to urządzenie drogie (ceny dobrej klasy falowników o mocy 3 kWp zaczynają się od blisko 4 tys. zł). Nie warto na nim oszczędzać, bo lepiej, żeby za kilka lat, po zakończeniu okresu gwarancji, nie trzeba było kupować następnego.

Proste falowniki mają jedno wejście umożliwiające połączenie z jednym obwodem elektrycznym paneli (polem elektrycznym). Jeśli ma ich być więcej, jest potrzebna dodatkowa skrzynka przyłączeniowa albo bardziej skomplikowany falownik z kilkoma wejściami. Jeżeli planuje się rozbudowę systemu w przyszłości, należy zwrócić uwagę na to, że nie wszystkie falowniki mogą współpracować z kilkoma obwodami, w których zastosowano różne panele.

Zamiast jednego falownika dla całego systemu w niedużych instalacjach wykorzystuje się też mikrofalowniki obsługujące niezależnie każdy panel. Jest to rozwiązanie droższe, ale umożliwia łatwą rozbudowę systemu i zapewnia większą niezawodność, bo w przypadku uszkodzenia jednego, reszta nadal pracuje. W sytuacji częściowego zacienienia niektórych paneli mogą zapewnić większy uzysk energii z instalacji.

Mikrofalowniki mocuje się bezpośrednio do paneli. Centralny falownik można zamontować w dowolnym miejscu w domu, ale najlepiej w pobliżu rozdzielnicy elektrycznej, w której można umieścić aparaty zabezpieczające instalację przed przepięciami.

Kiedy warto

Instalacja fotowoltaiczna to na pewno świetne rozwiązanie dla kogoś, kto ma już dość wysokich rachunków za energię. Zwłaszcza gdy potrzebuje jej wyjątkowo dużo latem. To także niezła inwestycja dla kogoś, kto ma gotówkę. W przypadku konieczności skorzystania z kredytu okres zwrotu nakładów wydłuża się o kilka lat.

Naszym zdaniem taką instalację warto kupić bez kredytu za cenę nieprzekraczającą znacznie 6 tys. zł/kWp i skorzystać z taryfy gwarantowanej ze stawką 0,75 zł/kWh. W przypadku 0,65 zł/kWh lub skorzystania z programu Prosument mamy dużą szansę na powodzenie, gdy zapłacimy za instalację 5 tys. zł/kWp, ale o taką cenę na razie trudno. Jeśli zapłacimy więcej, to zysk w większym stopniu będzie zależał od szczęścia – jeżeli w ciągu kilku lat nic się nie zepsuje, a ceny energii będą rosły przynajmniej o 2% rocznie, powinniśmy być zadowoleni.

Zobacz także przykładowe koszty wykonanania instalacji fotowoltaicznej.