Instalacje fotowoltaiczne są projektowane indywidualnie pod potrzeby danego inwestora. Głównym wyznacznikiem jest zapotrzebowanie na energię elektryczną gospodarstwa domowego lub zakładu pracy. Niemniej jednak ostateczna moc i rodzaj instalacji fotowoltaicznej zależą jeszcze od kilku czynników. Zobacz, jakie parametry doboru bierze się pod uwagę przy projektowaniu układów fotowoltaicznych dla konkretnego inwestora.

Zapotrzebowanie na energię elektryczną

Zapotrzebowanie na energię elektryczną, a tym samym wstępną moc instalacji fotowoltaicznej, oblicza się na podstawie rachunków za prąd. Na fakturze z zakładu energetycznego mamy pozycję pod tytułem: „zużycie”. Operator energetyczny podaje zużycie energii elektrycznej wyrażonej w kWh za określony okres rozliczeniowy z kontrahentem. Na ogół ten okres wynosi 2 miesiące, więc podana wartość zużycia w kilowatogodzinach dotyczy właśnie takiego czasu. Zobacz, jak czytać rachunek za prąd i jakie są jego składowe.

Dla dokładnej analizy brane są pod uwagę rachunki za energię elektryczną za ostatni rok rozliczeniowy lub za ostatnie półrocze. Z wartości podanych na fakturach wylicza się średnie roczne zapotrzebowanie na energię elektryczną budynku.

Na przykład:

Na podstawie rachunków za prąd wyliczono, że gospodarstwo domowe średnio zużywa ok. 300 kWh miesięcznie. W skali roku to wyniesie odpowiednio 300 [kWh] x 12 miesięcy, czyli średnioroczne zużycie energii elektrycznej w gospodarstwie domowym to 3600 kWh. Do obliczenia mocy instalacji fotowoltaicznej bierzemy pod uwagę roczne zużycie energii elektrycznej.

W polskich warunkach instalacja fotowoltaiczna o mocy 1 kWp może wyprodukować od 900 kWh do 1200 kWh energii elektrycznej rocznie. Do algorytmu obliczeniowego przyjmujemy, że 1 kWp = 1000 kWh energii rocznie.

Zatem przy rocznym zużyciu 3600 kWh energii elektrycznej, wstępna moc instalacji fotowoltaicznej w tym wypadku wynosi 3,6 kWp.

Miejsce montażu i usytuowanie instalacji względem stron świata

Kolejnym istotnym czynnikiem jest miejsce montażu instalacji fotowoltaicznej. Na ogół panele fotowoltaiczne montuje się na dachu. Jeżeli nie mamy miejsca na dachu lub z jakichś względów nie możemy tam zamontować modułów, to innym rozwiązaniem jest konstrukcja naziemna na posesji inwestora. W tym przypadku ważnym elementem jest udostępnienie niezacienionej części działki do postawienia konstrukcji na ziemi i zamontowania na niej paneli fotowoltaicznych.

Jakie to ma znaczenie dla mocy naszej instalacji pv? W układach naziemnych, konstrukcję można postawić tak, aby była optymalnie ustawiona na stronę słoneczną i w takiej sytuacji moc obliczeniowa (3,6 kWp) się nie zmieni.

Inaczej wygląda sytuacja przy instalacjach na dachu. W tym przypadku moc obliczeniowa zależy od kierunku usytuowania samego domu, a co za tym idzie – również ustawienia połaci dachu względem stron świata.

Optymalnym rozwiązaniem jest umiejscowienie paneli fotowoltaicznych po stronie południowej (100%), południowo-zachodniej (92–99%) lub południowo-wschodniej (92–99%) dachu. Przy takim położeniu moduły pracują ze swoją pełną wydajnością, czyli produkują optymalną ilość energii elektrycznej w stosunku do swoich mocy nominalnych.

Jeżeli jednak mamy inne położenie względem stron świata, to wydajność modułów pv będzie się zmieniała na niekorzyść. I tak np. przy ustawieniu wschód-zachód instalacja pv pracuje z mocą ok. 80% swojej maksymalnej wydajności. To jest dobry wynik, ale wymaga zwiększenia mocy takiej instalacji o ok. 20 %. Zatem z 3,6 kWp mamy już 4,3 kWp.

Kolejnym aspektem jest kąt nachylenia modułów pv. Kąt nachylenia dachu ma również wpływ na uzyski z modułów pv. Na ogół mamy dachy płaskie, dwuspadowe lub wielospadowe. Optymalny kąt ustawienia paneli pv to ok. 35- 45 st. Zatem przy dachach płaskich należy wykonać dodatkową konstrukcję pod montaż instalacji pv.

Dachy dwuspadowe (najczęściej spotykane) mają już odpowiednie nachylenie, więc tutaj nie potrzeba dodatkowych konstrukcji, oprócz samego systemu montażowego do mocowania paneli pv, dedykowanego dla określonego poszycia dachowego.

Dobór mocy instalacji fotowoltaicznej wykonuje się na specjalnych algorytmach obliczeniowych, przeznaczonych do wyznaczenia wielkości instalacji pv.

Bilansowanie

Większość instalacji fotowoltaicznych montowana jest w systemie on-grid. To oznacza, że są podłączone do sieci elektroenergetycznej, a nadwyżki wyprodukowanej energii elektrycznej są odprowadzane do ogólnej sieci. Energię tę możemy odebrać z sieci w wymiarze:

• dla instalacji pv o mocy do 10 kWp –80 % wyprodukowanej energii (20% energii zabiera zakład energetyczny);
• dla instalacji pv od 10 kWp do 50 kWp – 70% wyprodukowanej energii (30% zabiera zakład energetyczny).

W związku z tym na etapie projektowania moc instalacji fotowoltaicznej powiększa się o odpowiednią wartość procentową 20% (dla instalacji do 10 kWp) oraz 30% (dla instalacji powyżej 10 kWp).

I tak przy zaprojektowanej mocy 3,6 kWp dodaje się 20%, czyli ostatecznie u inwestora montujemy 4,3 kWp.

Dzięki takiemu rozwiązaniu mamy pewność, że instalacja fotowoltaiczna w pełni zaspokoi zapotrzebowanie energetyczne budynku. Potencjalny inwestor w przyszłości nie będzie dopłacał zakładowi energetycznemu za dodatkowe zużycie energii elektrycznej. W ten sposób jest w pełni uniezależniony od podwyżek cen prądu elektrycznego, ponieważ ma własną elektrownię fotowoltaiczną.