Panele PV i kolektory słoneczne

Na początek musimy określić, co właściwie chcemy osiągnąć. Jedynie wtedy będzie można ustalić nie tylko który rodzaj instalacji będzie dla nas lepszy (kolektory czy ogniwa), lecz także jak duża powinna być. Wówczas z kolei możemy ocenić na ile realne są w ogóle nasze plany. Choćby czy mamy dość miejsca na nasłonecznionej połaci dachu i czy koszty będą do zaakceptowania.

Na co liczymy stosując panele PV i kolektory słoneczne?

 

Zarówno panele PV jak i kolektory słoneczne pozwalają oszczędzać energię. Jednak prąd można wykorzystać na więcej sposobów niż ciepło z kolektorów. (depositphotos)

Zacznijmy od zastanowienia się, po co właściwie chcemy mieć system wykorzystujący energię słońca:

• ma służyć do przygotowywania ciepłej wody użytkowej (c.w.u.), czy chcemy też mniej płacić za prąd? To podstawowy wybór pomiędzy kolektorami i ogniwami PV;
• przygotowywanie c.w.u. nie jest kłopotliwe, ale chcemy zmniejszyć zużycie drogiego paliwa, np. oleju opałowego lub gazu z przydomowego zbiornika;
• kolektory mają nas uwolnić od konieczności palenia latem w kotle, tylko po to, żeby uzyskać ciepłą wodę użytkową;
• chcemy, aby nasz dom był bardziej przyjazny dla środowiska, a sam sposób wykorzystania energii słonecznej jest mniej istotny (ciepła woda lub prąd);
• ile jesteśmy gotowi zapłacić za kolektory i panele? Na ile myślimy w kategoriach czasu zwrotu inwestycji;
• na jakie formy dofinansowania możemy liczyć? Niekiedy władze lokalne oferują naprawdę duże dopłaty. Z kolei w skali kraju, w ramach programu Czyste Powietrze, możemy liczyć jedynie na niskooprocentowaną pożyczkę. A i to pod warunkiem, że nasze źródło ciepła (zwykle kocioł) spełnia wymagania programu.

Kolektory czy panele?

Instalacje solarne do przygotowywania ciepłej wody oraz panele fotowoltaiczne to nie tyle rozwiązania konkurencyjne, co uzupełniające się. W obu przypadkach wprawdzie zakładamy je na dachu i wykorzystują one promieniowanie słoneczne, ale na tym podobieństwa się kończą. Kolektory dają ciepło, które w naszym klimacie najlepiej wykorzystać do podgrzewania c.w.u. Dla 4–5 osób wystarczą 2 lub 3 kolektory o powierzchni ok. 2 m² każdy. Od późnej wiosny do wczesnej jesieni mogą nawet w pełni zaspokoić zapotrzebowanie na ciepło do c.w.u. W pozostałych okresach roku podgrzeją ją wstępnie, dzięki czemu i tak zużyjemy mniej gazu, węgla czy prądu. Co ważne, kolektory są najbardziej wydajne właśnie w okresie poza sezonem grzewczym. Właścicieli kotłów na paliwa stałe (węgiel, drewno, pelety) mogą uwolnić od konieczności palenia wtedy w kotle, tylko na potrzeby c.w.u.

Zaś w sezonie zimowym i tak będziemy musieli korzystać z konwencjonalnego źródła ciepła. Po prostu wtedy dociera do nas niewiele energii słonecznej, a temperatura zewnętrzna jest bardzo niska, co wychładza kolektory. W efekcie woda w zasobniku nagrzewa się niewiele, np. do 15–20°C. Zwiększenie liczby kolektorów np. dwukrotnie, praktycznie nic nie daje. Mamy po prostu dwa razy więcej ledwie letniej wody. Dlatego nie należy pochopnie powiększać powierzchni kolektorów. Zysk jest minimalny, koszty inwestycji za to dużo większe. I mamy jeszcze problem z nadprodukcją ciepła w sezonie letnim. Wtedy nie ma co z nim zrobić. Chyba że mamy basen.

Typowej wielkości system solarny z 2 lub 3 kolektorami i dużym zasobnikiem c.w.u. (200 do 300 l) to wraz z montażem wydatek do 10 000 zł. Niewątpliwie niemało, ale też nie jest to ogromna inwestycja.

Panele fotowoltaiczne są z kolei źródłem prądu. Elektryczność to zaś uniwersalny nośnik czystej energii. Można ją wykorzystać do zasilania najrozmaitszych urządzeń, ostatecznie również zamienić na ciepło. Chociaż to właściwie marnotrawstwo. Chyba, że zasilamy pompę ciepła, bo ta za każdą zużytą 1 kWh prądu oddaje 3–4 kWh w postaci ciepła. Trzeba jednak od razu obalić dość rozpowszechniony mit. To że sami będziemy produkować prąd nie znaczy wcale, że staniemy się niezależni od sieci energetycznej. W praktyce około 70% energii wytwarzanej w domowych mikroinstalacjach właśnie tam trafia. Wynika to z faktu, że okresy efektywnej produkcji prądu w dużej mierze nie pokrywają się z czasem zapotrzebowania na niego. Przecież w środku letniego dnia w domu nie działa zbyt wiele urządzeń elektrycznych. Sieć spełnia w praktyce rolę akumulatora. Oddajemy do niej nadmiar energii, a czerpiemy, gdy jej potrzebujemy. Zasady rozliczania są tu kluczowe. Omówimy je nieco dalej.

W tym momencie najważniejsze, żeby wiedzieć, że obecny stan prawny jest taki, że wytworzonego prądu nie mamy jak sprzedawać do sieci i na tym zarabiać. Pozostaje tylko takie bilansowe rozliczanie. Z tego względu nie warto przesadzać z wielkością instalacji. Oddany i nie zużyta później energia po prostu nam przepada. Dlatego powinniśmy sprawdzić nasze rachunki i ustalić, ile energii elektrycznej zużywamy w ciągu roku. Następnie mamy zgrubny przelicznik: 1 kWp mocy zainstalowanej daje 1000 kWh energii rocznie. Żeby uzyskać zaś 1 kWp mocy potrzebujemy zwykle 4 paneli na dachu. Pozwala to wstępnie oszacować potrzebną powierzchnię zabudowy. No i koszty. W małych systemach musimy się liczyć z wydatkiem 4000–6000 zł/kWp, uwzględniając materiały na cały system i robociznę.

Jak dużo kolektorów bądź paneli?

Powiedzieliśmy już, że w przypadku kolektorów dla rodziny złożonej z 4–5 osób, nie ma sensu zakładać więcej niż 3 kolektorów. Zwiększanie ich liczby to niewielka korzyść, a za to problemy z nadmiarem ciepła w sezonie letnim. Fora internetowe pełne są pytań jak schłodzić lub zacienić kolektory.

Natomiast z 1 kWp mocy zainstalowanej minielektrowni fotowoltaicznej uzyskujemy rocznie ok. 1000 kWh. Przeciętne gospodarstwo domowe zużywa rocznie 4000–5000 kWh prądu. O ile nie ma w nim kuchni elektrycznej, klimatyzatorów ani elektrycznego ogrzewania.

Teoretycznie więc wystarczyłoby w tej sytuacji założyć panele o łącznej mocy nieco ponad 4 kWp, żeby ponosić tylko opłaty stałe. Dlaczego nieco więcej? Bo z sieci mamy prawo odebrać nie 100, lecz 80% oddanej (5 kWp × 80% = 4 kWp). Taka instalacja to wydatek ok. 25 000 zł.

Ogrzewanie zmieni te szacunki drastycznie. Bezpośrednia zamiana prądu na ciepło (kocioł elektryczny, grzejniki, elektryczna podłogówka) oznacza na tyle duże zużycie, że o pełnym pokryciu go z naszej mini elektrowni możemy zapomnieć. Tu im więcej paneli, tym lepiej lecz cena będzie bardzo wysoka. Lepiej w takim układzie pomyśleć o pompie ciepła. Pompa ciepła typu powietrze woda, w budynku spełniającym obecne wymagania prawne pod względem zapotrzebowania na ciepło (WT2017), oznacza dodatkowe roczne zapotrzebowanie ok. 6000 kWh. A wypadałoby uwzględnić jeszcze zapotrzebowanie na c.w.u. wynoszące ok. 1500 kWh. Jak łatwo zauważyć, w sumie przekroczymy granicę 10 kWp. A tego robić nie warto, bo zamiast 80% będziemy mogli odbierać tylko 70%. Dlatego jeżeli zależy nam na jak najdalej idącym obniżeniu rachunków, powinniśmy poprawić standard energetyczny domu. Prostym i wbrew pozorom często praktykowanym rozwiązaniem jest założenie kolektorów na potrzeby c.w.u. Taka koegzystencja ma sens. Zawsze możemy jeszcze zdecydować się na termomodernizację i w ten sposób obniżyć zapotrzebowanie na ciepło

Gdzie umieścić kolektory i panele pV?

 

Na system PV musimy wygospodarować znacznie więcej miejsca niż na kolektory. Może to być trudne. (depositphotos)

Ani kolektory, ani panele same nie są źródłem energii. One jedynie przechwytują i przekształcają promieniowanie słoneczne. Wbijmy to sobie mocno do głowy. Przede wszystkim dlatego, że wówczas od razu zrozumiemy, czemu jesteśmy tak bardzo uzależnieni od intensywności operacji słońca. Zarówno jeżeli chodzi o porę roku, rozkład dobowy, jak i wybór miejsca, w którym ustawimy kolektory lub panele. Łatwo też pojmiemy, że oba rodzaje instalacji potrzebują mniej więcej podobnego ustawienia względem słońca.

Optymalne jest ustawienie wprost na południe. Jednak do zaakceptowania jest odchylenie nawet do 50° na zachód lub wschód. Uzysk energii będzie mniejszy, lecz różnica nie przekroczy 20%. Za to orientacja północna nie ma sensu. Od tej strony mamy zbyt mało, niosącego najwięcej energii, bezpośredniego promieniowania słonecznego. Najlepszy kąt nachylenia to zaś z kolei ok. 35° w przypadku paneli oraz ok. 45° w przypadku kolektorów. Zapamiętajmy przy tym, że większy kąt nachylenia pozwala pozyskiwać nieco więcej energii poza sezonem letnim. Jednak właśnie kosztem pomniejszenia uzysku w środku lata. Dlatego właśnie nieco bardziej stromo ustawiamy kolektory. Latem i tak dają dość ciepła, a za to poprawiamy ich wyniki wiosną i jesienią. W przypadku paneli PV staramy się zmaksymalizować łączne zyski energii, w skali całego roku, bo i z takiego okresu najlepiej rozliczać się z dostawcą energii.

Wrogiem obu systemów jest zacienienie. To oczywiste, że cień rzucany przez budynek, drzewo, lukarnę czy komin oznacza brak energii słońca. Jednak to zjawisko jest szczególnie niekorzystne w przypadku ogniw PV. Nawet zacienienie pojedynczych ogniw jest szkodliwe. Nie tylko znacznie zmniejsza uzysk energii, ale powoduje również silne nagrzewanie się tych zacienionych ogniw. Z tego względu wprowadza się tzw. diody bocznikujące, które niejako wyłączają takie ogniwa z szeregu. Z tego też względu jeżeli panele ułożymy na różnych połaciach dachu (inne warunki nasłonecznienia) to powinny być one wyposażone w osobny osprzęt. Przede wszystkim falowniki zamieniające prąd stały na przemienny. Przecież, gdy jedna połać dachu znajdzie się w pełnym słońcu, druga może być zacieniona.

Na kolektory zwykle znajdziemy dość odpowiedniego miejsca na dachu. W końcu nawet 3 sztuki to zaledwie 5–6 m² powierzchni zabudowy. Z panelami jest znacznie trudniej, bo system o mocy 5 kWp zajmuje już przynajmniej 35 m². O ile mamy pustą połać dachu skierowaną na południe to kłopotu nie ma. Jednak często dostępna powierzchnia może być zbyt mała. Wówczas warto przemyśleć ustawienie paneli na osobnej konstrukcji na płaskim dachu garażu lub po prostu na gruncie przy budynku. Tym bardziej, że o ile w przypadku kolektorów pożądane jest skrócenie rur łączących kolektor z zasobnikiem ze względu na ucieczkę ciepła, to fotowoltaiki ten problem nie dotyczy. Wystarczy zwiększenie przekroju przewodów żeby uniknąć strat energii.

Jak się rozliczyć?

Kwestia rozliczeń za energię dotyczy tylko fotowoltaiki. Jednak jest na tyle ważna, że od niej zależy ekonomiczny sens całej inwestycji. Żeby skorzystać z preferencyjnych warunków rozliczania się za energię pobraną i dostarczoną do sieci przesyłowej, musimy być tzw. prosumentami. Jeżeli chodzi o budownictwo jednorodzinne prosumentem może być:

• osoba fizyczna;
• osoba fizyczna, prowadząca działalność gospodarczą, o ile wytwarzanie energii nie jest głównym rodzajem działalności;
• osoba prowadząca gospodarstwo rolne, o ile ta działalność nie jest objęta ustawą o swobodzie działalności gospodarczej.

Prosument musi być przy tym odbiorcą końcowym, czyli energia z mikroinstalacji nie służy więc dalszej produkcji albo sprzedaży.
Ponadto musimy zawrzeć z naszym dostawcą energii tzw. umowę kompleksową. Taka reguluje nie tylko kwestie opłat za samą energię, ale i jej przesył. W przypadku dużych dostawców problemu nie ma. Mają oni zawarte stosowne umowy ze spółkami dystrybucyjnymi. Jednak niektóre, mniejsze firmy oferują prąd na korzystnych zasadach, lecz sprawę przesyłu reguluje osobna umowa. Wtedy z bilansowego rozliczanie nie skorzystamy. Pozostaje nam zmienić dostawcę.

Obecnie obowiązująca ustawa o odnawialnych źródłach energii (OZE) stanowi, że za 1 kWh prądu oddanego do sieci możemy potem odebrać:

• 0,8 kWh – jeżeli moc mikroinstalacji nie przekracza 10 kWp;
• 0,7 kWh – gdy jest wyższa.

Jednak te większe instalacje to rzadkość w domach jednorodzinnych. Skupimy się na systemach do 10 kWp (mocy zainstalowanej). Prosument zostawia w systemie 20 lub 30% energii, jednak ze swojej strony ponosi wyłącznie koszt opłat stałych związanych z zakupem i dystrybucją. Łącznie wynoszą one zwykle ok. 25 zł miesięcznie, ale u niektórych dostawców są sporo wyższe. Tak jest jeżeli np., podpiszemy umowę z gwarancją stałej ceny prądu (za kWh, nie stałych rachunków), albo z opieką serwisanta na wypadek awarii. Wtedy opłaty stałe mogą wynieść nawet ponad 60 zł. Decydując się na instalację PV lepiej nie wiązać się więc taką umową.

Mechanizm rozliczania oficjalnie nazywa się systemem opustów. Częściej jednak mówi się o bilansowaniu lub net-meteringu. W tym układzie najlepiej, żeby okres rozliczeniowy był długi, wynosił przynajmniej 6 miesięcy, a jeszcze lepiej rok. Może być krótszy, lecz tylko pod warunkiem, że nadwyżki przechodzą na kolejne okresy rozliczeniowe. Inaczej latem oddamy do sieci nadmiar, a potem i tak będziemy musieli płacić za energię w zimie. Co do długości okresów rozliczeniowych ustawa OZE pozostawia swobodę stronom umowy (dostawcy i odbiorcy). Stanowi jedynie, że nie mogą być dłuższe niż 365 dni, czyli jeden rok.