Sprawdź 10 warunków wykonania efektywnej instalacji fotowoltaicznej
Optymalna pod względem opłacalności instalacja fotowoltaiczna w budynku jednorodzinnym to nie tylko właściwe rozwiązanie kwestii technicznych oraz prawidłowe dobranie mocy instalacji. Często jest to także efekt dobrej współpracy między inwestorem, architektem, konstruktorem oraz wykonawcą instalacji już na etapie projektowania budynku, a nawet zakupu działki pod budowę domu – podkreślają autorzy poradnika „Dom bez rachunków”, prezentując kluczowe zasady, którymi warto kierować się, szykując się do montażu własnej instalacji PV.
1. Odpowiedni wybór działki i lokalizacji domu jednorodzinnego
Przy wyborze działki pod budowę domu warto zwrócić uwagę na kwestię zacienienia. Ważne jest to, czy obok domu nie ma wysokich drzew oraz wysokich budynków. Cień może znacząco obniżyć uzyski z instalacji fotowoltaicznej! Ponadto warto zwrócić uwagę na wysokie kominy i inne wysokie elementy, które mogą spowodować zacienienie modułów fotowoltaicznych, mimo iż znajdują się w większej odległości.
2. Prawidłowe określenie rocznego zużycia energii elektrycznej w budynku
W przypadku nowych budynków zużycie prądu szacuje się na podstawie planowanych urządzeń elektrycznych, z których domownicy będą korzystać. Typowy dom jednorodzinny zużywa rocznie od 3000-6000 kWh (bez pompy ciepła). Jeżeli budynek jest już eksploatowany przez kilka lat, warto przeanalizować zestawienie zużycia energii, które powinno być dostarczone przez sprzedawcę energii.
Niektórzy sprzedawcy umożliwiają dostęp online do rachunków za energię. Warto wtedy przeanalizować zużycie z ostatnich kilku lat, aby sprawdzić, czy rośnie ono, spada, czy utrzymuje się na stałym poziomie.
3. Wykonanie prostej konstrukcji dachu
Już na etapie projektowania dachu można uprościć późniejszy montaż fotowoltaiki. Chodzi m.in. o rezygnację z dodatkowych okien dachowych na wybranej połaci czy jaskółek, co pozwala obniżyć koszty montażu konstrukcji pod moduły fotowoltaiczne. Optymalnym rozwiązaniem dla instalacji fotowoltaicznej jest prosta konstrukcja dachu.
Jeśli projektując dom, zamiast skomplikowanych powierzchni i wielu połaci, wybierze się dach dwuspadowy, jednospadowy lub płaski, to często można zaoszczędzić na jego budowie tyle, ile kosztuje montaż typowej instalacji fotowoltaicznej w budynku jednorodzinnym. Ponadto na takich dachach jest więcej miejsca na montaż modułów, nie ma też ryzyka zacieniania modułów ulokowanych na jednej z połaci przez inne elementy dachu.
Najkorzystniej jest, gdy moduły PV są zainstalowane na połaci dachu skierowanej na południe, najlepiej pod kątem 20-45 st. Przy takim ustawieniu instalacja fotowoltaiczna produkuje rocznie największą ilość energii elektrycznej. W praktyce, z uwagi na lokalizację budynku i możliwości jego usytuowania względem stron świata, często moduły PV montowane na dachach nie są idealnie ustawione na południe. Jeżeli odchylenie od południa nie jest duże (do 45 st.), straty w stosunku do optymalnego kierunku (południe) zazwyczaj nie przekraczają 5-10 proc.
Jeżeli budynek nie ma połaci dachu skierowanej na południe i pod instalację PV zostaną wykorzystane połać wschodnia czy zachodnia, to strata w stosunku do optimum będzie wynosić 15-25 proc. W takim przypadku dobrze jest, gdy kąt nachylenia połaci jest możliwie mały.
4. Zapewnienie odpowiedniej nośności konstrukcji dachu i jakości pokrycia
Instalacja fotowoltaiczna składa się z modułów fotowoltaicznych, które za pomocą konstrukcji montażowej zostaną przymocowane do konstrukcji dachu. Każdy z modułów fotowoltaicznych waży około 20 kg i po zamontowaniu na dachu będzie powodował jego dodatkowe obciążenie. Można przyjąć, że instalacja o mocy 5 kWp będzie powodowała dodatkowe obciążenie około 400 kg. Nie jest to obciążenie trudne do przeniesienia dla typowej więźby dachowej domu jednorodzinnego.
Przed montażem instalacji fotowoltaicznej na istniejącym dachu bardzo ważne jest jednak, aby podczas wizji lokalnej sprawdzić stan więźby dachowej oraz jej pokrycia. Elementy konstrukcyjne, tj. krokwie dachowe, nie mogą być spróchniałe lub spleśniałe. Ponadto ważny jest stan pokrycia dachowego. Pokrycie wykonane z blachodachówki lub blachy trapezowej nie może wykazywać śladów korozji, natomiast z dachówki ceramicznej lub betonowej – nie może być popękane.
5. Wybór pokrycia dachowego ułatwiającego montaż modułów PV
Materiał pokrywający dach (np. blachodachówka, dachówka ceramiczna, dachówka bitumiczna) ma istotne znaczenie przy doborze rodzaju konstrukcji wsporczej pod moduły i wpływa na koszty wykonania instalacji. Gdy moduły fotowoltaiczne będą zajmować znaczną część dachu, nie ma sensu stosować drogich, ale i ciężkich ceramicznych lub betonowych pokryć dachowych.
Jeśli zatem instalacja PV jest planowana do nowego domu lub przy okazji jej wykonania będzie wymieniane pokrycie, optymalnym rozwiązaniem jest skorzystanie z tańszych opcji pokrycia dachu, np. z dachówki bitumicznej (gont bitumiczny). Takie pokrycie znacząco ułatwi montaż instalacji fotowoltaicznej, co dodatkowo przełoży się na niższe koszty jej wykonania. Łatwy montaż instalacji PV jest także w przypadku blach, szczególnie rąbkowej oraz trapezowej.
6. Poprawne określenie powierzchni dachu potrzebnej do zamontowania modułów PV
Znając przewidywane zużycie energii elektrycznej w budynku, można określić moc instalacji fotowoltaicznej, która najlepiej spełni swoje zadanie. Przed montażem modułów na dachu, konieczne jest wykonanie pomiarów przestrzeni montażowej, nie tylko przez zmierzenie wymiarów charakterystycznych dachu. Należy także określić wymiary i lokalizację wszelkiej infrastruktury zacieniającej (np. kominy, anteny, drzewa, sąsiadujące budynki).
Mając te dane, można określić powierzchnię dachu potrzebną do zamontowania modułów. Typowy moduł fotowoltaiczny ma około 1,65 m długości i około 1 m szerokości. Wymagana przestrzeń montażowa pod 1 kWp instalacji wynosi 5,5-6 m2 (z uwzględnieniem koniecznych przestrzeni instalacyjnych między modułami).
7. Zapewnienie odpowiedniej odległości modułów PV od instalacji odgromowej
Jeżeli w budynku jednorodzinnym została wykonana instalacja odgromowa lub planowane jest jej wykonanie, to zaleca się zachować tzw. odstęp separacyjny modułów PV od takiej instalacji. W praktyce jest to zazwyczaj odległość 0,5-1 m. W razie braku możliwości zachowania odstępu separacyjnego, należy zastosować wyższy poziom ochrony przepięciowej
8. Właściwy wybór miejsca na montaż falownika
Aby zmniejszyć do minimum długość okablowania, falowniki należy lokalizować jak najbliżej modułów fotowoltaicznych, a przede wszystkim możliwie blisko rozdzielni głównej budynku. Warto zarazem ograniczyć kontakt falownika ze źródłami zapyleń i wilgoci. W tym celu najlepiej jest go zlokalizować w budynku, np. w pomieszczeniu technicznym lub garażu. Wybierając lokalizację, warto pamiętać, że falowniki fotowoltaiczne pracują cicho, nie mniej jednak emitują hałas (moc akustyczna) na poziomie 25-35 dB.
9. Odpowiednie przygotowanie instalacji elektrycznej pod instalację fotowoltaiczną
W celu zminimalizowania stosowania instalacji natynkowych podczas montażu instalacji fotowoltaicznej, na etapie budowy domu jednorodzinnego, a w szczególności podczas wykonywania instalacji elektrycznej, warto zadbać o kilka istotnych kwestii:
przewidzieć odpowiednie miejsce w rozdzielnicy elektrycznej budynku (do której będzie przyłączany falownik) na instalację dodatkowych elementów: zabezpieczenia przeciwprzepięciowego AC, zabezpieczenia nadmiarowo-prądowego oraz na dodatkowy licznik elektryczny przeznaczony do współpracy z falownikiem;
zaplanować instalację falownika w pobliżu głównej rozdzielnicy elektrycznej budynku, najlepiej nie dalej niż 10 m – nie będzie wtedy konieczne stosowanie dodatkowych zabezpieczeń przepięciowych po stronie AC. Warto także do planowanego miejsca montażu falownika poprowadzić odpowiedni przewód (5 x 4 mm2 ). W przyszłości pozwoli on podłączyć nawet falownik o mocy do 25 kW. Do miejsca planowanego montażu falownika należy także doprowadzić przewód jednożyłowy 16 mm2 , który będzie można wykorzystać do podłączenia ograniczników przepięć;
z planowanego miejsca montażu falownika do dachu warto poprowadzić cztery przewody jednożyłowe o przekroju 4 mm2 . W przyszłości pozwolą one podłączyć do około 40 modułów PV. W przypadku planowania większej liczby modułów PV, należy dać dodatkowy przewód 4 mm2 na każde 20 modułów PV. Ponadto warto poprowadzić na dach jeden przewód ochronny 6 mm2 , który posłuży do wyrównania potencjałów instalacji PV;
w przypadku gdy długość linii DC przekroczy 10 m, należy przewidzieć dodatkową skrzynkę z zabezpieczeniem przepięciowym DC usytuowaną możliwie blisko modułów fotowoltaicznych; należy zapewnić dostęp do złącza kontrolnego uziemienia. Jego wartość powinna być poniżej 10 Ohm. Ponadto trzeba przewidzieć dodatkową rozdzielnicę elektryczną przy falowniku posiadającą certyfikację na napięcie 1000 V DC – do montażu zabezpieczeń przeciwprzepięciowych DC oraz ewentualnych rozłączników DC.
10. Dobra i wczesna współpraca z firmą wykonującą instalacje PV
Zaleca się, aby przed etapem wykonawczym (realizacją projektu budynku) skonsultować przyszłe działania ze specjalistyczną firmą instalacyjną montującą instalacje fotowoltaiczne. Zaleca się, aby przed etapem wykonawczym (realizacją projektu budynku) skonsultować przyszłe działania ze specjalistyczną firmą instalacyjną montującą instalacje fotowoltaiczne.
Monitorowanie pracy instalacji PV i zwiększanie autokonsumpcji:
- Możliwości pomiarowe falowników
Współcześnie stosowane falowniki PV dają możliwość pomiaru ilości wyprodukowanej energii elektrycznej, pomiarów parametrów prądu, zarówno stałego, jak i przemiennego, oraz monitorowania stanu pracy instalacji. Jeśli falownik PV podłączy się do internetu i odpowiednio skonfiguruje transmisję danych, możliwa będzie także lokalna i globalna prezentacja danych praktycznie na dowolnym urządzeniu stacjonarnym czy mobilnym.
- Dodatkowy układ pomiarowy w rozdzielni
Układ pomiarowy w falowniku PV jest w stanie zmierzyć ilość energii wytworzonej i wprowadzonej do wewnętrznej instalacji w budynku, jednak informacja ta nie jest wystarczająca, gdy dąży się do maksymalizacji zużycia energii produkowanej przez instalację PV. W takim przypadku konieczne jest także monitorowanie ilości energii pobieranej lub wprowadzanej do sieci publicznej przez wyposażenie budynku. Zadanie to spełnia układ pomiarowy w postaci licznika dwukierunkowego instalowany przez zakład energetyczny, niemniej jednak na wykorzystaniu danych z tego licznika stoi szereg przeszkód natury administracyjnej i technicznej.
Z związku z tym coraz częstszą praktyką jest montaż dodatkowego układu pomiarowego w rozdzielni głównej budynku, który będzie mierzył kierunek i przepływ energii z i do budynku. Licznik ten po połączeniu z falownikiem PV pozwoli na określenie chwilowego bilansu energii, na postawie którego możliwe jest okresowe załączanie lub wyłączanie dodatkowych urządzeń w celu zrównoważenia produkcji i poboru energii.
- Sterowanie pracą odbiorników
Najprostszym elementem systemu zarządzania wyprodukowaną energią jest załączanie i wyłączanie dowolnych odbiorników energii (np. poprzez przekaźnik). Najprostszy algorytm sterowania wykorzystuje w tym celu informacje o produkcji energii z falownika fotowoltaicznego i przy przekroczeniu odpowiedniego progu mocy z instalacji PV dokonuje załączenia urządzenia, a następnie, w przypadku spadku produkcji mocy z instalacji PV, dokonuje jego wyłączenia. Możliwe jest także sterowanie w ten sposób pompą ciepła, należy jednak pamiętać, że w tego typu urządzeniach bardzo ważne jest, aby po załączeniu pracowały nieustannie przez czas określony przez producenta (z uwagi na ochronę pracy sprężarki).
Część producentów pomp ciepła, oprócz złącza SG Ready (domyślnie dedykowanego dla zakładu energetycznego), wyposaża swoje urządzenia w złącze PV przeznaczone dla instalacji fotowoltaicznej. Podanie sygnału sterującego wprowadza wówczas pompę w tryb pracy podobny do trybu nadmiaru mocy w SG Ready.
Powyższy artykuł pochodzi z poradnika „Dom bez rachunków”. Poradnik można pobrać na stronie internetowej kampanii „Dom bez rachunków” pod tym linkiem.
Portal Gramwzielone.pl jest patronem medialnym kampanii „Dom bez rachunków”.
