Spośród odnawialnych źródeł energii (OZE) coraz większą rolę odgrywa fotowoltaika, czyli wykorzystanie energii słonecznej. Istniejące rozwiązania pozwalają efektywnie uzyskiwać prąd w warunkach polskiego klimatu. Wzrost udziału odnawialnych źródeł energii w bilansie energetycznym kraju przyczyni się do zmniejszenia emisji CO2, tlenków siarki i pyłów do atmosfery oraz do poprawy jakości powietrza i stanu zdrowia Polaków.
Czy to się opłaca?
Dzięki efektywniejszym technologiom cena paneli fotowoltaicznych jest niższa niż jeszcze 20 lat temu. Do inwestycji zachęca również system dopłat i dotacji w ramach rządowych programów „Mój Prąd” (dofinansowanie w wysokości 5 000 zł) lub „Czyste Powietrze” (w nowej edycji programu w zależności od poziomu dochodów można zyskać nawet 37 000 zł dofinansowania fotowoltaiki w przypadku połączenia z zakupem pompy ciepła). Od 2020 r. pojawiła się możliwość odliczenia od dochodu nawet 53 tys. zł wydatków związanych z termomodernizacją budynku mieszkalnego, w tym również na wykonanie instalacji fotowoltaicznej. W przypadku, gdy kwota ta nie ma pokrycia w dochodach w danym roku, można ją odliczyć w ciągu kolejnych 6 lat. Dzięki takim rozwiązaniom początkowy koszt inwestycji ulega znacznemu obniżeniu. Na opłacalność inwestycji wpływa przede wszystkim możliwość sprzedania do sieci nadwyżki wyprodukowanego prądu w zamian za prąd pobierany z sieci wówczas, gdy własne panele słoneczne go nie produkują lub produkują w zbyt małej ilości. W praktyce okazuje się wówczas, że przy wszystkich subwencjach koszt inwestycji może się zwrócić po 7-10 latach przy gwarantowanym czasie eksploatacji wynoszącym 25-30 lat.
Rodzaje paneli słonecznych
Zjawisko fotowoltaiczne jest wykorzystywane w kilku typach paneli, z których praktyczne zastosowanie do instalacji fotowoltaicznych w naszym kraju mają panele monokrystaliczne i polikrystaliczne. Charakteryzują się większą prostotą montażu instalacji oraz lepszą sprawnością niż ogniwa nowszych generacji.
Panele monokrystaliczne
Ogniwa monokrystaliczne produkowane są tzw. metodą Czochralskiego. Drobne polikryształy krzemu ulegają stopieniu w jednorodną masę w temperaturze 1500 ºC. Wprowadza się do niej pojedynczy blok krzemu, stanowiący zarodek krystalizacji i powoli rozciąga. Po 48 godzinach powstaje jednorodny cylindryczny monokryształ, który po schłodzeniu tnie się na cienkie plasterki stanowiące elementy ogniwa. Pojedynczy moduł ma wygląd czarnego kwadratu o ściętych narożnikach. Panele monokrystaliczne charakteryzują się najwyższą sprawnością energetyczną sięgającą 25% (w warunkach testowych nawet ponad 40%), dzięki czemu do uzyskania żądanej mocy wystarcza mniejsza powierzchnia paneli. Technologia produkcji monokryształów przyczynia się do wyższej ceny paneli fotowoltaicznych z monokryształów. Kolorystyka paneli harmonizuje z różnymi rodzajami pokryć dachowych. Przy zbyt wysokiej temperaturze sprawność paneli spada. Oznacza to, że warunki klimatyczne panujące w Polsce wcale nie są gorsze dla rozwoju fotowoltaiki niż warunki w Kalifornii, Australii, na Bliskim Wschodzie, czy w krajach śródziemnomorskich.
Panele polikrystaliczne
Proces produkcji polikrystalicznych ogniw fotowoltaicznych jest mniej skomplikowanych. Bloki krzemu topione są w temperaturze 1500 ºC i łączone w jedną bryłę. Mniej skomplikowany proces produkcji przekłada się na wyraźnie niższą cenę, ale również niższą sprawność wynoszącą od 14 do 19%, wynikającą z drobnych zanieczyszczeń w polikrystalicznej strukturze. Niższa cena fotowoltaiki opartej na ogniwach polikrystalicznych przyczynia się do ich większej popularności. Do uzyskania tej samej mocy, co w przypadku paneli monokrystalicznych, trzeba zastosować większą powierzchnię, a nie zawsze jest to możliwe ze względu na kształt i ekspozycję połaci dachu. Ogniwo polikrystaliczne ma kształt kwadratu o lśniącej niebieskiej barwie, którą zawdzięcza powłoce antyrefleksyjnej. Na powierzchni pojedynczego ogniwa można dostrzec wewnętrzną strukturę polikryształów, przypominającą rysunek, jaki tworzy się zimą na oszronionej szybie.
Jakie panele wybrać?
Niska cena fotowoltaiki nie może być podstawowym kryterium wyboru. Inwestycja ma zapewnić zaopatrzenie domu w praktycznie darmowy prąd na okres około 30 lat. Podstawową sprawą jest jakość paneli. Muszą one gwarantować to, że pod koniec tego okresu spadek sprawności ogniw fotowoltaicznych nie będzie większy niż 20%. Panele muszą być odporne na degradację wywołaną potencjałem (PID), nacisk pokrywy śnieżnej, czynniki atmosferyczne, w tym ekstremalnie wysokie lub niskie temperatury. Dobór właściwych paneli jest uzależniony od określenia zapotrzebowania energetycznego gospodarstwa domowego, kształtu i nachylenia dachu oraz orientacji budynku względem stron świata. Może się okazać, że połać dachu o ekspozycji południowej jest zbyt mała do zainstalowania tańszych fotoogniw polikrystalicznych. Właściwe wykorzystanie fotowoltaiki zależy od dobrania odpowiedniej mocy falownika (inwertera), który zamienia prąd stały produkowany przez ogniwa w prąd przemienny umożliwiający podłączenie instalacji do sieci energetycznej. Najczęściej stosowany jest falownik sieciowy dostosowany do parametrów sieci energetycznej pozwalający na automatyczną wymianę prądu z operatorem sieci energetycznej. Falownik wyspowy umożliwia ładowanie akumulatorów. Falownik hybrydowy pozwala na zasilanie domu w prąd, magazynowanie prądu w akumulatorach oraz ekspediowanie prądu do sieci energetycznej.
