Optymalna moc instalacji fotowoltaicznej - jak obliczyć wielkość instalacji

2022-07-26 14:38

Mikroinstalacja fotowoltaiczna do ilu kW — Autor: Getty Images Mikroinstalacja fotowoltaiczna to przydomowa, niewielka elektrownia słoneczna, która pokrywa potrzeby energetyczne gospodarstwa domowego

Wielkość instalacji fotowoltaicznej można dość prosto oszacować według wzoru uwzględniającego roczne zużycie energii elektrycznej przez gospodarstwo, lokalne warunki pogodowe oraz wskaźnik obecnej formy rozliczania.

Produkowana energia elektryczna w całości lub tylko w części może być zużywana na bieżąco przez budynek. Pozostała jej ilość (nadprodukcja) przesyłana jest do sieci publicznej. Każda 1 kWh energii wykorzystywana na bieżąco oznacza brak konieczności zakupienia jej z sieci.

Niestety produkcja i zapotrzebowania budynku na energię nie są zbieżne. W instalacji fotowoltaicznej najwięcej energii powstaje w okresie dużego nasłonecznienia, najwyższe zapotrzebowanie na nią jest natomiast rano i wieczorem (w skali roku w okresie od późnej jesieni do wczesnej wiosny).

Typowy przebieg produkcji energii elektrycznej z instalacji PV 1 i zużycia przez wyposażenie budynku jednorodzinnego widać na wykresie.

Jak obliczyć moc instalacji fotowoltaicznej?

Moc instalacji fotowoltaicznej można dość prosto oszacować według wzoru uwzględniającego roczne zużycie energii elektrycznej przez gospodarstwo, lokalne warunki pogodowe oraz wskaźnik obecnej formy rozliczania:

Q = ((E·A) + ((E· (1-A))/opust))/(nasłonecznie·η); gdzie:

Q - moc instalacji fotowoltaicznej [kWp],
E – energia zużywana rocznie przez gospodarstwo [kWh],
A – współczynnik autokonsumpcji energii z PV (zazwyczaj od 0,2 do 0,25, a w budynkach z pompą ciepła 0,35),
opust – współczynnik uwzględniający aktualną formę rozliczania (bilansowanie) – 0,8 dla instalacji fotowoltaicznych o mocy <10 kWp; 0,7 dla ≥10kWp i <50kWp,
nasłonecznienie – wartość nasłonecznienia w danej lokalizacji [kWh/m²/rok],
η – współczynnik wydajności – od 0,8 do 0,9.

Dokładne warunki pogodowe w danej lokalizacji znajdują się na stronie https://ec.europa.eu/jrc/en/pvgis. Na ich podstawie można przeanalizować optymalne ustawienie paneli oraz obliczyć zyski, jakie przyniosłaby ewentualna dodatkowa konstrukcja korygująca nachylenie.

Podczas doboru instalacji fotowoltaicznej można również przyjąć uzysk roczny na poziomie ok. 950 kWh z każdego 1 kWp mocy prawidłowo umiejscowionej instalacji (tzn. skierowanej na południe, nachylonej pod optymalnym kątem, niezacienionej przez czynniki zewnętrzne).

Nieco inaczej jest w przypadku liczenia mocy instalacji fotowoltaicznej dla firm. Zużycie energii w biurach, sklepach, magazynach czy zakładach produkcyjnych rozkłada się bardzo różnie. Dopiero solidna analiza poboru energii w ciągu doby, tygodnia czy roku daje podstawę do ustalenia optymalnego rozwiązania dla danego zakładu. Dla poprawy opłacalności inwestycji najczęściej minimalizuje się prawdopodobieństwo powstania nadwyżek energii niezużytej na bieżąco.

Polecamy więcej do przeczytania:

Opłacalność instalacji fotowoltaicznej

Koszty wykonania instalacji fotowoltaicznej od wielu lat systematycznie spadają. Największy udział w koszcie całkowitym wciąż stanowią moduły fotowoltaiczne (ok. 50%), drugie miejsce zajmuje zazwyczaj falownik (ok. 17–25%), a pozostałe rozkładają się na takie pozycje, jak usługa montażu i konfiguracji, zabezpieczenia elektryczne czy konstrukcja wsporcza.

Przy obecnej formie rozliczania ważne jest dopasowanie produkcji energii do rocznego jej zużycia. Większa instalacja oznacza spadek współczynnika autokonsumpcji i wydłużenie okresu zwrotu inwestycji.

Inwestorzy, którzy zdecydowali się na montaż instalacji PV mogą liczyć na dodatkowe wsparcie finansowe z programów rządowych.

Autor: Dawid Pantera Zmiana czasów łączeniowych na przygotowanie c.w.u. dla zwiększenia 4 stopnia wykorzystania energii z instalacji PV na własne potrzeby

Optymalna moc instalacji fotowoltaicznej w integracji z pompą ciepła

Niższe koszty wykonania instalacji fotowoltaicznej, bilansowanie energii elektrycznej oraz duża popularność pomp ciepła stwarzają doskonałe warunki do inwestycji, które dodatkowo można dopasować tak, aby pokryć roczne zapotrzebowanie na energię elektryczną.

Budynki ogrzewane przez pompę ciepła mogą być zasilane bezpłatnie w zimie energią „zgromadzoną” przez system PV w okresie wiosenno-letnio-jesiennym. Ponadto integracja instalacji fotowoltaicznej z pompą ciepła pozwoli dodatkowo poprawić efektywność wykorzystania energii na potrzeby własne (tzw. autokonsumpcję) poprzez magazynowanie energii w formie ciepła, np. w c.w.u.

Wykorzystując automatykę pompy ciepła, można ustawić czas przygotowania c.w.u. w takich godzinach w ciągu dnia, aby pokrywał się on z produkcją energii z instalacji PV. Ponadto można dodatkowo zwiększyć temperaturę wymaganą w zbiorniku wody użytkowej i zmagazynować więcej energii elektrycznej w formie ciepła.

Nie są to duże ilości, ale sumując podejmowane działania i czas (liczony w latach), w jakim są realizowane, możliwa staje się znaczna poprawa autokonsumpcji zielonej energii.

Doświadczenie krajów zachodnich pokazuje, że magazynowanie energii elektrycznej w formie ciepła i chłodu, z wykorzystaniem pompy ciepła, pozwala na zwiększenie stopnia zużycia energii na potrzeby własne nawet do 50%. Autokonsumpcję można nawet zwiększyć do 60%, wdrażając dodatkowo odpowiednie sterowanie pracą urządzeń AGD zużywających duże ilości energii elektrycznej, a których działanie nie jest zależne od obecności domowników.

mgr inż. Dawid Pantera