Co to jest fotowoltaika?

Prosument to osoba, która jednocześnie zużywa i wytwarza energię elektryczną, korzystając z Odnawialnych Źródeł Energii. W kontekście fotowoltaiki, prosument przekazuje nadwyżkę wyprodukowanej energii do sieci, a później może odebrać jej 70-80%.

Zgodnie z ustawą o odnawialnych źródłach energii, za prosumenta energii odnawialnej uznaje się odbiorcę końcowego wytwarzającego energię elektryczną wyłącznie z odnawialnych źródeł energii na własne potrzeby w mikroinstalacji.

Energia produkowana przez prosumenta musi służyć wyłącznie zaspokajaniu indywidualnych potrzeb energetycznych – nie może być zatem sprzedawana w celach zarobkowych. W pewnych warunkach prosument może sprzedawać energię – jeśli będzie korzystać np. z net-bilingu.

Net-biling to nowa forma rozliczenia prosumentów, która zastąpiła system opustów. W tym systemie prosument sprzedaje nadwyżkę prądu po średniej miesięcznej cenie sprzedaży energii elektrycznej z giełdy. Pieniądze uzyskane ze sprzedaży trafiają na indywidualne konto prosumenckie, prowadzone dla każdego klienta dostawcy prądu.

W momencie kiedy panele nie produkują wystarczająco dużo prądu, aby pokryć bieżące zapotrzebowanie energetyczne domostwa, za pieniądze zgromadzone na subkoncie następuje zakup energii elektrycznej.

Net-biling działa zupełnie inaczej niż poprzedni system, net-metering. Net-metering zakładał, że osoba, która wprowadza do sieci niewykorzystaną energię elektryczną, mogła rozliczyć ją w cyklu rocznym. Nadmiar wyprodukowanej energii trafiał do operatora OSD, natomiast jej odbiór był realizowany z potrąceniem „prowizji” dostawcy.

Net-biling bazuje na rozliczeniu w pieniądzu (PLN), a nie w kilowatogodzinach (kWh). Dzięki temu systemowi prosument staje się aktywnym uczestnikiem rynku energii, który korzysta z urządzeń służących do magazynowania i zarządzania energią w gospodarstwie domowym, ale również reaguje na bodźce cenowe w celu optymalizacji wysokości swoich rachunków.

Pomimo że Polska jest położona w strefie klimatu umiarkowanego, a nasza pogoda jest mniej słoneczna niż na południu Europy, to jednak warunki panujące w naszym kraju uznaje się za optymalne dla działania fotowoltaiki.

Średnia liczba godzin słonecznych w Polsce waha się w przedziale 1300–1900 godzin. Najlepsze warunki pogodowe do produkcji energii z fotowoltaiki panują w Polsce w okresie od kwietnia do września. W tym okresie notowane jest aż 80% rocznego promieniowania słonecznego.

Południowa część Polski (Małopolska, Podkarpacie) to rejon, w którym nasłonecznienie jest największe. Niemniej jednak różnice między poszczególnymi regionami nie są duże, a dzięki temu fotowoltaika będzie opłacalną inwestycją dla inwestorów indywidualnych, niezależnie od tego, w jakiej części Polski mieszkają.

Przyjmuje się, że średnie roczne nasłonecznienie w Polsce pozwala na produkcję 110–150 kWh energii elektrycznej z 1 m² paneli fotowoltaicznych w ciągu roku.

Odpowiedź brzmi tak, panele fotowoltaiczne działają również w dni pochmurne, choć ich wydajność w takich warunkach jest nieco niższa.

Panele fotowoltaiczne są przystosowane do generowania energii nawet przy niskim nasłonecznieniu, czyli gdy dociera do nich światło rozproszone przez chmury. Promieniowanie rozproszone ma znaczący udział w całkowitym promieniowaniu docierającym do powierzchni ziemi w Polsce, wynosząc od 47% dla okresów letnich do 70% w okresach zimowych.

W dni pochmurne efektywność działania paneli fotowoltaicznych może spaść, działając z 20-30% mocą. W przypadku zmiennej pogody, kiedy dociera do nich więcej promieni słonecznych, panele fotowoltaiczne działają z wyższą mocą.

Warto jednak pamiętać, że mimo niższej wydajności w dni pochmurne, energia wyprodukowana przez panele fotowoltaiczne w ciągu roku przynosi znaczne oszczędności.

Optymalne warunki pogodowe dla działania paneli fotowoltaicznych to przede wszystkim wysokie nasłonecznienie. Panele fotowoltaiczne najlepiej działają w okresie od kwietnia do września, kiedy to z promieniowania słonecznego wytwarzane jest około 180 kWh energii. W tym czasie w Polsce nasłonecznienie jest nawet siedem razy większe niż jesienią czy zimą.

Jednakże, panele fotowoltaiczne są przystosowane do generowania energii nawet przy niskim nasłonecznieniu, czyli gdy dociera do nich światło rozproszone przez chmury. W pochmurny dzień, niezależnie od tego czy jest to zima czy lato, do instalacji dotrze mniej słońca, co będzie miało bezpośrednie przełożenie na to, ile prądu wyprodukuje. Częściowe zachmurzenie zmniejsza efektywność modułów o 60-80% w stosunku do pierwotnej mocy. W przypadku całkowitego zachmurzenia efektywność paneli PV może osiągać jedynie 10-20%.

Dodatkowo, optymalne ustawienie paneli słonecznych, zarówno pod względem kierunku, jak i kąta nachylenia, może pomóc w zwiększeniu efektywności wytwarzania energii w różnych warunkach pogodowych, w tym podczas dni pochmurnych.

Temperatura ma istotny wpływ na wydajność paneli fotowoltaicznych.

Panele fotowoltaiczne, w zależności od modelu i producenta, powinny pracować w szerokim zakresie temperatur, od -70 do nawet 120 stopni Celsjusza. W praktyce, najlepsze efekty osiągają jednak w pewnym wycinku tego zakresu, a konkretnie w przedziale od 20-25 stopni Celsjusza.

Wysokie temperatury panujące na zewnątrz mają bezpośredni wpływ na temperaturę samych paneli. Pod wpływem intensywnego światła słonecznego i wysokiej temperatury otoczenia półprzewodnik (krzem) nagrzewa się, co prowadzi do spadku napięcia na modułach, a tym samym ilości generowanej mocy. Zatem im wyższa temperatura powietrza, tym niższa ich efektywność.

Z drugiej strony, przy niskich temperaturach ich sprawność wzrasta. W słoneczne zimowe lub jesienne dni duża absorbcja światła dochodzącego do modułów powoduje wytwarzanie dużej ilości energii elektrycznej, zaś niska temperatura nie pozwala na zbytnie nagrzewanie się modułów. Rezultatem jest wyższa sprawność przy niskich temperaturach otoczenia niż w ciepłe i słoneczne dni.

Silny wiatr może wpływać na panele fotowoltaiczne, ale ich wytrzymałość na takie warunki jest dokładnie określona przez normy.

Zgodnie z certyfikatem IEC 61730-2, panele fotowoltaiczne muszą wytrzymać co najmniej 2400 Pa siły ssącej wiatru. To oznacza odporność na wiatr o prędkości około 130 kilometrów na godzinę.

Jednakże, wiele zależy od sposobu montażu paneli. Jeśli są one instalowane na płaskim dachu, na specjalnym stelażu, musi być on odpowiednio przytwierdzony do powierzchni. W przypadku nieprawidłowego montażu, silny wiatr może uszkodzić instalację. Dlatego ważne jest, aby instalacja była prawidłowo zamontowana i zabezpieczona.

Panele fotowoltaiczne są popularnym źródłem energii odnawialnej, które ma minimalny wpływ na środowisko. Wytwarzanie energii słonecznej nie wiąże się z emisją szkodliwych substancji do atmosfery. Szacuje się, że w przypadku produkcji 1 kWh energii za pomocą instalacji solarnej, emitowane jest do atmosfery ok. 50 gramów dwutlenku węgla.

Jednak panele słoneczne mają ograniczony czas życia, szacowany na około 25-30 lat. Po tym czasie pojawia się konieczność ich utylizacji. Panele są zbudowane z wielu elementów, które powstały z różnorodnych materiałów, od krzemu, aż po metale i tworzywa sztuczne, są uznawane za tzw. elektrośmieci.

Dobra wiadomość jest taka, że już teraz istnieją rozwiązania technologiczne, które pozwalają odzyskać zdecydowaną większość surowców wykorzystanych do produkcji modułów. Szklane oraz aluminiowe elementy paneli są najłatwiejsze do zrecyklingowania – można uzyskać ich odzysk na poziomie ok. 90% lub wyższym. Pozostałe komponenty są poddawane utylizacji w wysokiej temperaturze, dochodzącej do 500°C, co pozwala na ich pełną neutralizację.

W związku z powyższym, nie ma ryzyka, że elektroodpady powstałe po użytkowaniu fotowoltaiki „zaleją” świat i będą negatywnie wpływały na otoczenie.