Fotowoltaika to jedna z najszybciej rozwijających się branż. Popularność domowych elektrowni słonecznych jest tak duża, że liczba mikroinstalacji w Polsce zwiększa się wręcz wykładniczo. Aby jednak instalacja mogła działać niezawodnie przez 25 lat lub dłużej, niezbędny jest prawidłowy dobór i montaż komponentów. Jak wygląda proces projektowania i montażu instalacji PV oraz dlaczego warto wybrać doświadczoną firmę instalatorską? Fotowoltaika krok po kroku.
Przygoda z fotowoltaiką w każdym przypadku zaczyna się tak samo – od określenia potrzeb danego gospodarstwa domowego lub firmy. Najprościej można to zrobić, analizując roczne rachunki za energię elektryczną. W ten sposób dowiesz się, jak duża instalacja pokryje Twoje zapotrzebowanie i pozwoli Ci uniezależnić się od rosnących cen prądu. Warto również uwzględnić dodatkowe potrzeby, np. zamianę kotła węglowego na pompę ciepła czy samochodu z silnikiem spalinowym na auto elektryczne. Własna mikroinstalacja fotowoltaiczna pozwala oszczędzić na wielu płaszczyznach, nie tylko na samym prądzie.
Znając potrzeby domowników należy przeanalizować możliwości odnośnie budowy instalacji. Najczęstszym wyborem jest montaż paneli fotowoltaicznych na dachu domu lub garażu, ale można się też zdecydować na instalację gruntową. Ta druga jest droższa, ale daje większą elastyczność w dostosowaniu kierunku czy pochyłu paneli. Projekt instalacji fotowoltaicznej najlepiej zlecić specjaliście z uprawnieniami SEP (Stowarzyszenie Elektryków Polskich), zwanymi także sepowskimi.
Za pomocą specjalistycznych programów, np. PV SOL, projektant przygotuje projekt instalacji fotowoltaicznej na domu, uwzględniający wszelkie jego szczegóły: wymiary, rodzaj pokrycia dachowego, konstrukcję więźby dachowej czy ulokowanie przeszkód, takich jak kominy, okna dachowe oraz wykusze. Co ciekawe, w większości przypadków da się to zrobić bez wizyty na miejscu, na podstawie zdjęć satelitarnych. Po przeanalizowaniu kierunku ekspozycji dachu, a także jego pochylenia, projektant rozmieści panele na poszczególnych połaciach, by uzyskać możliwie największy uzysk prądu. Najczęstszym wyborem jest ekspozycja południowa, jednak w niektórych przypadkach korzystniejszym rozwiązaniem jest instalacja wschód-zachód, poszerzająca okno produkcji prądu rano i wieczorem.
Po wstępnym rozlokowaniu paneli słonecznych na dachu wyliczana jest moc modułów potrzebna do zaspokojenia potrzeb oraz szacowana produkcja prądu. To również wymaga obsługi oprogramowania do projektowania instalacji fotowoltaicznych, takiego jak popularny PV SOL. Szacunki uwzględniają nie tylko moc samych paneli, ale i warunki dla konkretnej lokalizacji: temperaturę, nasłonecznienie, zacienienie czy opady śniegu.
Kolejny krok to projekt szczegółowego rozmieszczenia paneli, tras kablowych, falownika i zabezpieczeń, z uwzględnieniem rodzaju połączeń. Projektant musi uwzględnić szereg czynników, m.in. wentylację inwertera i modułów, ograniczenie długości kabli po stronie stałoprądowej czy jakość połączeń. To właśnie od kompatybilności złączy czy jakości uchwytów zależy w wielu przypadkach bezpieczeństwo korzystania z instalacji fotowoltaicznej. Szczegółowy schemat elektryczny mikroinstalacji PV pomaga także dobrać dopasować wydajność inwertera oraz rodzaje zabezpieczeń.
Niezwykle ważnym elementem montażu instalacji fotowoltaicznej jest dobranie odpowiedniego okablowania i prawidłowe ich poprowadzenie. Punktem wyjścia jest oczywiście wysoka jakość przewodów, które muszą spełniać odpowiednie standardy i normy. Powinny być odporne na promieniowanie słoneczne, wilgoć, uszkodzenia mechaniczne oraz wysokie i niskie temperatury. Kable do fotowoltaiki muszą zachować swoje parametry zarówno przy czterdziestostopniowym mrozie, jak i w temperaturze 90°C. Konieczne jest również uwzględnienie mocy instalacji oraz ewentualnych spadków napięcia. Najczęściej uwzględniany jest spadek napięcia na poziomie 1%.
Nawet najlepsze kable nie zapewnią jednak bezpieczeństwa, gdy są nieprawidłowo poprowadzone. Najczęstsze błędy to zbyt duże naprężenie przewodów oraz prowadzenie ich przy gorących lub ostrych elementach. Wówczas łatwo o przepalenie lub przecięcie otuliny. Prawidłowo przytwierdzone kable nie powinny poruszać się lub drgać na wietrze, bo to również może doprowadzić do przetarcia izolacji lub wręcz przerwania obwodu. Często wymagane jest prowadzenie okablowania przy zastosowaniu korytek elektrycznych (zwłaszcza na dachach płaskich gdzie wykorzystywany jest system wsporczy dla paneli fotowoltaicznych). Nie mniej istotną kwestią jest prawidłowe zaizolowanie kabli i zaciśnięcie złączy, by uniknąć przypadkowego zwarcia. Projekt tras kablowych pozwala także uniknąć pętli indukcyjnych.
W wielu przypadkach domowa instalacja fotowoltaiczna musi mieć zabezpieczenie odgromowe. Uderzenie pioruna o natężeniu 50 kA i napięciu kilkudziesięciu milionów woltów w niezabezpieczone panele fotowoltaiczne mogłoby skończyć się pożarem lub zniszczeniem sprzętu elektrycznego. Uziemienie instalacji PV, odprowadzające wyładowania do ziemi, pozwala uniknąć tego zagrożenia.
W przypadku mikroinstalacji PV stosuje się dwa rodzaje zabezpieczenia odgromowego: zewnętrzny LPS i wewnętrzny LPS. Zewnętrza instalacja uziemiająca bezpośrednio odbiera energię elektryczną z wyładowania atmosferycznego. Składa się ze zwodów, przewodów odprowadzających oraz uziomu. Dodatkową ochronę antyporażeniową i przeciwpożarową pełni wewnętrzna instalacja uziemiająca, zapobiegająca iskrzeniu w obiekcie. Dbają o to połączenia wyrównawcze i odstępy izolacyjne pomiędzy LPS-em i przedmiotami wewnętrznymi przewodzącymi prąd.
Jak sprawdzić, czy w danym budynku musi być wykonana instalacja odgromowa? Wymaga to ustalenia ryzyka uderzenia piorunem dla danej lokalizacji oraz ustalenia obszaru bezpiecznego, np. metodą kąta ochronnego lub toczącej się kuli. Na tej podstawie dobierany jest poziom ochrony przeciwpiorunowej, od I do IV. Projektant instalacji fotowoltaicznej określi również ilość i rozlokowanie zwodów na połaci dachowej.
Ulokowanie inwertera, przetwarzającego prąd stały na zmienny, nie jest trudne. Należy pamiętać jedynie o kilku wytycznych, które ochronią urządzenie przed uszkodzeniem. Przede wszystkim inwerter powinien znaleźć się w chłodnym, zacienionym i dobrze wentylowanym pomieszczeniu. Podczas pracy falownik wytwarza ciepło, więc stały dostęp powietrza jest niezbędny. Oczywistym wyborem jest kotłownia, pomieszczenie gospodarcze lub garaż. Warto zwrócić uwagę na to, by do urządzenia był dobry dostęp, umożliwiający szybkie odłączenie od zasilania. Z drugiej strony pomieszczenie nie powinno być łatwo dostępne dla dzieci.
W przypadku gruntowych instalacji fotowoltaicznych falownik montowany jest bezpośrednio pod panelami. Wykonuje się wówczas specjalną konstrukcję z profili stalowych lub aluminiowych, które ustabilizują urządzenie. Maksymalne odchylenie od pionu to 15 stopni. Inwerter montowany na zewnątrz musi mieć klasę odporności na wodę i kurz IP65 lub większą. Nie można jednak zapomnieć o zasłonięciu falownika przed warunkami atmosferycznymi, takimi jak deszcz, śnieg, grad czy promienie słoneczne. Długotrwała ekspozycja znacząco zmniejsza żywotność podzespołów.
Panele fotowoltaiczne można zamontować na gruncie, na dachu, a nawet na ścianie. W pierwszym przypadku wykorzystuje się specjalne stelaże (stoły), wykonane z aluminium lub ocynkowanej stali odpornej na korozję. W zależności od warunków, stelaż ma jeden lub dwa rzędy podpór. Dzięki dużej dowolności w ustawieniu kierunku oraz kąta pochylenia modułów PV, a także doskonałej wentylacji, mikroinstalacje gruntowe charakteryzują się wyższymi uzyskami prądu niż konstrukcje dachowe.
Umiejscowienie paneli fotowoltaicznych na dachu ma jednak ogromną zaletę – niższą cenę. Zamiast drogich stelaży, instalacje dachowe potrzebują jedynie szyn montażowych oraz specjalnych mocowań – uchwytów montażowych. Dodatkowo panele zamontowane na dachu są najbardziej estetyczne i nie zajmują cennego miejsca w ogrodzie. Systemy montażowe dobierane są na podstawie rodzaju pokrycia dachowego: blachodachówki, dachówki ceramicznej, blachy trapezowej, blachy na rąbek stojący, itd. Wszelkie otwory wywiercone w połaci dachowej muszą być dobrze uszczelnione.
Jeśli panele mają być zamontowane na dachu płaskim, stosuje się wsporcze konstrukcje montażowe. Co ciekawe, nie muszą one być przymocowane bezpośrednio do dachu. Systemy inwazyjne mocowań paneli fotowoltaicznych są oczywiście najbezpieczniejsze i najpewniejsze, ale systemy balastowe stanowią rozsądną alternatywę. Stelaże obciążone betonowymi blokami zapewniają wystarczającą stabilność, ale zwiększają masę konstrukcji. Przed instalacją tego rodzaju fotowoltaiki warto więc przeanalizować maksymalne obciążenie dachu. Rozwiązaniem problemu może być zgrzanie pasów zabezpieczających stelaż bezpośrednio z membraną dachową.
Instalacje fotowoltaiczne montowane na ścianach należą w Polsce do rzadkości. Stosuje się je wówczas, gdy nie ma możliwości montażu paneli na dachu, np. gdy jest on zbyt zacieniony, a na działce nie ma miejsca na instalację gruntową. Panele fotowoltaiczne mogą być zamontowane pionowo, bezpośrednio przy ścianie, jednak wyższą produkcję prądu zapewnią stelaże. Dzięki nim można ustawić moduły pod najkorzystniejszym kątem, ok. 30-40 stopni.
Ostatni etap montażu fotowoltaiki to podłączenie do sieci. Większość instalacji montowanych w Polsce to systemy on-grid, czyli współpracujące w pełni z siecią dystrybucyjną. Oznacza to, że nadwyżki wyprodukowanego prądu nie są gromadzone w magazynach energii, a oddawane do sieci. Na podstawie obowiązującego obecnie systemu opustów można w późniejszym czasie odebrać 80% energii na własne potrzeby (70% w przypadku instalacji o mocy powyżej 10 kWp).
Zgłoszenie mikroinstalacji fotowoltaicznej jest niezbędne, by zyskać status prosumenta i rozliczać się z dystrybutorem na zasadzie net-meteringu. Gdy budynek jest już przyłączony do sieci, a moc instalacji fotowoltaicznej nie przekracza mocy przyłączeniowej, wystarczy przyłączenie na podstawie zgłoszenia. To prosty proces, ale wymaga zebrania dokumentacji dla zakładu energetycznego. Na szczęście każda firma instalacyjna przygotowuje pełny pakiet dokumentów, a nawet samodzielnie składa wniosek. Kluczowe są certyfikaty komponentów – falowników i modułów fotowoltaicznych, dlatego warto korzystać z wiarygodnego źródła. Wszystkie produkty, które znajdziesz w hurtowni fotowoltaicznej Solmix, mają wymagane certyfikaty i atesty.
W ciągu 30 dni dystrybutor energetyczny sprawdza wniosek i wymienia, jeśli to konieczne, licznik na dwukierunkowy. Współpraca z operatorem uregulowana jest umową, w której określone są warunki odsprzedaży energii i świadczenia dystrybucji. Wymagane dokumenty potrzebne do złożenia wniosku to: schemat instalacji obiektu, dane techniczne instalacji, certyfikaty sprzętu oraz wydruk z KRS lub CEIDG. Jeżeli w imieniu zgłaszającego wniosek składa firma instalatorska, niezbędne jest pełnomocnictwo.
Chcesz wiedzieć więcej o projektowaniu instalacji fotowoltaicznych? Przeczytaj Co to jest falownik (inwerter) fotowoltaiczny.
Nasza oferta
Przydatne
Sklep
