Od poprawności doboru mocy instalacji fotowoltaicznej zależy wysokość rachunków za energię elektryczną oraz czas zwrotu z inwestycji. Niekorzystne jest zarówno niedoszacowanie mocy, jak i przewymiarowanie paneli PV. W tym artykule wyjaśniamy, jak dobrać moc instalacji fotowoltaicznej, aby inwestycja przyniosła optymalne oszczędności.

Jakie czynniki wziąć pod uwagę przy obliczaniu mocy instalacji fotowoltaicznej?

Moc instalacji fotowoltaicznych podaje się w jednostce kWp (kilowatopik). Jest to maksymalna moc generatora, która określa, ile energii elektrycznej jest w stanie wyprodukować instalacja w idealnych warunkach środowiskowych. Instalacja fotowoltaiczna powinna pokrywać zapotrzebowanie budynku na energię elektryczną, przy czym wychodzimy z założenia, że 1 kWp daje ok. 1000 kWh prądu rocznie. Jednak w praktyce nie jest to takie proste, ponieważ przy planowaniu mocy instalacji trzeba wziąć pod uwagę wiele innych czynników, które wpływają na rzeczywistą wydajność fotowoltaiki. Sprawdźmy zatem, od czego zależy moc instalacji PV.

Zapotrzebowanie budynku na energię

Punktem wyjścia do naszych obliczeń jest roczne zużycie energii przez gospodarstwo domowe. Aby je poznać, wystarczy sprawdzić faktury za prąd i obliczyć średnie zużycie roczne, najlepiej z 2-3 ostatnich lat. Jednak czasami nawet poprawnie dobrana moc instalacji fotowoltaicznej po pewnym czasie okazuje się niewystarczająca. Warto zatem zastanowić się, czy w przyszłości planujemy zwiększenie zapotrzebowania, na przykład ze względu na zmianę ogrzewania na pompę ciepła, czy zakup samochodu elektrycznego. Większe zużycie trzeba uwzględnić również w sytuacji, gdy w gospodarstwie domowym pojawi się nowy domownik.

Uwaga: Istnieje możliwość zwiększenia mocy istniejącej instalacji fotowoltaicznej, przy czym w niektórych przypadkach wystarczy dodanie kolejnych paneli PV, a w innych trzeba kupić wydajniejszy falownik.

Warunki środowiskowe

Efektywność instalacji fotowoltaicznej zależy od uwarunkowań środowiskowych. Instalacja fotowoltaiczna o takich samych parametrach może produkować różne ilości energii w zależności od swojego położenia. Panele PV skierowane na południe, zamontowane pod optymalnym kątem (30-40°) i usadowione w miejscu nieosłoniętym, będą dostarczać więcej energii niż panele skierowane na wschód, zainstalowane na stromym dachu lub w miejscu zasłoniętym przez budynki czy drzewa. Tym sposobem z instalacji o mocy 1 kWp można uzyskać zarówno 1000 kWh, jak i 700-800 kWh rocznie.

Moc paneli fotowoltaicznych

Teoretycznie zsumowanie mocy wszystkich paneli PV powinno równać się mocy całej instalacji. Jednak nie jest to takie proste, ponieważ moc nominalna paneli jest wyższa od mocy rzeczywistej. Dlaczego? Otóż producenci podają moc paneli mierzoną w standardowych warunkach testowych (STC - Standard Test Conditions), czyli:

• przy poziomie nasłonecznienia wynoszącym 1000 W/m²;
• przy temperaturze ogniwa fotowoltaicznego wynoszącej 25°C;
• przy masie powietrza równej 1,5.

W praktyce panele pracują w mniej idealnych warunkach (nasłonecznienie nie przekracza 800-900 W/m², a panele nagrzewają się do temperatury 45-80°C), co obniża ich moc, a tym samym powoduje niedobory energii. Dlatego przy dobieraniu mocy paneli PV warto wziąć pod uwagę, że rzeczywista produkcja wyniesie 75-85% wartości nominalnej.

Uwaga: Ważnym parametrem jest sprawność paneli PV. Określa on, ile energii słonecznej jest przekształcane na energię elektryczną. W zależności od rodzaju sprawność paneli sięga 16-22%. Dzięki panelom o wyższej sprawności instalacja fotowoltaiczna zajmuje mniejszą powierzchnię.

System rozliczeń

Osoby, które planują zainwestować we własną instalację fotowoltaiczną, powinny uwzględnić straty spowodowane przez obecny system rozliczeń net-billing. W systemie tym wyprodukowane nadwyżki energii są sprzedawane do sieci po cenach rynkowych, które są znacznie niższe niż ceny zakupu energii elektrycznej przez gospodarstwa domowe. W związku z tym przy magazynie energii lub planowanym wzroście użycia (pompa ciepła, samochód elektryczny) zaleca się lekkie przewymiarowanie instalacji. W pozostałych przypadkach wskazana jest dokładność, która pozwala uzyskać szybszy zwrot z inwestycji.

Obliczenie mocy instalacji fotowoltaicznej

W projektowaniu instalacji fotowoltaicznej należy wziąć pod uwagę roczne zapotrzebowanie gospodarstwa domowego na energię elektryczną oraz straty wynikające z rzeczywistej mocy paneli PV oraz warunków środowiskowych. Straty te uwzględnia współczynnik 1,2 lub (rzadziej) 1,25. Oznacza to, że moc instalacji fotowoltaicznej dla domu jednorodzinnego zużywającego 3000 kWh rocznie będzie wynosił:

3000 kWh / 1000 × 1,2 = 3,6 kWp

Dla domu z pompą ciepła zużywającego 6000 kWh moc instalacji powinna wynosić:

6000 kWh / 1000 × 1,2 = 7,2 kWp

Dla domu z samochodem elektrycznym zużywającego 9000 kWh moc instalacji powinna wynosić:

9000 kWh / 1000 × 1,2 = 10,8 kWp

Moc instalacji fotowoltaicznej - podsumowanie

Niekorzystne dla gospodarstwa domowego jest zarówno przewymiarowanie, jak i niedoszacowanie instalacji fotowoltaicznej. Zastosowanie zbyt wielu paneli PV niepotrzebnie zwiększy koszt instalacji, a sprzedaż nadwyżek energii w obecnym systemie rozliczeń nie zawsze przynosi spodziewany zysk. Ponadto należy mieć na uwadze ograniczenia mocy związane z możliwościami przyłączeniowymi. Z drugiej strony, za słaba instalacja zmusi gospodarstwo domowe do większych zakupów energii z sieci. W związku z tym warto zwrócić się do doświadczonych instalatorów, którzy wiedzą, jak dobrać moc instalacji fotowoltaicznych w zależności od indywidualnych potrzeb inwestora i warunków technicznych.

Artykuł został zweryfikowany pod kątem merytorycznym przez profesjonalną firmę elektryczną z Krakowa - Elektro-Partner Kraków Karol Niziołek.