Fotowoltaika to zagadnienie techniczne bazujące na konwersji promieniowania słonecznego na energię elektryczną. Proces ten zachodzi w złączu półprzewodnikowym. Złącze te stanowi podstawowy element modułów fotowoltaicznych. Moduły fotowoltaiczne przetwarzają promieniowanie słoneczne na energię elektryczną, a konkretnie na napięcie stałe DC. Chcąc wykorzystać tę energię w gospodarstwie domowym, musimy przetworzyć napięcie stałe DC na napięcie przemienne AC. W tym celu stosujemy urządzenie zwane falownikiem (inwerterem). Łączy on moduły fotowoltaiczne zainstalowane na dachu z istniejącą instalacją domową i siecią dystrybutora energii. W celu weryfikacji energii pobieranej z sieci i oddawanej do sieci w instalacjach fotowoltaicznych stosuje się licznik dwukierunkowy.

Instalacje fotowoltaiczne możemy podzielić na dwie główne grupy:

I - Instalacje fotowoltaiczne sieciowe (on-grid)

1 – moduły fotowoltaiczne, 2 – falownik (Inwerter), 3 – główna skrzynka rozdziału,

4 – domowe odbiorniki energii, 5 – licznik dwukierunkowy, 6 – sieć dystrybutora energii

Instalacje fotowoltaiczne sieciowe podłączone są do sieci dystrybutora energii. Wybierane najczęściej ze względu na niższe koszty całego systemu. Generowana energia konsumowana jest na bieżąco, a jej nadmiar oddawany jest do sieci energetycznej. W momencie niedoboru energii na przestrzeni roku Prosument może odebrać część energii wcześniej wysłanej do sieci energetycznej.

II - Instalacje fotowoltaiczne wyspowe (off-grid)

1 – moduły fotowoltaiczne, 2 – regulator ładowania, 3 – akumulatory, 4 – falownik (inwerter),      

5 – główna skrzynka rozdziału, 6 – domowe odbiorniki energii

Instalacje fotowoltaiczne wyspowe są systemem autonomicznym.  Wybierane zazwyczaj w przypadku braku możliwości podłączenia budynku do sieci energetycznej. Cechą charakterystyczną tego rozwiązania jest dużo większy koszt całej instalacji w porównaniu z instalacją sieciową, poprzez zastosowanie w systemie regulatora ładowania oraz zestawu akumulatorów stanowiących magazyn wyprodukowanej energii elektrycznej.

Istnieją również instalacje hybrydowe, które łączą właściwości obu instalacji sieciowych i wyspowych. Wyposażone w zestaw akumulatorów z jednoczesnym podłączeniem całej instalacji do sieci.

Pod względem miejsca montażu modułów fotowoltaicznych instalacje dzielimy na dachowe i instalacje na gruncie. Miejsce montażu Klient wybiera indywidualnie według możliwości i upodobań.

Podział instalacji fotowoltaicznej na generowaną moc:

• mikroinstalacje – instalacje do mocy 50 kW,
• małe instalacje – instalacje o mocy w przedziale od 50 kW do 500 kW,
• duże instalacje – instalacje, których moc przekracza 500 kW.

Uzysk energetyczny

Charakterystycznym parametrem instalacji fotowoltaicznej jest jej uzysk energetyczny, czyli ilość wygenerowanej przez instalację energii elektrycznej.

Przykładowa instalacja fotowoltaiczna na terenie Gdańska o mocy zainstalowanych modułów monokrystalicznych 1 kWp (Wp – jednostka mocy szczytowej dla modułów fotowoltaicznych w warunkach STC, standardowych warunkach testowania modułów), skierowanych na południe, o kącie nachylenia 35^o może wyprodukować rocznie 1021 kWh energii elektrycznej. Wykres poniżej przedstawia wartości energii elektrycznej wygenerowanej z instalacji fotowoltaicznej w poszczególnych miesiącach roku.

Czy to się opłaca?

Zakładając roczne zużycie energii elektrycznej gospodarstwa domowego rzędu 4800 kWh, dopasowujemy instalację fotowoltaiczną o mocy 5 kWp. Uzysk zainstalowanej instalacji powinien zapewnić w całości zapotrzebowanie gospodarstwa domowego na energię elektryczną. Przyjmując cenę 0,60 zł za 1 kWh w taryfie G11, roczny koszt naszej energii elektrycznej wyniesie 2880 zł. Zakładamy uśrednioną cenę instalacji fotowoltaicznej 5kWp rzędu 25 tyś zł. W tym przypadku inwestycja zwróci się w 8,5 roku. Z dotacją wysokości 5 tyś zł oraz ulgą podatkową 18% czas zwrotu inwestycji skróci się do ponad 6,5 roku.

Nadmiar energii wyprodukowanej przez instalację jest automatycznie oddawana do sieci. Przy instalacjach do 10 kWp w ciągu roku możemy odzyskać 80% energii elektrycznej. Dla instalacji powyżej 10 kWp jedynie 70% energii wyprodukowanej przez naszą instalację jako nadwyżka wraca do nas do powtórnego użytku.

W przypadku nadmiar wyprodukowanej energii z instalacji fotowoltaicznej, nie chcąc oddawać energii do sieci dystrybucyjnej, można wykorzystać ją na bieżąco na przykład do:

• elektrycznego podgrzewania wody przy pomocy grzałek,
• zasilania pompy ciepła,
• zasilania mat grzewczych.

Ważną kwestią dotyczącą instalacji fotowoltaicznych jest spadek mocy modułów fotowoltaicznych, który ujawnia się wraz z upływem czasu. Producenci modułów fotowoltaicznych gwarantują moc wyjściową po 25 latach rzędu 85% (średnia klasa modułów). Należy jednak mieć świadomość, że instalacja po tym okresie pracuje dalej generując mniej energii elektrycznej.

Fotowoltaika w liczbach:

• 1 kWp instalacja fotowoltaiczna zajmuje około 5 m² dachu.
• 1 kWp instalacja fotowoltaiczna generuje około 1 MWh rocznie.
• 1 m² instalacji fotowoltaicznej w warunkach Europy Środkowej może generować od 90 – 120 kWh energii rocznie.
• 1 kWp instalacja fotowoltaiczna zapobiega emisji ponad 600 kg/rok CO_2.