Panele fotowoltaiczne – wszystko co musisz wiedzieć!

Panele fotowoltaiczne zyskują coraz większą popularność na całym świecie. Nic w tym dziwnego, bowiem instalacje słoneczne pozwalają na coraz wydajniejszą produkcję czystej energii elektrycznej. W Polsce dynamiczny wzrost liczby instalacji fotowoltaicznych rozpoczął się na początku 2019 roku, kiedy to wprowadzono ulgę termomodernizacyjną. Od tego czasu pojawiają się także nowe programy wspierające rozwój fotowoltaiki w Polsce, a także udoskonala się już istniejące projekty. W ten sposób panele fotowoltaiczne pojawiają się na coraz większej ilości polskich dachów, a także na gruncie.

Poniższy artykuł ma na celu zebranie najważniejszych informacji na temat instalacji fotowoltaicznych. Dzięki temu będziecie mogli bliżej zapoznać się z tą technologią, jej zaletami, a także z przydatnymi wskazówkami, które pomogą dobrać instalację do swoich potrzeb. Zapraszamy do lektury!

Panele słoneczne – zasada działania

Panele słoneczne, jak sama nazwa wskazuje, działają dzięki promieniom słonecznym, które docierają do naszej planety – jest to energia równa 1367 W/m2. Wartość ta nazywa się stałą słoneczną. Do samej powierzchni dociera jednak nieco mniejsza energia, ponieważ musi ona przejść przez atmosferę. W Polsce najwięcej energii słonecznej dociera oczywiście w miesiącach letnich (900 W/m2), dzięki czemu odpowiednio zainstalowane panele fotowoltaiczne są w stanie wygenerować prąd praktycznie na cały rok dla danego gospodarstwa domowego.

Jak działają panele fotowoltaiczne?

Jak już wspomnieliśmy, panele fotowoltaiczne generują prąd z energii słonecznej. W jaki sposób jest to jednak możliwe? Wszystko zawdzięczamy tzw. zjawisku fotowoltaicznemu, które zostało zaobserwowane w pierwszej połowie XIX wieku przez francuskiego fizyka Alexandre’a Edmonda Becquerela. Podczas swoich badań zauważył, że naświetlenie dwóch elektrod wykonanych z tego samego materiału powoduje, że powstaje pomiędzy nimi napięcie. Dopiero jednak po ponad 100 latach wytworzono ogniwo słoneczne, które zostało wykonane z krzemu (czyli takie, jakie znamy do dzisiaj).Był to rok 1954 – fotowoltaika od tego czasu zaczęła się dynamicznie rozwijać.

Fotoemisja

Zjawisko fotowoltaiczne zostało naukowo wyjaśnione w 1905 roku przez Alberta Einsteina. Stworzył on teorię o falowo-korpuskularnym charakterze światła słonecznego. Oznacza to, że promienie słoneczne należy traktować zarówno jako fale rozchodzące się w przestrzeni z pewną częstotliwością, jak i strumień fotonów (kwantów). Należy wiedzieć, że każdy kwant niesie ze sobą energię, która zostaje przekazana elektronom podczas ich zderzenia. Jeżeli niesione energia jest odpowiednio duża, dochodzi do fotoemisji, czyli wybicia elektronów z orbit atomowych. Atomy utraciwszy elektron posiadają ładunek dodatni (+e), a miejsce, w którym brakuje elektronu nazywa się dziurą (-e).

Panele fotowoltaiczne – budowa

Panele fotowoltaiczne to połączone ogniwa słoneczne, które wykonane są najczęściej z krzemu. Dlaczego właśnie z tego materiału? Ponieważ krzem jest pierwiastkiem, który na ostatniej powłoce posiada cztery elektrony walencyjne. Taka budowa pozwala na stosunkowo szybką fotoemisję, a co za tym idzie – wytworzenie odpowiedniej energii elektrycznej. Ze względu na dosyć słabą przewodność krzemu, panele fotowoltaiczne wytwarzane są z krzemu modyfikowanego, który wzbogacony jest w inne pierwiastki.

Półprzewodniki typu p-n

Pojedyncze ogniwo fotowoltaiczne zbudowane jest z półprzewodnika typu “n” (negative) i typ “p” (positive). Jak już wspomnieliśmy, są one wzbogacone różnymi pierwiastkami, przez co ich różnica potencjałów jest znacznie wyższa niż w przypadku zwykłego krzemu. Przy dodatkowej energii fotonów różnica ta staje się jeszcze większa, przez co zaczyna przepływać przez nie prąd. Panele fotowoltaiczne złożone są z ogniw fotowoltaicznych, które połączone są szeregowo i równolegle. W ten sposób pojedynczy panel może wytwarzać energię elektryczną nawet do 400W.

Rodzaje paneli fotowoltaicznych

Ze względu na sposób produkcji, panele fotowoltaiczne dzielą się na kilka rodzajów. Najstarszymi i równocześnie najpopularniejszymi panelami słonecznymi są te, które posiadają ogniwa I generacji, czyli tzw. grubowarstwowe.

Grubowarstwowe panele fotowoltaiczne

Dzieli się je na dwa typy – monokrystaliczne i polikrystaliczne. Jak sama nazwa wskazuje, ogniwa monokrystaliczne wytworzone są z jednego kryształu krzemu, przez co cechują się najwyższą wydajnością (ze względu na uporządkowaną strukturę). Sposób produkcji takich paneli fotowoltaicznych jest bardziej czaso- i energochłonny, dlatego są one najdroższym wyborem. Pamiętajmy jednak, że ich wybór niesie ze sobą wiele zalet – najwyższa wydajność i najdłuższa żywotność (takie panele słoneczne działają bez problemu ponad 25 lat). Ogniwa polikrystaliczne są tańsze, jednak ich budowa powoduje, że wydajność jest nieco mniejsza, niż w przypadku ogniw monokrystalicznych. Ich sprawność oscyluje w przedziale 15-18%. Polikrystaliczne panele fotowoltaiczne posiadają charakterystyczną niebieską barwę i widoczne kryształy krzemu (przypominające szron).

Panele fotowoltaiczne drugiej i trzeciej generacji

Mniej popularnymi, jednak stale ulepszanymi panelami fotowoltaicznymi są te, które zbudowane są z ogniw drugiej i trzeciej generacji. Ogniwa drugiej generacji nazywane są inaczej cienkowarstwowymi i mogą być niezwykle elastyczne. Coraz częściej wykorzystuje się je jako elementy budowlane. Ogniwa trzeciej generacji są natomiast zupełnie inne niż reszta. W tej chwili cechują się bardzo niską sprawnością i krótką żywotnością, jednak badania nad tym typem ogniw nadal trwają. W przyszłości mogą one być kolejnym przełomem w dziedzinie fotowoltaiki, ponieważ koszt ich wytworzenia jest niezwykle niski.

Panele fotowoltaiczne a reszta instalacji

Jeżeli wiemy już, jakie panele fotowoltaiczne są dostępne na rynku, czas przejść do budowy całej instalacji. Jej najważniejsze elementy oprócz paneli słonecznych to:

• falownik – inaczej nazywany inwerterem. Jego zadaniem jest przetworzenie prądu stałego wygenerowanego przez panele, w prąd zmienny, który możemy wykorzystać do zasilania wszelkich urządzeń elektrycznych w naszym domu. Dzięki falownikowi możemy również badać wydajność naszej instalacji poprzez analizę statystyczną. Inwerter stanowi drugi największy koszt, który musimy ponieść przy inwestycji w fotowoltaikę – jego koszt stanowi około 25% całkowitych kosztów.
• konstrukcja wsporcza – oczywiście bez niej nie moglibyśmy odpowiednio zamontować paneli fotowoltaicznych. Pamiętajmy, że decydując się na instalację na gruncie, musimy przygotować stabilną i solidną konstrukcję, która utrzyma panele fotowoltaiczne i nie będzie zapadać się pod ich ciężarem.
• przewody – w przeważającej mierze znajdują się na zewnątrz, dlatego muszą cechować się wytrzymałością i odpowiednią izolacją, która będzie odporna na promieniowanie UV i niesprzyjające warunki atmosferyczne.

Instalacja on-grid i off-grid

Instalacje fotowoltaiczne mogą być sieciowe (on-grid) lub wyspowe (off-grid). Wszystko zależy od tego, czy jesteśmy przyłączeni do sieci, czy też posiadamy akumulator, w którym magazynujemy wygenerowaną energię. Warto podkreślić, że instalacje typu on-grid są znacznie bardziej popularne, ponieważ nie musimy kupować drogich akumulatorów, a także możemy odsyłać nadwyżki energii do sieci i pobierać je wtedy, kiedy nasze panele fotowoltaiczne nie wytwarzają odpowiedniej ilości prądu (np. wieczorem lub zimą). Instalacja off-grid idealnie sprawdzi się natomiast w miejscu, które jest oddalone od sieci i użytkowane jest sezonowo (np. domek letniskowy). W ten sposób zapewnimy sobie dostęp do prądu bez potrzeby kupowania agregatu prądotwórczego zasilanego na stale drożejące paliwo.

Panele fotowoltaiczne w Polsce – czy to się opłaca?

Wiele osób, która dopiero zaczyna poznawać technologię fotowoltaiczną uważa, że panele fotowoltaiczne nie są zbyt opłacalnym wyborem w naszym kraju. Nic bardziej mylnego! Ze względu na liczne dofinansowania i ulgi możemy znacząco obniżyć koszt inwestycji i cieszyć się darmową energią elektryczną jeszcze szybciej. Zwrot z inwestycji przy wykorzystaniu podstawowych dofinansowań i ulg może skrócić się do 6 lat! Warto również zwrócić uwagę na fakt, że system opustów pozwala na oddanie przez prosumentów nadwyżek energii i pobranie ich znaczącej części w momencie niedoboru. Najlepszym potwierdzeniem opłacalności inwestycji w fotowoltaikę jest fakt, iż panele fotowoltaiczne pojawiają się na coraz większej ilości polskich dachów.

Zobacz więcej na naszym blogu: Fotowoltaika – oferta skrojona na miarę. Co powinna zawierać?

Dofinansowania i ulgi na panele słoneczne

Kilka razy wspomnieliśmy już o projektach, które wspierają rozwój fotowoltaiki w Polsce. Poniżej przedstawiamy najważniejsze programy, które cieszą się niesłabnącą popularnością.

Program Mój Prąd

Dofinansowanie do fotowoltaiki weszło w życie we wrześniu 2019 roku i pozwala na uzyskanie 5000 złotych dofinansowania na instalację fotowoltaiczną. Program Mój Prąd cieszy się niezwykle dużą popularnością – po roku wypłacono około 68 000 dofinansowań, na ponad 340 milionów złotych.

Ulga termomodernizacyjna

Koszt paneli fotowoltaicznych i całej instalacji można dodatkowo obniżyć dzięki uldze termomodernizacyjnej. Pozwala ona na odliczenie kosztów instalacji od podatku dochodowego. W połączeniu z programem Mój Prąd, można zmniejszyć koszty inwestycji w panele fotowoltaiczne nawet o kilkanaście tysięcy złotych!

Czyste Powietrze 2.0.

Opłacalność inwestycji w panele słoneczne zwiększyć można także za pomocą programu Czyste Powietrze, którego nowa ulepszona wersja weszła w życie w maju 2020 roku. Zasady programu Czyste Powietrze 2.0. spowodowały skrócenie czasu rozpatrywania wniosków, samo wnioskowanie jest znacznie prostsze i można wykonać je przez Internet.

Panele fotowoltaiczne – najczęściej zadawane pytania

Czy panele fotowoltaiczne są w Polsce opłacalne?

Jak najbardziej! Wszystko zależy tak naprawdę od projektu i wykorzystanych komponentów całej instalacji fotowoltaicznej. Jak wykazaliśmy w naszym poprzednim artykule, nasłonecznienie w Polsce jest wystarczające, aby panele słoneczne generowały odpowiednią ilość energii elektrycznej.

Fotowoltaika na dachu czy gruncie?

Na to pytanie nie ma jednej odpowiedzi. Fotowoltaika dla domu to najczęściej panele słoneczne na dachu, ponieważ dzięki temu możemy wykorzystać nieużywaną powierzchnię. Jeżeli konstrukcja dachu nie sprzyja fotowoltaice, bez problemu możemy zdecydować się na panele fotowoltaiczne na gruncie.

Jaka moc fotowoltaiki dla domu?

Decydując się na instalację fotowoltaiczną, należy podejść do tego zagadnienia indywidualnie. Musimy ocenić nasze roczne zużycie energii elektrycznej i dopasować do tego wielkość instalacji.

Moc paneli fotowoltaicznych to również temat jednego z naszych wpisów blogowych. Tam dowiesz się więcej o tym, jaka moc fotowoltaiki będzie odpowiednia dla Twojego budynku.

Jak długo działają panele fotowoltaiczne?

Żywotność paneli fotowoltaicznych jest bardzo długa i często przekracza 25 lat. Panele słoneczne tracą jednak stopniowo na wydajności (średnio 0,5% rocznie) – po 25 latach panele będą pracowały z wydajnością na poziomie 87,5%. Większość producentów paneli fotowoltaicznych obejmuje swoje produkty gwarancją na moc – zazwyczaj dla standardowych paneli polega ona na tym, że przez 10 lat ich wydajność może spaść maksymalnie o 10%, a po 25 latach – o 20%.

Czy można powiększyć instalację o kolejne panele słoneczne?

Rozbudowa instalacji fotowoltaicznej jest jak najbardziej możliwa! Jeżeli okaże się, że po kilku latach nasze zapotrzebowanie na energię elektryczną znacząco się zwiększyło, możemy bez problemu przyłączyć nowe panele fotowoltaiczne. Pamiętajmy jednak, że najlepiej skorzystać z usług profesjonalistów, dzięki czemu będziemy mieli pewność, że całość instalacji została optymalnie zaprojektowana, a jej komponenty będą odpowiednio dobrane do naszych potrzeb.

Mamy nadzieję, że wiecie już, jak działają panele fotowoltaiczne i dowiedzieliście się, jak można zwiększyć ich opłacalność dzięki odpowiednim dofinansowaniom. Jeżeli jesteście zainteresowani posiadaniem własnej instalacji fotowoltaicznej, zachęcamy do skontaktowania się z nami w celu uzgodnienia szczegółów!