Wydajność paneli fotowoltaicznych, czyli ile prądu może wyprodukować instalacja PV?

Jedną z najistotniejszych kwestii przy decyzji o zamontowaniu instalacji fotowoltaicznej jest wydajność paneli PV. Od tego zależy ile energii elektrycznej jest ona w stanie wyprodukować. Lecz na wydajność paneli fotowoltaicznych składa się kilka czynników.

Przedstawiamy ile energii elektrycznej jest w stanie wytworzyć domowa instalacja fotowoltaiczna oraz ile prądu potrzebuje gospodarstwo domowe. Podpowiadamy co ma bezpośredni wpływ na ilość energii elektrycznej wyprodukowanej przez panele PV oraz jak wyliczyć uzysk energii z instalacji fotowoltaicznej.

Produkcja prądu przy pomocy fotowoltaiki

Wytwarzanie energii elektrycznej przez systemy fotowoltaiczne trwa przez cały dzień, poczynając od wschodu słońca, a kończąc na jego zachodzie. Statystycznie w Polsce przyjmuje się, że instalacja fotowoltaiczna o mocy 1kWp w ciągu roku jest w stanie wytworzyć około 900-980 kWh, natomiast instalacja o mocy 5kWp może wytworzyć w ciągu roku od 4000 do 5000 kWh. To ile dokładnie energii elektrycznej wytworzy instalacja PV zależy od takich czynników jak:

• lokalizacja,
• skierowanie,
• temperatura,
• kąt nachylenia do płaszczyzny poziomej.

25°C to najbardziej optymalna temperatura dla instalacji fotowoltaicznej. Przy niższych temperaturach zmniejsza się liczba fotonów, docierających do ogniw. Natomiast przy temperaturach wyższych ogniwa fotowoltaiczne mogą ulec spaleniu. W tym miejscu należy zaznaczyć, że uszkodzenie jednego z ogniw słonecznych wpływa niekorzystnie na moc całego panelu.

Ile energii zużywa dom?

Aby dobrać odpowiednią moc instalacji fotowoltaicznej należy określić ile prądu zużywa gospodarstwo domowe w ciągu roku. To z kolei bezpośrednio przekłada się na okres zwrotu inwestycji. Z reguły wychodzi się z założenia, że im większa jest instalacja tym szybciej się zwracają koszty inwestycji. Do określenia rocznego zużycia prądu w domu potrzebne będą rachunki za prąd z całego roku. Warto jednak wziąć także pod uwagę to, że możne wzrosnąć nasze zapotrzebowanie na prąd. Na wzrost zapotrzebowania na energię wpłynąć mogą np.:

• zmiana sposobu ogrzewania na elektryczne,
• dodanie energochłonnych urządzeń (klimatyzator, zmywarka),
• pojawienie się nowego członka rodziny.

Po przeanalizowaniu rachunków z zakładu energetycznego oraz zasad rozliczania energii w postaci opustów można określić w przybliżeniu moc paneli fotowoltaicznych odpowiednią dla naszego domu.

Jak określić moc instalacji, jeśli dopiero buduję dom?

O wiele łatwiejsze jest określenie i zaplanowanie instalacji fotowoltaicznej dla domów już istniejących niż dla domów, które dopiero budujemy lub planujemy ich budowę. W pierwszym przypadku postępuje się jak napisano powyżej. Natomiast w przypadku, gdy dom jest dopiero w budowie lub w planach, jego zużycie energii elektrycznej szacuje się na podstawie planowanego zużycia, czyli ilości i rodzaju urządzeń energochłonnych, a także liczby domowników. Podczas eksploatacji instalacji może się jednak okazać, że jest ona za mała. W takiej sytuacji zawsze istnieje możliwość rozbudowy systemu np. z wykorzystaniem mikroinwerterów. Specjalizuje się w tym firma Stilo Energy.

Ile energii wyprodukuje panel fotowotaiczny?

Sprawność panelu fotowoltaicznego to parametr, który określa ile procent otrzymanej energii słonecznej panel PV przekształci w energię elektryczną w warunkach testowych STC (Standard Test Conditions – Ustandaryzowane Warunki Testowe). Zakładają one:

• temperaturę ogniwa 25°C,
• brak wiatru,
• promieniowanie o sile 1000W/m².

Oto przykład dla panelu PV o powierzchni 1,64m² i sprawności 20%, który w ciągu 1 godziny otrzymał promieniowanie o mocy 500W/m²:

500W/m²/h * 20% * 1,64m2 = 164Wh = 0,164kWh

Uzysk energii z instalacji fotowoltaicznej

Wykonując kalkulację uzysku energii z paneli fotowoltaicznych trzeba wziąć pod uwagę takie czynniki jak:

• kierunek nachylenia dachu (północny, wschodni, południowy czy zachodni),
• stopień zacienienia dachu,
• nachylenie dachu (mocne 45°, normalne 35°, lekkie 20°, zerowe 0°),
• moc początkowa instalacji,
• gwarantowany procent wydajności początkowej,
• ilość lat gwarancji panelu.

Pozwalają one na wyliczenie szacowanego uzysku w ciągu 25 lat na podstawie poniższego wzoru:

Uzysk energetyczny = P₀ x t_gw x [97% – ()],

gdzie:

P₀ – moc początkowa instalacji,

t_gw – ilość lat gwarancji,

ŋ₀ – gwarantowany procent wydajności początkowej.

Biorąc pod uwagę przedstawione powyżej czynniki jesteśmy w stanie oszacować ilość energii elektrycznej, która jest potrzebna do obsłużenia gospodarstwa domowego, a także dobór odpowiedniej instalacji fotowoltaicznej do niego. Wymienione czynniki pozwalają również na kalkulację uzysku energii z instalacji fotowoltaicznej.

Marek Lont