Panele słoneczne - czym są i jak działają?

Panele słoneczne - czym są?

Panele słoneczne to instalacje fotowoltaiczne, których zadaniem jest przetwarzanie energii promieniowania słonecznego w energię elektryczną. Tak pozyskaną energię można następnie wykorzystywać do zasilania wszystkich urządzeń w domu, w tym oświetlenia wnętrz i posesji, a także do ogrzewania wody użytkowej i centralnego ogrzewania.

Jak działa fotowoltaika i panele słoneczne?

Jak działają panele słoneczne (instalacje fotowoltaiczne)? Otóż najważniejszymi urządzeniami instalacji tego typu, jak czytamy w opracowaniu do rządowego programu "Czyste Powietrze"¹, są panele fotowoltaiczne, czyli moduły zbudowane m.in. z mniejszych ogniw krzemowych. Padające na nie promieniowanie powoduje powstanie siły elektromotorycznej. Przez odbiornik, czyli następny element instalacji, zaczyna wówczas przepływać z paneli prąd stały.

Odnosząc się do użytkowego charakteru instalacji fotowoltaicznych, z uwagi na to, że sprzęty domowe potrzebują zasilania prądem przemiennym o napięciu nominalnym 230 V i częstotliwości 50 Hz, kolejnym urządzeniem jest inwerter, inaczej falownik. Zmienia on prąd stały na przemienny.

Rodzaje paneli fotowoltaicznych

W praktyce stosuje się różne rodzaje paneli fotowoltaicznych. Jednakże, na rynku, jak wynika z opracowania pt. „Dobre praktyki w MŚP. Instalacje fotowoltaiczne”², dostępne są głównie trzy rodzaje paneli słonecznych: panele polikrystaliczne, panele monokrystaliczne oraz panele amorficzne.

Panele fotowoltaiczne polikrystaliczne to takie, gdzie ogniwa zbudowane są w wielu małych kryształów krzemu. Ich sprawność szacuje się 14-18%. Produkcja paneli polikrystalicznych jest prosta, a cena niższa niż ogniw monokrystalicznych.

Panele fotowoltaiczne krzemowe monokrystaliczne stworzone są z jednorodnego kryształu krzemu o uporządkowanej budowie, dzięki czemu osiągają relatywnie wysokie sprawności, czyli w granicach 20-23%.

Panele fotowoltaiczne krzemowe amorficzne charakteryzują się ogniwami cienkimi i elastycznymi, co umożliwia ich instalację na powierzchniach o specyficznej krzywiźnie, osiągają one jednak niskie sprawności. Sprawność paneli tego rodzaju szacuje się na 6-10%.

Technologie paneli słonecznych

Panele słoneczne (fotowoltaiczne) wykorzystują energię promieniowania słonecznego do wytworzenia energii elektrycznej. Padające na panel słoneczny fotony (cząsteczki światła) wybijają z krzemu elektrony, powodując tym samych ich ruch – a więc przepływ prądu stałego. A z uwagi na to, że do zasilania urządzeń używamy prądu przemiennego, wraz z panelami fotowoltaicznymi musimy zainstalować falownik (inaczej inwerter), który przekształci prąd stały w prąd przemienny.

Należy mieć na uwadze, że produkcja energii elektrycznej z paneli fotowoltaicznych będzie zmieniała się w zależności od dostępności energii słonecznej, czyli zależnie od pory dnia, pory roku czy warunków atmosferycznych. Uzyski z instalacji fotowoltaicznej będą także zależne od szerokości geograficznej.

Panele słoneczne a kolektory słoneczne

Panele słoneczne zostały już powyżej pokrótce omówione. Natomiast, jeśli chodzi o kolektory słoneczne, to są to urządzenia wykorzystujące energię promieniowania słonecznego, które dociera do Ziemi w postaci fal elektromagnetycznych. W kolektorach słonecznych mamy do czynienia z konwersją fototermiczną, której produktem jest ciepło.

Na rynku można spotkać różne rodzaje kolektorów słonecznych. Kolektory słoneczne dzielimy na kolektory cieczowe i powietrzne. Cieczowe dzielimy dalej na płaskie, próżniowe rurowe i skupiające. Kolektory płaskie są najczęściej wykorzystywane do ogrzewania wody użytkowej – jest to najpopularniejszy typ kolektorów ze względu na atrakcyjną cenę i wysoką wydajność, którą osiągają mimo prostej konstrukcji. Kolektory próżniowe rurowe zdecydowanie różnią się od płaskich zastosowanymi rozwiązaniami, co ma wpływ zarówno na ich cenę, jak i na wydajność. Zaś kolektory powietrzne sprawdzą się tylko tam, gdzie chcemy uzyskać ciepłe powietrze do systemów wentylacyjnych ogrzewających pomieszczenia³.

Zalety paneli słonecznych

Panele słoneczne wrosły już na dobre w krajobraz miast i wsi. Widoczne są coraz częściej na prywatnych posesjach, gdzie montowane są zwykle na dachach budynków.

Inwestycja w panele niesie za sobą szereg korzyści. Główną zaletą instalacji fotowoltaicznych jest to, że pozwala znacznie ograniczyć koszty eksploatacyjne domu, tzn. będziemy mogli wytwarzać własną energię elektryczną i w ten sposób obniżyć opłaty za prąd z sieci. Instalacja jest ekologiczna, ponieważ produkcja takiego prądu nie stanowi obciążenia dla środowiska.

Przydomowe instalacje fotowoltaiczne są coraz popularniejszym sposobem na produkowanie własnej energii. A połączenie ich z własną pompą ciepła daje gospodarstwom domowym możliwość jeszcze efektywniejszego wykorzystania energii wytworzonej przez instalację⁴.

Decydując się na montaż instalacji fotowoltaicznej możemy skorzystać z kilku źródeł dofinansowania. Obecnie mamy do wyboru programy takie jak „Czyste Powietrze” i „Mój Prąd”.

Dodatkowo, podatnicy podatku dochodowego od osób fizycznych mogą korzystać z ulgi termomodernizacyjnej, która polega na możliwości dokonywania odliczeń, od podstawy obliczenia podatku, wydatków poniesionych na materiały budowlane, urządzenia i usługi, związane z realizacją przedsięwzięcia termomodernizacyjnego w swoim budynku. Katalog wydatków, które podlegają odliczeniu w ramach ulgi termomodernizacyjnej, tj. wykaz rodzajów materiałów budowlanych, urządzeń i usług związanych z realizacją przedsięwzięć termomodernizacyjnych zawiera rozporządzenie Ministra Inwestycji i Rozwoju z dnia 21 grudnia 2018 r. w sprawie określenia wykazu rodzajów materiałów budowlanych, urządzeń i usług związanych z realizacją przedsięwzięć termomodernizacyjnych (Dz. U. z 2018 r., poz. 2489). W wykazie tym uwzględniona została możliwość odliczenia wydatków poniesionych na zakup kolektora słonecznego wraz z osprzętem oraz ogniwa fotowoltaicznego wraz z osprzętem, a także na montaż kolektora słonecznego oraz instalacji fotowoltaicznej⁵.

Średnia cena paneli fotowoltaicznych

Ceny paneli fotowoltaicznych różnią się w zależności od producenta oraz rodzajów paneli (tj. zależnie od tego czy są to panele polikrystaliczne, panele monokrystaliczne czy panele amorficzne). Warto w tym względzie prześledzić rynek producentów i poszczególne cenniki, w celu dobrania odpowiedniej dla naszych potrzeb instalacji.

Do wyboru dostawcy należy podejść z rozwagą, gdyż mikroinstalacja fotowoltaiczna to inwestycja na długie lata. Przede wszystkim ważne są materiały; na instalację składają się: panele fotowoltaiczne, inwerter, system mocowania, zabezpieczenia i przewody, a także koszty montażu i konfiguracji. Tworzenie takich instalacji jest przedsięwzięciem dość kosztownym, ale można sporo zaoszczędzić na zakupie energii. Przy czym, koszy instalacji zwracają się dopiero po 10 latach jej użytkowania. Główną część wydatków stanowią moduły fotowoltaiczne; niekiedy do ponad 50 proc. inwestycji. Dlatego warto zwróć uwagę na jakość materiału i termin gwarancji: zazwyczaj powinno to być kilkanaście lat⁶.

Podsumowanie

Inwestycja w odnawialne źródeł energii (OZE), dzięki rozwiązaniom takim jak panele słoneczne czy kolektory słoneczne, może okazać się opłacalne. Niewątpliwą zaletą tego typu technologii, którymi warto się zainteresować i wykorzystać je na użytek własny, jest ich aspekt ekologiczny.

Warto jednak mieć na uwadze, że instalacje tego typu wymagają dobrej ekspozycji, czyli miejsca pełnego i długiego operowania słońca. Z tego względu na ich montaż należy wybierać południowe połacie dachu, a jeśli nie ma takiej możliwości, moduły instalacji można ustawić na specjalnych stelażach w odsłoniętej, dobrze nasłonecznionej powierzchni.

Decyzję o inwestycji może z pewnością ułatwić możliwość dofinansowania w ramach programów „Czyste Powietrze” czy „Mój Prąd”, a także możliwość skorzystania z odliczenia w ramach ulgi termomodernizacyjnej.

oprac. Adam Kuchta

_______________________

¹ na podstawie informacji z rządowego programu „Czyste Powietrze”, zob. https://czystepowietrze.gov.pl/

² opracowane przez Krajową Agencję Poszanowania Energii (KAPE)

³ zob. https://mojafirma.infor.pl/nieruchomosci/instalacje/322729,Kolektory-sloneczne-rodzaje-zasada-dzialania-montaz.html

⁴ zob. https://mojafirma.infor.pl/nieruchomosci/nieruchomosci/dom-dzialka/4734586,Fotowoltaika-z-pompa-ciepla-Jakie-daje-oszczednosci.html

⁵ zob. https://ksiegowosc.infor.pl/podatki/pit/pit/ulgi-odliczenia/4872748,Ulga-termomodernizacyjna-jak-z-niej-skorzystac.html

⁶ zob. https://mojafirma.infor.pl/nieruchomosci/instalacje/4703349,Mikroinstalacja-fotowoltaiczna-w-domu-wybor-formalnosci-montaz-finansowanie.html