Dwoma rodzajami mikroinstalacji, które mają potencjał do dynamicznego rozwoju są mikroelektrownie słoneczne – mikroinstalacje fotowoltaiczne oraz mikronstalacje wiatrowe, czyli najmniejsze turbiny wiatrowe. Obydwa te rodzaje instalacji nie mają ograniczeń, jeśli mowa o zasobności surowca, ale ze względu na charakter budowy w przypadku turbin wiatrowych występują pewne ograniczenia. Otóż nie wszędzie można zlokalizować turbinę wiatrową. Rozważając opcjonalne typy mikroinstalacji, należy wiedzieć, że najmniejsze turbiny mogą być instalowane na masztach z odciągami lub na wysięgnikach zintegrowanych z budynkiem. Ze względów praktycznych na dachach budynków instaluje się turbiny o mocy nie większej niż 1–2 kW – pod warunkiem, że dach jest dobrze przebadany, a na maszcie przylegającym do fasady budynku można zainstalować turbinę o mocy do 3 kW. Analizując za i przeciw, wielu inwestorów dochodzi do wniosku, że najlepszym typem mikroinstalacji jest instalacja fotowoltaiczna. Nie ingeruje ona w środowisko, nie wymaga dostaw surowca, jest bezobsługowa, skalowalna, zajmuje relatywnie mało miejsca – jest po prostu uniwersalna!

Jak dobrać moc instalacji?

W związku z obowiązującą obecnie sytuacją prawną, prosumentowi najzwyczajniej nie opłaca się produkować więcej energii, niż gospodarstwo domowe jest w stanie zagospodarować w ciągu roku. Po pierwsze, większa instalacja to większe koszty inwestycyjne, a po drugie – zero zysków z odprowadzanych do sieci nadwyżek, których gospodarstwo nie jest w stanie zużyć. Określenie możliwości konsumpcji energii w czasie rzeczywistym przez przykładowe gospodarstwo domowe jest utrudnione przez różne profile konsumpcji energii w skali roku, miesiąca i dnia tygodnia. Profile te nie są skorelowane z profilem produkcji energii z instalacji fotowoltaicznej, który również silnie zależy od miesiąca.

Poradnik inwestora mikroinstalacje PV profil zużycia

Analizując rys. 1, opracowany na podstawie Kart Aktualizacji Zużycia Energii Elektrycznej do Instrukcji Ruchu i Eksploatacji Sieci Dystrybucyjnej na rok 2016, zauważono, że dzienny profil zapotrzebowania na energię elektryczną silnie zależy od pory roku. W miesiącach letnich zużycie energii elektrycznej osiąga dwa maksima – w godzinach 10:00–13:00 i 21:00–22:00. W okresach zimowych, maksymalne zapotrzebowanie na energię występuje w godzinach popołudniowych i jest ono zdecydowanie wyższe i dłuższe niż to letnie, a przypada na godziny 17:00–22:00.

Porównajmy profil zapotrzebowania na energię elektryczną z profilem produkcji energii elektrycznej z instalacji fotowoltaicznej. Możliwości produkcji energii z instalacji fotowoltaicznej cechuje wartość natężenia promieniowania słonecznego bądź nasłonecznienie. Na podstawie Photovoltaic Geographical Information System zasymulowano dzienną zmienność warunków natężenia promieniowania słonecznego na powierzchnię pochyloną pod kątem 30°, zorientowaną na południe, dla miejscowości – Kraków. Pierwsze, co zwraca uwagę, to znaczące różnice w długości trwania dnia, a co za tym idzie – w czasie, kiedy instalacja fotowoltaiczna jest zdolna do pracy.

Poradnik inwestora mikroinstalacje PV nasłonecznienie

Warto zauważyć, że w miesiącach zimowych, kiedy zapotrzebowanie na energię w skali dnia jest najwyższe, natężenie promieniowania słonecznego nie przekracza 200 W/m2 , a to oznacza, że moduły fotowoltaiczne pracują w tych miesiącach bardzo niewydajnie. Dodatkowo, w godzinach najwyższego zimowego szczytu zapotrzebowania na energię – 17:00–22:00 – moduły w ogóle nie pracują. Profile produkcji energii i zapotrzebowania na energię różnią się również w skali miesiąca. Korelując miesięczne zapotrzebowanie na energię elektryczną ze zdolnością produkcji energii elektrycznej z 1 kW mocy zainstalowanej, otrzymano wykres nr 3.

Poradnik inwestora mikroinstalacje PV korelacja

Na podstawie rys. 3 należy zauważyć, iż w miesiącach letnich prosument będzie produkował zbyt dużo energii, a w zimowych – zbyt mało, by pokryć zapotrzebowanie na energię. Przypomnijmy, że na wykresie podano wartość produkcji energii elektrycznej z 1 kW mocy zainstalowanej. Jeśli zatem założyć, że dobieramy moc tak, by pokryć zapotrzebowanie na energię w miesiącach zimowych, produkcja energii w lecie byłaby zdecydowanie zbyt wysoka, a nadwyżek energii, w świetle nowej ustawy, prosument nie może odsprzedawać. Cała ilość energii wprowadzona do sieci, a niepobrana przez prosumenta, w skali roku zostanie przekazana na rzecz zakładu energetycznego bez korzyści finansowych z tego tytułu dla prosumenta. Takie rozwiązanie problemu byłoby jedynie zwiększeniem nakładów inwestycyjnych na instalację fotowoltaiczną większej mocy. Optymalizując moc instalacji, najlepiej więc spojrzeć na produkcję energii i na zapotrzebowanie na energię w skali roku. Pierwszą i podstawową informacją, na podstawie której powinno dobierać się moc instalacji fotowoltaicznej, jest roczna konsumpcja energii elektrycznej. Tę wielkość najlepiej wyznaczyć na podstawie dotychczasowych rachunków. Trudno zapewne będzie inwestorowi określić, jaki jest dokładny i indywidualny profil konsumpcji energii w ciągu dnia, a to byłoby bardzo przydatne do określenia, ile energii jest w stanie zagospodarować w czasie rzeczywistym. Pamiętajmy! Im więcej energii zostanie skonsumowane bezpośrednio, tym mniejsze będą straty produkowanej przez nas energii z tytułu systemu opustów. Na podstawie danych o zużyciu energii wyczytanych z rachunków oraz na podstawie średniej produkcji energii elektrycznej z przeciętnej instalacji fotowoltaicznej, uwzględniając warunki klimatyczne cechujące daną lokalizację (typowe lata meteorologiczne), jesteśmy w stanie określić odpowiednią moc systemu.


Materiał pochodzi z magazynu GLOBEnergia 4/2016 i jest fragmentem obszerniejszego artykułu pt. „Mikroinstalacje fotowoltaiczne – poradnik dla inwestorów”.

Okładka GLOBEnergia 4/2016

Redakcja GLOBEnergia