Fotowoltaika – ceny, kalkulator kosztów, dofinansowanie.

Zagadnienie wpływu człowieka na środowisko naturalne budzi obecnie wiele skrajnych emocji i wywołuje mnóstwo wykluczających się opinii. Zbyt pobłażliwe i nieuprawnione byłoby stwierdzenie, że ludzie nie degradują planety i nie niszczą jej.

Z drugiej strony krzywdząca i łatwa do obalenia byłby teza, że człowiek jest na Ziemi wyłącznie szkodnikiem, szczególnie obecnie, gdy wzrasta ogólna świadomość ekologiczna, a w najmłodszym pokoleniu z zapałem zaczepiana jest wrażliwość na sprawy środowiska. Widocznym znakiem tej – można śmiało powiedzieć – rewolucji w mentalności ludzi są bardzo widoczne w wielu miejscach – na domach, firmach czy kościołach – instalacje fotowoltaiczne uważane za najmniej szkodliwy dla środowiska, a przy tym bardzo wydajny sposób pozyskiwania energii elektrycznej.

Poniżej przyjrzymy się dokładniej właśnie mechanizmowi działania fotowoltaiki, jej opłacalności a także ułatwieniom w dostępie do tej technologii.

Przejdz do kalkulatora fotowoltaiki, który umożliwia obliczenie

Fotowoltaika, jak to działa?

Samo słowo „fotowoltaika” mówi nieco o schemacie działania tej technologii, jest bowiem spolszczoną zbitką dwóch angielskich słów: „photo”, czyli światło i „voltage”, czyli prąd. Fotowoltaika jest zatem sposobem wykorzystania energii słonecznej do pozyskania energii elektrycznej. Opiera się ona na wykorzystaniu odkrytego w latach 30. XIX w. zjawiska fotowoltaicznego zaliczanego do zjawisk fotoelektrycznych wewnętrznych.

Wykorzystuje zdolność niektórych ciał stałych do wytworzenia siły elektromotorycznej pod wpływem promieniowania świetlnego. W przypadku ogniw fotowoltaicznych materiałem tym jest krzemowa płytka półprzewodnikowa, a źródłem promieniowania – promienie słoneczne. 

Co to jest ogniwo fotowoltaiczne?

Ogniwo fotowoltaiczne (in. ogniwo słoneczne) jest właściwym miejscem konwersji promieniowania słonecznego w energię elektryczną. Na początek warto przyswoić pewną dawkę teorii na temat fotoogniw. Podstawowym materiałem używanym przy ich wytwarzaniu jest krzem, który zrobił na rynku PV zawrotną karierę przede wszystkim dzięki temu, że jest najbardziej znanym a przy tym łatwo dostępnym materiałem półprzewodnikowym. Ponad to na jego korzyść przemawia relatywnie niska cena, bardzo dobrze opanowana technologia wytwarzania krzemu krystalicznego oraz wysoka trwałość wytworzonych w ten sposób struktur. Wytworzone z krzemu ogniwo fotowoltaiczne konstrukcyjnie przypomina diodę1. Ośrodkiem jego budowy warunkującym wytwarzanie energii elektrycznej jest półprzewodnikowe złącze typu p-n (w obszarze p nośnikami większościowymi są dziury o ładunku elektrycznym dodatnim, w obszarze n – ujemne elektrony) zawierające tzw. obszar zubożony stanowiący swego rodzaju warstwę zaporową.

Występuje w nim sieć krystalograficzna, w której węzłach znajdują się zjonizowane ładunki atomów. Docierające do ogniwa wraz ze światłem słonecznym fotony przewyższają energią szerokość przerwy energetycznej i są absorbowane przez elektrony walencyjne. Wzbudzone cząstki elementarne przechodzą z pasma walencyjnego do pasma przewodzenia i każdy z fotonów generuje na ogół tylko jedną parę nośników – dziurę lub elektron. Wszystkie te zjawiska prowadzą do powstania nadprogramowych elektronów w całym obszarze ogniwa. Wskutek tego elektrony z obszaru p i dziury z obszaru n zostają rozdzielone przez pole elektryczne złącza, po czym następuje zamiana i elektrony przemieszczają się do obszaru typu n, a dziury do obszaru typu p. Dochodzi wówczas do różnicy potencjałów między tzw. kontaktami omowymi obu półprzewodników.

Ten właśnie proces nosi nazwę zjawiska fotowoltaicznego i jeśli w tym momencie do obu kontaktów podłączone zostanie obciążenie, elektrony zaczną się poruszać w sposób uporządkowany, co w praktyce oznacza popłynięcie prądu elektrycznego. Jest to proces mający miejsce w każdym małym ogniwie słonecznym będącym podstawą budowy paneli fotowoltaicznych.

Ogniwa I generacji – ogniwa grubowarstwowe

Zdecydowana większość z nas myśląc o ogniwach fotowoltaicznych, ma przed oczami właśnie te najpopularniejsze z nich, czyli ogniwa I generacji. O ich powszechności (a stanowią obecnie ok. 82% światowej produkcji ogniw PV2) decyduje bezspornie duża „sprawność”, której szacunkowa wartość waha się od 17 do 22%. Właśnie te ogniwa opierają się o klasyczne złącze p-n i są produkowane na bazie bardzo czystego kryształu krzemu. Mają postać wafli o grubości 200-300 mikrometrów i są wytwarzane w toku dość nieefektywnego procesu produkcyjnego (wymagają obecności wysoko wykwalifikowanego pracownika), co próbuje się zmienić przy produkcji ogniw II generacji. Wyróżnia się kilka typów ogniw I generacji.

Ogniwa monokrystaliczne

Dla przyszłych prosumentów zgłębiających tajniki fotowoltaiki panel wykonany z ogniwa monokrystalicznego będzie się kojarzył przede wszystkim z koniecznością zainwestowania w niego więcej pieniędzy niż w ten zrobiony z ogniwa polikrystalicznego. Dlaczego tak się dzieje? Aby odpowiedzieć na to pytanie musimy cofnąć się od ofert gotowych paneli do procesu produkcyjnego obu rodzajów ogniw. Wytworzenie materiału monokrystalicznego jest dużo bardziej czasochłonne, skomplikowane i kosztowne. Ponieważ krystaliczny krzem nie jest materiałem pozyskiwanym z natury, konieczne jest jego wyprodukowanie. Wykorzystuje się tutaj proces nazywany metodą Czochralskiego, który polega na stopieniu w temperaturze 1500 stopni wysokiej jakości czystych polikryształów krzemu. Do powstałej w ten sposób masy wprowadza się pojedynczy blok krzemu – zarodek kryształu, z którego powstanie oczekiwany kryształ. Po około 48 godzinach z tygla wyciąga się już gotowy monokryształ krzemu. 

Powstające z wytworzonych w ten sposób ogniw panele fotowoltaiczne charakteryzują się największą wydajnością spośród wszystkich dostępnych na rynku – między 16 a 20%, dlatego z pewnością są lepszym wyborem jeśli czynnikiem ograniczającym ilość możliwych do zamontowania paneli jest powierzchnia dachu domu czy wiaty garażowej. Kolejną zaletą ogniw monokrystalicznych jest niższy współczynnik temperaturowy, co oznacza, że ich wydajność w wyższych temperaturach spada wolniej niż wydajność innych rodzajów ogniw (ok. 0,01 do 0,03 punktu procentowego straty na stopień Celsjusza). Inną zaletą ogniw monokrystalicznych jest ich większa wytrzymałość, producenci oferują na nie nawet 25 lat gwarancji. Wadą paneli monokrystalicznych – oprócz wyższej ceny spowodowanej większymi kosztami produkcji – jest też ryzyko awarii całego obwodu, gdy część panelu zabrudzi się lub pokryje się grubą warstwą kurzu. Sposobem na uniknięcie takiej sytuacji jest zamontowanie inwerterów oddzielnie dla każdego panelu, co wiąże się jednak z dodatkowymi wysokimi kosztami.

Ogniwa polikrystaliczne

Po kilku słowach na ten temat przy okazji omawiania paneli monokrystalicznych, należy uzupełnić wiedzę przede wszystkim o to, jak wygląda proces produkcji tego typu ogniw. Tutaj piec opuszcza uformowany blok krzemu o masie około 100 kg, który uprzednio poddany został procesom topnienia, krystalizacji i wprowadzania domieszek. Aby stać się ogniwem fotowoltaicznym, musi jeszcze zostać podzielony na mniejsze bryły, wyszlifowany do uzyskania mniejszych płytek i uwidocznienia struktury krystalicznej, pokryty warstwą elektrod oraz warstwą antyrefleksyjną umożliwiającą zwiększenie ilości absorbowanego światła. Powstałe w ten sposób ogniwo nie jest tak krystalicznie czyste ogniwo monokrystaliczne, przez co ruch elektronów odbywa się mniej płynnie i sprawność ogniwa wynosi 14-18%. Proces produkcji tych ogniw jest nieco tańszy niż przypadku pozyskiwania monokryształu, mniejsza jest też ilość odpadów produkcyjnych krzemu, co przekłada się na niższy faktyczny koszt paneli docierających do potencjalnego prosumenta. Panele polikrystaliczne przegrywają z monokrystalicznymi przede wszystkim jeśli chodzi o wspomnianą już cenę. Oprócz tego ich nieregularna powierzchnia i najczęściej niebieski kolor pod względem estetyki wypada gorzej od ogniw monokrystalicznych, których jednolita struktura i głęboki czarny kolor zwykle lepiej komponują się z wieloma dachami i zabudowaniami. Panele wykonane z polikryształu wymagają również większej powierzchni, by uzyskać wydajność zbliżoną do monokrystalicznych rówieśników i mają niższą tolerancję na wysokie temperatury, co może skracać okres ich wysokiej wydajności. 

Ogniwa II generacji – ogniwa cienkowarstwowe

Dążenie do zwiększenia efektywności procesu produkcji, zmniejszenia jego ceny i redukcji grubości panelu doprowadziło do produkcji na masową skalę ogniw cienkowarstwowych. Podstawowa różnica pomiędzy nimi a ogniwami I generacji polega na używaniu bardziej wydajnych od krystalicznego krzemu materiałów półprzewodnikowych, takich jak krzem amorficzny, polikrystaliczny tellurek kadmu czy polikrystaliczne warstwy CIS. Ich niższa cena i mniejsza ilość czasu potrzebna do wyprodukowania ogniw przekłada się na niższą sprawność oraz charakterystyczny spadek sprawności w pierwszym okresie użytkowania. 

Ogniwa amorficzne

Jest to typ ogniw znacząco różniący się od tych, z których robione są panele poli- i monokrystaliczne, głównie dlatego, że zasadnicza część ogniwa nie jest robiona z krzemu, lecz cienka jego warstwa osadzana jest na powierzchni innego tworzywa, na przykład szkła. Nie można wówczas odróżnić pojedynczych ogniw. Początkowo ten typ ogniw stosowany był tylko w mikroelektronice, dziś produkuje się z niego również panele fotowoltaiczne, które charakteryzują się niższą sprawnością (8-12%), ale i niższymi kosztami produkcji niż panele z krzemu krystalicznego. W miarę użytkowania paneli, ich sprawność spada, choć obecnie znacznie wolniej niż w początkach stosowania tej technologii. Zawdzięczamy to zastosowaniu w nowszych panelach konstrukcji wielozłączowych polegających na układaniu na sobie warstw różnych materiałów absorbujących różne części promieniowania słonecznego. To rozwiązanie zwiększa sprawność nawet do 24%.

Ogniwa CIGS

Znacząco różnią się od opisywanych dotychczas rodzajów ogniw, głównie za sprawą rezygnacji z klasycznego złącza p-n i tradycyjnych materiałów półprzewodnikowych na rzecz stopów miedzi, galu, selenu i indu. Z połączenia tych pierwiastków powstają cieszące się coraz większą popularnością elastyczne moduły, których produkcja ulega stopniowo większej automatyzacji. Ich bezsporna przewaga nad tradycyjnymi rozwiązaniami w fotowoltaice to możliwość dopasowania ich do kształtu podłoża oraz mała waga pozwalająca na stosowanie przy lżejszych konstrukcjach. Ta elastyczność zwiększa wytrzymałość ogniw na uszkodzenia mechaniczne oraz umożliwia formowanie ich w różne, niekiedy bardzo finezyjne kształty. Wielu ekspertów prognozuje dynamiczną ekspansję ogniw CIGS na wynku PV w niedalekiej przyszłości. Podkreślają oni przede wszystkim uniezależnienie procesu produkcji od zmiennych i niepewnych dostaw krzemu, dość dużą moc wyjściową ogniw nawet przy wysokich temperaturach oraz ich wydajną pracę nawet przy relatywnie niewielkiej ilości światła. Panele CIGS, pomimo że są technologią perspektywiczną, to jednak nie doskonałą. Ich największą wadą jest niższa sprawność niż w przypadku tradycyjnych ogniw oraz mniejsza ilość falowników do wyboru. Oprócz tego uwagę zwraca długi – wynoszący nawet pół roku okres stabilizacji wydajności oraz toksyczność materiałów wykorzystanych do produkcji.

Ogniwa CdTe

Głównym materiałem konstrukcyjnym w tym przypadku jest tellurek kadmu. Niezwykle cienkie – mające zaledwie 2 µm ogniwo mieści w sobie wykonaną z tellurku kadmu warstwę półprzewodnika typu p, zrobioną z siarczku kadmu warstwę półprzewodnika typu n oraz cienką warstwę przeznaczoną do absorpcji promieni słonecznych i konwersji ich w energię elektryczną. Szacuje się, że ogniwa CdTe stanowią obecnie na rynku ponad połowę wszystkich ogniw cienkowarstwowych. Skąd tak duża popularność? Wydaje się, że czynnikiem zachęcającym jest przede wszystkim niższa cena niż w przypadku tradycyjnych rozwiązań oraz bardzo krótki czas zwrotu energii – najkrótszy na tle pozostałych technologii solarnych. Dodatkową zaletą ogniw CdTe jest niewielki wpływ zacienienia na ich moc wyjściową. Do wad tego rozwiązania należy zaliczyć niską sprawność (10-12%), zastosowanie w procesie produkcyjnym drogich i rzadko występujących na ziemi materiałów oraz możliwość wewnętrznego korodowania paneli.

Ogniwa III generacji

Nie są już wprawdzie futurystyczną, mglistą wizją, ale technologia ich wytwarzania dopiero raczkuje. Potencjalnie mogą – podobnie jak ogniwa II generacji – zacząć wypierać starsze rozwiązania czy też zajmować równorzędną wobec nich pozycję, potrzeba jednak jeszcze lat praktyki i ulepszania tego sposobu pozyskiwania energii. Ich obecny udział w runku PV nie przekracza 0,5%. Podstawową różnicą względem starszych ogniw jest tutaj rezygnacja z tradycyjnego złącza p-n. Różnica potencjałów generowana za jego pomocą w ogniwach krzemowych jest tutaj zastąpiona budową tandemową – ogniwo składa się z warstw materiałów o różnych przerwach energetycznych, a każdy z nich odpowiada za absorpcję tej części promieniowania słonecznego, w przypadku której jego działanie będzie najbardziej wydajne i zamienia ją na energię elektryczną. Najpopularniejszym rozwiązaniem jest tutaj stosowanie trójskładnikowych ogniw bazujących na krzemie amorficznym, wodorze i ich stopach z germanem. Proces produkcji ogniw III generacji wydaje się mieć największy potencjał jeśli chodzi o jego zautomatyzowanie i upowszechnienie ze względu na wykorzystanie bardziej popularnych na Ziemi pierwiastków. Podstawową przeszkodą w upowszechnieniu tej technologii jest jednak bardzo niska, utrzymująca się na poziomie kilku procent sprawność ogniw.

Od ogniw do prądu w panelu fotowoltaicznym

Wybranie jednego z opisanych wcześniej rodzajów ogniw, z którego powstanie moduł, a następnie system fotowoltaiczny, to połowa sukcesu. Nim dom będzie zasilany wytworzoną z nich energią, musi zostać spełnionych jeszcze kilka warunków na czele z odpowiednio podłączoną instalacją. 

Co to jest moduł fotowoltaiczny?

Zbudowanie systemu fotowoltaicznego z pojedynczych ogniw, które dostarczają moc elektryczną na poziomie 2-4W i charakteryzują się napięciem od 0,5 do 2V, byłoby bardzo nieefektywne, stąd konieczność połączenia ogniw w moduły fotowoltaiczne. Aby uzyskać odpowiednio duże napięcie oraz moc, szeregowo i/lub równolegle łączy się od kilkunastu do kilkudziesięciu ogniw, które pozwalają uzyskać prąd o mocy od kilku do nawet kilkuset watów. Aby moduł był gotowy do oddania go przyszłym prosumentom, konieczne jest uczynienie go odpornym na wahania temperatury i inne czynniki środowiskowe. Samo ogniwo takiej odporności nie ma, w związku z czym pokrywa się go warstwami cienkiej folii EVA, górną warstwę przykrywa się szybą, a od spodu stosuje się szybę lub folię metalową, kompozytową bądź akrylową. 

Jak działa system fotowoltaiczny?

Godząc się na pewne uproszczenie i pomijając szereg opcjonalnych dodatkowych czynności mających przygotować moduł do pracy w określonych warunkach i spełniania szczegółowych wymagań, można powiedzieć, że po wszystkich opisanych wcześniej procesach, kolejnym krokiem w stronę energetycznej niezależności jest wybór i montaż systemu fotowoltaicznego. Liczba modułów, ich rodzaj i specyfikacja to kwestie wymagające osobnego rozpatrzenia w każdym przypadku.

Rodzaje systemów fotowoltaicznych

Istnieje klika podziałów, które pomagają najogólniej usystematyzować możliwe warianty funkcjonowania systemu. Podstawowy zakłada odróżnienie instalacji autonomicznych, działających niezależnie od sieci energetycznej (systemy off-grid) od tych sprzężonych z siecią (on-grid). 

Systemy on-grid

System on-grid jest najczęściej spotykanym rozwiązaniem wśród użytkowników fotowoltaiki i polega na podłączeniu systemu do sieci elektrycznej. Do jego skutecznego działania, oprócz dowolnej ilości paneli, konieczne jest jeszcze podłączenie kilku innych elementów. Na chwilę uwagi zasługuje falownik (inaczej inwerter), bez którego udziału nie byłaby możliwa zamiana zmiennej energii produkowanej przez panele na prąd stały o niezmiennym napięciu sieciowym wynoszącym 230V. Oprócz tego do prawidłowego i wydajnego działania systemu należy zamontować liczniki pozwalające kontrolować ilość produkowanego i zużywanego prądu, a także urządzenia i części sprzęgające przydomowy system z siecią i zabezpieczeniami. Zasadniczo wyróżnia się trzy warianty współpracy systemu on-grid z siecią w zależności od opłacalności podyktowanej różnicą w cenie kupowanej i sprzedawanej energii. Jeżeli cena sprzedawanej energii przewyższa cenę jej zakupu, to oczywiście najkorzystniejszym rozwiązaniem jest sprzedaż całego pozyskanego z fotowoltaiki zasobu i zasilanie budynku energią z przyłącza sieciowego. Jeżeli stosunek cen wygląda odwrotnie, lepiej zasilać budynki energią wytworzoną przez system fotowoltaiczny, a do sieci sprzedać wyłącznie nadwyżkę energetyczną. Istnieje też możliwość, że wyprodukowana ze słońca energia nie wystarcza do pokrycia całych energetycznych potrzeb jej właściciela. Wówczas brakująca ilość energii pozyskiwana jest z sieci, a takie rozwiązanie pomaga zredukować koszty energii potrzebnej do zasilania domu czy innych budynków. Wariant funkcjonowania systemu fotowoltaicznego polegający na podłączeniu go do sieci cieszy się dużą popularnością przede wszystkim ze względu na oszczędności wynikające z pozyskiwania energii we własnym zakresie oraz ze względu na ewentualne korzyści z oddania jej nadwyżki do sieci. Co ważne – po podłączeniu instalacji do sieci, sprzedaż energii nie wiąże się ze skomplikowanymi procedurami, pozyskiwaniem koncesji czy rejestracją działalności. Bez wątpienia przydomowa instalacja daje jej właścicielowi większe bezpieczeństwo energetyczne przy zastosowaniu stosunkowo nieskomplikowanego, mało awaryjnego układu. Jeśli chodzi o wady systemu on-grid, które prosument godzi się zaakceptować, decydując się na podłączenie instalacji, jest to przede wszystkim uzależnienie ilości produkowanej energii od niekontrolowanych czynników odnawialnych, w tym przypadku nasłonecznienia. Choć nowszej generacji ogniwa są w stanie pracować nawet przy dużym zachmurzeniu, ich wydajność jest wtedy nieporównywalnie niższa, niż kiedy do panelu dociera słońce w optymalnej ilości umożliwiającej mu nieprzerwaną pracę. Inna niedogodność wynikająca z posiadania przydomowej instalacji podłączonej do sieci to przerywanie pracy generatora energii odnawialnej w przypadku braku napięcia w sieci dystrybucyjnej. W praktyce oznacza to, że kiedy w sieci „nie ma prądu”, obiekt zasilany przez energię z fotowoltaiki również zostaje od tej energii odcięty. Na koniec należy wspomnieć również o możliwości kontroli i regulacji przez dystrybutora mocy dostarczanej do sieci przez prosumenta.

System off-grid

Bywa nazywany systemem wyspowym i istotnie – przypomina niezależną energetycznie wyspę. Pod względem budowy nieznacznie różni się od opisywanego wcześniej systemu sprzężonego z siecią. Z racji autonomicznego charakteru systemu i braku możliwości oddania nadwyżki energetycznej do sieci, konieczne jest podłączenie akumulatorów, które pozwalają magazynować energię i wykorzystać ją w porze, kiedy ogniwa działają z mniejszą wydajnością. Długą i bezawaryjną pracę akumulatora gwarantuje z kolei regulator ładowania. To urządzenie chroni baterię przed zbyt głębokim rozładowaniem, w momencie przeładowania z kolei – odłącza ją od źródła prądu. Kolejny element instalacji off-grid to – podobnie jak w instalacji połączonej z siecią – inwerter. Tutaj również ma on za zadanie zamianę prądu stałego docierającego do niego od paneli na prąd przemienny o parametrach umożliwiających zasilanie nim domowych urządzeń. Dobrej jakości inwerter odpowiada ponadto za ograniczanie przepływów prądu, kontrolując ilość energii wejściowej i wyjściowej. Cenną funkcją niektórych falowników jest także automatyka załączania i wyłączania. Po wyjściu z inwertera, za pomocą odpowiedniego okablowania, energia jest dostarczana do urządzeń w budynkach i obiektach, do których podłączona jest instalacja. Wspomniana wcześniej niezależność energetyczna to największa zaleta instalacji off-grid, które oprócz tego w znaczący sposób odciążają sieć elektroenergetyczną. Z drugiej strony taka niezależność kosztuje dużo więcej (nawet 50%) niż instalacja on-grid. Wynika to z konieczności zakupu i podłączenia akumulatorów, co również nie jest jednorazowym wydatkiem, wszystkie urządzenia optymalizujące pracę instalacji wymagają bowiem regularnego serwisowania, a akumulatory – wymiany co minimum 5 lat. Właściciele systemów wyspowych mierzą się również z koniecznością odseparowania urządzeń przechowujących energię od budynków mieszkalnych i przechowywania ich w pomieszczeniach optymalnych dla ich pracy. 

Fotowoltaika – inwestycja na lata 

Rosnąca popularność instalacji fotowoltaicznych nie może świadczyć o niczym innym, jak o ich rentowności i zadowoleniu kolejnych decydujących się na tę technologię osób. Znajduje to niepodważalne potwierdzenie w liczbach prezentowanych przez SBF Polska PV. Według tych danych rok 2015 zakończył się z bilansem 4217 zamontowanych systemów, podczas gdy pod koniec 2017 roku było ich już 27310. Aby być zadowolonym ze swojej instalacji, należy przed jej zakupem i przystąpieniem do montażu przyjrzeć się kwestii kosztu i opłacalności. Nim przejdziemy do dotacji, sprzedaży nadwyżki, czy kwestii rozliczania rocznego zeznania podatkowego, warto wspomnieć o kilku czynnikach, które już na poziomie wyboru konkretnego panelu spośród setek modeli dostępnych na rynku, mogą zapewnić szybszy zwrot kosztów bądź dłuższe bezawaryjne działanie. Na pewno przyda się analiza wydatków za prąd, przynajmniej w ostatnim roku, by wybrać instalację o takiej mocy, która sprosta naszemu zapotrzebowaniu energetycznemu. Jaka zatem powinna to być instalacja? Nie ma tutaj jednego kryterium, które pozwoliłoby porównać panele poszczególnych producentów. Ponieważ ceny paneli są jednak najczęściej podawane jako koszt określonej liczby Wp (jednostka mocy ogniw), ceny konkretnych modeli można zestawiać, wyliczając koszt 1 Wp. Robiąc to należy jednak zwrócić jeszcze uwagę na podawaną w procentach wydajność paneli, bo niejednokrotnie okazuje się, że większe powierzchniowo panele o mniejszej wydajności mogą mieć taką samą moc jak małe małe panele o większej wydajności. Inne kryterium, którym można się kierować podczas wyboru paneli to stosunek ceny do sprawności wyrażanej w procentach. Jako optymalny stosunek wydajności do ceny wskazywana jest wartość 20%, co jest możliwe do uzyskania przy panelach o mocy 320 Wp przy koszcie około 600 zł za jeden panel. Podobnie jak opisany wcześniej system obliczania opłacalności, tak i ten ma swoje wady. W tym przypadku należy wskazać fakt, że cena przypisywana przez producentów do paneli jest wartością nominalną, która maleje z każdym rokiem użytkowania instalacji.

Dodatkowe koszty na początku

Zanim zaczniemy się cieszyć wymiernymi korzyściami płynącymi z posiadania przydomowej instalacji fotowoltaicznej, trzeba wziąć pod uwagę jeszcze kilka nieuniknionych kosztów. Pomijając oczywisty wydatek, który pochłania mniej więcej połowę kosztów całej inwestycji, czyli panele fotowoltaiczne, kolejnym kosztownym urządzeniem jest inwerter. Przy instalacjach sprzężonych z siecią jest to element wymagany, bez którego nie istnieje możliwość założenia instalacji on-grid. W przypadku systemów wyspowych jest to element teoretycznie nieobowiązkowy, ale w praktyce konieczny, jeśli wytwarzana energia ma zasilać urządzenia przystosowane do zasalania prądem stałym. W przypadku systemu off-grid trzeba się liczyć też z koniecznością zakupu akumulatora, co szczegółowo zostało opisane wcześniej. Kolejnym kosztem, którego wysokość uzależniona jest od wielkości i położenia instalacji jest konstrukcja nośna i oprzyrządowanie, przez które rozumie się wszelkiego rodzaju przewody, liczniki i urządzenia pomiarowe. Montaż instalacji fotowoltaicznej to bez wątpienia wymagające zadanie, do którego podejście bez odpowiedniej wiedzy i umiejętności byłoby w najlepszym wypadku dowodem nieodpowiedzialności, a w najgorszym prowadziłoby do ogromnego niebezpieczeństwa, stąd kolejnym kosztem jest opłacenie czasu pracy wykwalifikowanych pracowników. Kiedy instalacja zajmie już swoje miejsce pozostaje połączenie falownika i paneli oraz przygotowanie dokumentacji i schematu przydomowego źródła energii, co również wymaga zapłaty. By wyczerpać temat kosztów, należy wspomnieć jeszcze o innej dla każdego rodzaju paneli cenie za rok gwarancji produktu, której opłacenie daje duże poczucie bezpieczeństwa związanie z przydomową instalacją.

Dofinansowanie instalacji fotowoltaicznych i ułatwienia dla przyszłych prosumentów

Nie jest tajemnicą, że instalacja fotowoltaiczna to kosztowna inwestycja, a lektura znajdującego się w poprzednim akapicie ogólnego zestawienia kosztów jeszcze bardziej utwierdza w tym przekonaniu. Czy zatem fotowoltaika może być tak droga i opłacalna jednocześnie? Jeśli jesteśmy gotowi na poniesienie tego dużego kosztu na starcie, koszty instalacji w dłuższej (najczęściej kilkunastoletniej) perspektywie zwrócą się w całości w postaci pieniędzy zaoszczędzonych na rachunkach za energię dostarczoną od dystrybutora. 

Nie jest jednak tak, że osoba decydująca się na instalację fotowoltaiczną, zostaje ze wszystkimi kosztami zupełnie sama. Otaczająca nas rzeczywistość w widoczny sposób zmienia się, stawiając na odnawialne źródła energii, więc przyszły prosument ma do wyboru przynajmniej kilka miejsc i instytucji, które promując ekologię i redukcję degradacji środowiska naturalnego, są gotowe finansowo wesprzeć jego działania. 

Dotacje dla osób fizycznych

Na początku warto wymienić rząd, który zawsze będzie dążył do zwiększania udziału odnawialnych źródeł energii na polskim rynku, by sprostać warunkom stawianym w tym zakresie przez Unię Europejską i wyrównywać europejską średnią w tym zakresie. Tutaj wymienić należy program „Mój prąd”, który ma formę bezzwrotnej pożyczki, w teorii pokrywającej połowę kosztów instalacji, a w praktyce wynoszącą maksymalnie 5000zł. Całkowita wartość tego ustanowionego w 2019 roku programu wynosi miliard złotych, co pozwala szacować, że przyczyni się do finansowania około 200 000 instalacji. Jak czytamy na stronie Narodowego Funduszu Ochrony Środowiska i Gospodarki Wodnej, program dostępny jest dla prosumentów, którzy instalację przyłączyli najwcześniej 23.07.2019r. i są właścicielami instalacji sprzężonej z siecią. Środki wypłacane są już po przyłączeniu instalacji, dopłata zwolniona jest z podatku PIT, a pozostałe poniesione koszty wchodzą w skład ulgi termomodernizacyjnej, o której kilka słów znajdą Państwo niżej. Obecnie, do 18 grudnia 2020r. trwa druga tura naboru wniosków
o przyznanie dotacji.

Innym możliwym źródłem dofinansowania jest program „Czyste powietrze”, w przypadku którego nabór wniosków również ciągle trwa. Wsparcie finansowe w tym przypadku ma na celu wyeliminowanie szkodliwych dla środowiska źródeł energii oraz poprawienie wydajności energetycznej budynków mieszkalnych. Dofinansowanie nie obejmuje tylko instalacji fotowoltaicznych, ale też inne ekologiczne formy pozyskiwania energii, najczęściej przy przedsięwzięciach, które mają na celu montaż więcej niż jednego źródła energii. W przypadku instalacji fotowoltaicznej pokrywanych jest maksymalnie 50% kosztów przyłącza, przy czym kwota dotacji nie przekracza 5000zł. Wygląda to zatem tak samo jak w przypadku programu „Mój prąd”
i istotnie programy te są ze sobą zintegrowane, co w praktyce oznacza konieczność wyboru, z którego z nich skorzystamy.

Warto zwrócić uwagę również na liczne regionalne programy dopłat i dofinansowań budowy instalacji fotowoltaicznych. Rok 2020 jest granicą, przed którą z racji członkostwa w Unii Europejskiej udział odnawialnych źródeł energii w bilansie energetycznym naszego kraju powinien wynieść minimum 15%, podczas gdy obecnie szacuje się, że wskaźnik ten wynosi pomiędzy 11 a 12%. Z tego właśnie powodu uruchamiane są liczne programy o mniejszym, lokalnym zasięgu, które mają zachęcić niezdecydowanych do inwestycji w „zieloną energię”. Wystarczy zatem uważnie przejrzeć ofertę właściwego swojemu miejscu zamieszkania Wojewódzkiego Funduszu Ochrony Środowiska i Gospodarki Wodnej i znaleźć najbardziej optymalne źródło pomocy
w finansowaniu inwestycji w termomodernizację.

Niskooprocentowane kredyty dla osób prywatnych

Niektóre banki oferują udzielenie pożyczek na preferencyjnych warunkach osobom chcącym zainwestować w odnawialne źródła energii. Za przykład może posłużyć „EKOkredyt na fotowoltaikę” oferowany przez Bank Ochrony Środowiska. Kredyt udzielany jest zarówno na instalację na gruncie, dachu domu, jak i innych elementach elewacji i obejmuje finansowanie nowych paneli i urządzeń niefinansowanych przez żaden z opisanych wcześniej programów organizowanych przez NFOŚiGW lub WFOŚiGW. Jego RRSO wynosi 4,16%, a prowizja 1%. Kredytem można pokryć nawet 100% kosztów instalacji do 75000zł i spłacać go przez okres do 10 lat. Wnioski o przyznanie pożyczki na tych warunkach przyjmowane są do 30.06.2020r.

Ulga termomodernizacyjna

Dużym udogodnieniem dla osób fizycznych inwestujących w fotowoltaikę jest możliwość odliczenia kosztów instalacji od podatku, co od stycznia 2018 roku funkcjonuje w polskim prawie podatkowym pod pojęciem ulgi termomodernizacyjnej. Z tej preferencji podatkowej mogą skorzystać właściciele mieszkalnych domów jednorodzinnych, którzy w ciągu trzech lat (licząc od końca roku podatkowego, w którym nastąpił pierwszy wydatek) ukończą instalację, będącą źródłem energii dla ich budynku mieszkalnego. Ulga dotyczy podatników opodatkowanych jednolitą 19 % stawką lub opodatkowanych według skali podatkowej oraz podatników opłacających ryczałt od przychodów ewidencjonowanych. Warunkiem skorzystania z tej preferencji jest udokumentowanie wydatków poniesionych w związku z budową lub ulepszeniem instalacji i – co ważne – możemy uwzględnić tu wszystkie koszty, od paneli, przez inwerter, aż po montaż. Maksymalna kwota odliczenia to 53000zł do wykorzystania w rozliczeniu sześciu kolejnych lat podatkowych po zakończeniu inwestycji. Jeśli inwestycja nie zostanie ukończona w ciągu trzech lat, podatnik jest zobowiązany do zwrotu ulgi.

Formalności związane z instalacją fotowoltaiki

Bycie posiadaczem przydomowej instalacji fotowoltaicznej nie wymaga wprawdzie załatwiania masy spraw urzędowych, warto jednak wiedzieć jak wygląda od strony formalno – prawnej staranie się o przyłączenie mikroinstalacji do sieci czy rozliczanie się z nadwyżki z zakładem energetycznym. 

Warunki przyłączenia mikroinstalacji do sieci energetycznej

W zależności od planowanych uzysków energetycznych, istnieją dwie drogi zgłoszenia dystrybutorowi zamiaru sprzężenia swojej instalacji z siecią. W momencie, gdy prosument jest przyłączony do sieci energetycznej jako odbiorca końcowy, a moc mającej powstać instalacji nie będzie przekraczała mocy przyłączeniowej zasilanego obiektu, musi tylko zgłosić za pomocą odpowiedniego formularza chęć podłączenia instalacji do sieci. W drugim przypadku – gdy moc przyłączeniowa nieruchomości zostanie przekroczona przez moc instalacji, właściciel fotowoltaiki zwraca się do dystrybutora z wnioskiem o określenie warunków przyłączenia. Zgłoszenie należy złożyć najpóźniej 30 dni przed planowanym terminem przyłączenia instalacji. Później zostaje już tyko podpisanie umów: o świadczenie usług dystrybucji energii elektrycznej oraz sprzedaży energii elektrycznej wprowadzanej do sieci.

Warto wspomnieć jeszcze o innych warunkach niezbędnych do zawarcia powyższych umów. W przypadku ich niespełnienia, dystrybutor może odmówić przyłączenia instalacji do sieci. Poza dotrzymaniem wspomnianego już trzydziestodniowego terminu, konieczne jest przedłożenie dokumentu poświadczającego tytuł prawny nieruchomości oraz okazanie wystawionego przez instalatora dokumentu potwierdzającego oddanie mikroinstalacji do użytku.

Mówiąc o instalatorze, należy wspomnieć od razu o warunkach, jakie powinien spełniać on sam, by podpisane przez niego zaświadczenie zostało uznane za legalnie wystawiony dokument. Powinna to być osoba mogąca okazać się certyfikatem uzyskanym na przykład od Urzędu Dozoru Technicznego uprawniającym go do instalowania m.in. systemów fotowoltaicznych. Od certyfikowanego instalatora wymaga się zamontowania systemu zgodnie ze standardami i wskazaniami ujętymi w ustawie Prawo energetyczne oraz w regulujących tę kwestię rozporządzeniach Ministra Gospodarki. 

Warunki rozliczania nadwyżki energetycznej z siecią

Kiedy mówimy o rozliczeniu, mamy zwykle na myśli jakąś formę zapłaty w postaci gotówki czy przelewu bankowego. W przypadku „sprzedaży” nadwyżki energii do sieci rozliczenie to wygląda jednak zupełnie inaczej i choć prosument realnie żadnych pieniędzy za wyprodukowaną energię nie dostaje, inwestycja w fotowoltaikę nadal jest dla niego bardzo opłacalna. Zacznijmy od działań należących do posiadacza instalacji. W ciągu siedmiu dni od zakończenia kwartału powinien on skontaktować się z operatorem systemu dystrybucyjnego i poinformować o całości wytworzonej energii oraz wielkości nadwyżki wprowadzonej do sieci. Niezależnie od tego czy ten w dużej mierze nierespektowany obowiązek zostanie dopełniony, pod koniec przyjętego w umowie okresu rozliczeniowego, zakład energetyczny poinformuje prosumenta o bilansie energii. Zawierająca te dane faktura jest podstawą do rozliczeń umożliwiających odbiór energii w okresach jej mniejszej produkcji. Cały proces odbywa się według określonej proporcji, która pozwala odebrać 0,8 kWh za każdą wyprodukowaną kWh w przypadku instalacji do 10 kW i 0,7 kWh za każdą wyprodukowaną kWh w przypadku instalacji powyżej 10 kW. Korzyść wynikająca z takiego rozwiązania polega więc na możliwości magazynowania nadwyżki energetycznej w sieci i korzystania z niej w momencie, kiedy z powodu warunków atmosferycznych wydajność przydomowej instalacji spada i nie jest możliwe wyprodukowanie „na bieżąco” takiej ilości energii, by zaspokoić całe energetyczne zapotrzebowanie nieruchomości.

Komu warto zaufać?

Im szybciej rośnie popularność instalacji fotowoltaicznych i rynkowe zapotrzebowanie na panele, tym więcej firm rozszerza swoją ofertę o panele charakteryzujące się najróżniejszymi parametrami. Dobór mocy modułów, ich liczba i optymalne umiejscowienie to oczywiście kwestie, co do których porady należy szukać u fachowców potrafiących zoptymalizować wszystkie te czynniki pod kątem jak największej wydajności instalacji. Warto jednak wiedzieć, jakie firmy oferują swoje panele i inne urządzenia wspomagające instalację oraz produkty których z nich cieszą się największą popularnością, zaufaniem prosumentów, pozytywnymi opiniami ekspertów i charakteryzują się dobrym stosunkiem ceny do jakości. 

Kryterium niezawodności

Klasyfikacja producentów według tego kryterium opiera się na corocznie przeprowadzanym przez Instytut PVEL badaniu niezawodności pod kątem wytrzymałości dostępnych na rynku paneli w czterech fazach. Pierwsza z nich to test cyklów termicznych, podczas którego panele poddawane są działaniu zmiennych temperatur z zakresu od -40 do 85°C, a przy ogrzewaniu i wychładzaniu traktowane są wysokim prądem. Najlepsze panele nie tracą wówczas więcej niż 2% mocy. Kolejna z czterech faz to test wilgoci i ciepła. Polega on na przetrzymywaniu panelu przez 84 dni w temperaturze 85°C i wilgotności oscylującej cały czas około poziomu 85%. Tutaj również najlepsze panele nie tracą więcej niż 2% mocy. Następnie testuje się odporność paneli na mikropęknięcia i pękanie pod wpływem dużych obciążeń i uciążliwych warunków. Kryterium zaliczenia paneli do tych najwyższej jakości jest takie samo jak w przypadku dwóch poprzednich testów. Ostania faza to podzielony na dwie 96 – godzinne sesje test PID, podczas którego panele są poddawane ich maksymalnemu napięciu w temperaturze 85°C przy wilgotności ok. 85%. Według danych instytutu w przeprowadzanych w 2018r. badaniach pozytywny wynik we wszystkich czterech testach niezawodności uzyskały (kolejność alfabetyczna):

  • Astroenergy Solar
  • BYD
  • GCL
  • HT-SAAE
  • Jinko
  • LONGi
  • REC
  • SunPower
  • Suntech
  • Trina Solar
  • Yingli

Ponad to warto wspomnieć o panelach, które uzyskały pozytywny wynik w przynajmniej jednym
z testów, a są to:

  • Adani/Mundra 
  • Boviet
  • Hanwha QCells
  • JA Solar
  • Phono Solar
  • Seraphim
  • Silfab
  • Vikram Solar
  • ZNShine

Ponieważ każdorazowo testy przeprowadzane są tylko dla dobrowolnie zgłoszonych przez producentów paneli, żadne z zestawień nie obejmuje wiodących producentów takich jak LG Solar czy Panasonic, którzy również cieszą się dużym uznaniem na rynku.

Kryterium gwarancji

Inwestycja w fotowoltaikę wiąże się z reguły z zamiarem posiadania przyłącza generującego długofalowe zyski. By tak się stało przydomowa instalacja powinna działać długo i możliwie bezawaryjnie, by w toku pracy nie powodowała dodatkowych kosztów. Jeżeli chodzi o tę część instalacji, jaką jest panel, jego awaria w czasie objętym gwarancją skutkuje po prostu wymianą uszkodzonego elementu na nowy. Długość gwarancji (w tym przypadku materiałowej) jest kolejnym kryterium według którego porównuje się panele poszczególnych firm. Standardowa gwarancja obejmuje 10-15 pierwszych lat użytkowania paneli. Taką długość gwarancji dają między innymi: JA Solar, Canadian Solar, IBC czy Qcells. Ponieważ długość gwarancji uznaje się za jeden z najważniejszych wyznaczników jakości produktu, najbardziej cenieni producenci, tacy jak Panasonic, LG, Sunpower czy IBC odpowiadają za niektóre swoje panele nawet przez 25 lat. Innym rodzajem gwarancji jest gwarancja na uzysk, przez którą rozumie się maksymalną stratę mocy w ciągu każdego roku. W ramach tego zobowiązania producent określa, jakiej wydajności można się spodziewać po panelu po upływie określonej liczby lat użytkowania. 

Kryterium wydajności

Opinie dotyczące kierowania się przy zakupie panelu jego wydajnością są bardzo różne. Dzieje się tak ze względu na drastyczny wzrost ceny pojedynczego panelu przy stosunkowo niewielkim wzroście jego wydajności. Nikt nie ma tutaj oczywiście wątpliwości, że bardziej wydajne panele są warte zapłacenia za nie więcej, jednak w sytuacji, gdy brak wystarczająco dużej powierzchni nie jest ograniczeniem, tę samą wydajność instalacji można uzyskać, montując więcej paneli o mniejszej wydajności, inwestując zdecydowanie mniej środków. Jeśli chodzi jednak o najbardziej wydajne panele, bezspornie wymienić należy te produkowane przez Sunpower, LG i Panasonic. Wydajność ich wszystkich mieści się pomiędzy 19 a 22%. 

Kryterium odporności na temperaturę

Pomimo że warunkiem działania paneli fotowoltaicznych jest odpowiednie nasłonecznienie, musi ono na ogół mieścić się w pewnych ramach, po przekroczeniu których instalacja nie działa już tak wydajnie. Piękny, słoneczny dzień jest więc okazją do przetworzenia na prąd dużej ilości energii słonecznej, ale wtedy, gdy zdecydujemy się na panele, których wydajność nie spada skokowo
w temperaturze powyżej 25°C. Do porównywania paneli pod tym względem służy współczynnik temperaturowy Pmax, który pozwala się zorientować o ile spadnie wydajność panelu wraz ze wzrostem temperatury o każdy stopień powyżej wspomnianych 25°C. Wartość ta wyraża się
w starcie procentowej na stopień Celsjusza i jeśli nie przekracza 0,5%/°C, można uznać, że mamy do czynienia z godnym uwagi panelem dobrej jakości.

Wiodące pod tym względem marki to przede wszystkim:

  • Canadiac Solar,
  • LG
  • Panasonic
  • Q-Cells
  • REC
  • Selfa
  • SunPower
  • Suntech
  • Trina

Jako panele o zdecydowanie najlepszym spośród konkurencji czynniku Pmax wymieniane są produkty firmy Panasonic.

Na zakończenie

Mówi się, że w dzisiejszych czasach niebezpiecznie jest przewidywać cokolwiek, bo świat zmienia się tak szybko, że prognozy dotyczące przyszłego miesiąca mogą drastycznie rozminąć się z realiami. Z drugiej strony trudno oprzeć się wrażeniu, że pozytywny trend bycia ekologicznym ciągle przybiera na sile, co jest dobrą wiadomością, jeśli wziąć pod uwagę obecny stan naszej dość mocno wyeksploatowanej planety. Wydaje się wręcz, że nie mamy innego wyjścia niż zrozumieć, jak bardzo szkodziliśmy dotychczas środowisku i całkowicie zmienić swoje przyzwyczajenia. Zmiana bez wątpienia już się dzieje, warto zatem dać się nieść tej fali, świadomie sięgnąć po fotowoltaikę, wziąć własne bezpieczeństwo energetyczne w swoje ręce i cierpliwie czekać na zwrot kosztów tej opłacalnej pod wieloma względami inwestycji. 

Dodaj komentarz

Twój adres email nie zostanie opublikowany. Pola, których wypełnienie jest wymagane, są oznaczone symbolem *