Montaż fotowoltaiki - przewodnik po instalacji w uproszczeniu

1. Strona główna
2. Instalacja fotowoltaiczna

Instalacja paneli fotowoltaicznych przeważnie wymaga pomocy eksperta. Głównymi elementami systemu paneli fotowoltaicznych są ogniwa fotowoltaiczne, falowniki, systemy mocujące i okablowanie. Montaż paneli fotowoltaicznych musi być tak przemyślany, by panele fotowoltaiczne mogły osiągnąć jak najwyższą sprawność.

Ten tekst najpiew omawia poszczególne elementy instalacji i ich rolę w układzie, a następnie skupia się na samym procesie montażu.

Elementy instalacji fotowoltaicznej

Fotowoltaika zawiera następujące części składowe:

• Panele słoneczne
• Falownik (inwerter)
• System mocujący
• Okablowanie
• Dwukierunkowy licznik energii elektrycznej
• Akumulator (opcjonalnie)

Domowa elektrownia fotowoltaiczna składa się z zaledwie kilku elementów. Najważniejszymi z nich są oczywiście same panele PV, które przekształcają światło słoneczne w energię.

Innym kluczowym elementem jest inwerter, który przekształca prąd stały w prąd zmienny, aby przetworzona energia mogła być używana do zasilania urządzeń elektrycznych. Wygenerowany prąd jest wprowadzany do instalacji elektrycznej, dzięki czemu możemy z niego korzystać bezpośrednio, natomiast jego niewykorzystany nadmiar jest wysyłany z powrotem do sieci. Oprócz tego, w skład instalacji wchodzi jeszcze system mocujący i okablowanie służące do połączenia instalacji w całość.

Dodatkowo potrzebne są narzędzia takie jak np. wiertła, drabiny, wkręty itp.

Panele słoneczne

Panele słoneczne są najważniejszą częścią instalacji. Ich sposób działania  oraz wytwarzania energii elektrycznej jest dość prostym procesem. Panel PV składa się z wielu ogniw fotowoltaicznych. Każde ogniwo przekształca światło słoneczne w energię elektryczną. Dzieje się tak wtedy, gdy fotony pochodzące ze światła słonecznego zderzają się z elektronami występującymi w ogniwach słonecznych. Różnica występująca w napięciu elektrycznym generuje prąd stały, który jest następnie przesyłany do falownika.

Możliwa jest instalacja paneli we własnym zakresie, jednakże nie polecamy tego. Panele PV ważą średnio około 25kg i przeważnie muszą być zainstalowane na dachu, dlatego też powinny być montowane przez profesjonalistów, którzy zainstalują je tak, aby ich wydajność była jak największa.

Panele słoneczne są najbardziej kosztownym elementem instalacji fotowoltaicznej. Ich ilość zależy od średniej konsumpcji energii przez gospodarstwo domowe. Idealna instalacja powinna pokryć twoje roczne zużycie energii (z nadwyżką, potrzebną na następne lata). W Polsce średnia wynosi około 4,500 kWh rocznie. W chwili obecnej przeciętny panel słoneczny wytwarza około 270 kWh energii elektrycznej . Oznacza to, że potrzebujesz około 16 paneli słonecznych w niskiej cenie, aby pokryć swoje roczne zużycie prądu. W takim wypadku fotowoltaika zajme około 25 metrów powierzchni Twojego dachu. Ale co, jeśli to zbyt dużo?

Gdy dostępna powierzchnia pod instalację jest zbyt mała, zaleca się użycie wysokowydajnych paneli słonecznych, ponieważ można zainstalować wtedy mniejszą ogniw PV. Jeśli powierzchnia jest wystarczająca, można wybrać tradycyjne panele fotowoltaiczne, które mają mniejszą wydajność, ale również niższe koszty w przeliczeniu na 1 wat. Spowoduje to obniżenie całkowitego kosztu i zwiększenie rentowności instalacji.

Pamiętaj także o gwarancji na panele PV. Wielu producentów oferuje 25-letnią gwarancję na panele (nie inwerter), co zapewnia nam odpowiednią wydajność paneli w tym okresie. Większość producentów gwarantuje 80-procentową wydajność po 25 latach. Panele słoneczne tracą rocznie około 0.4% efektywności.

Inwerter / falownik / przemiennik częstotliwości

Falownik, zaraz po panelach słonecznych, jest najważniejszą częścią instalacji fotowoltaicznej. Inwerter przemienia prąd z paneli słonecznych w prąd użyteczny dla urządzeń gospodarstwa domowego. Panele słoneczne wytwarzają prąd stały, podczas gdy urządzenia elektryczne wykorzystują prąd przemienny. Cały ten złożony proces zachodzi w falowniku. Inwertery mają krótszy okres eksploatacji niż panele słoneczne, ponieważ podczas pracy nagrzewają się do wysokich temperatur oraz składają się z wielu elementów elektrycznych.

Większość systemów słonecznych używa jednego falownika, który ma wydajność nieznacznie mniejszą od łącznej mocy instalacji fotowoltaicznej.

Fotowoltaika działa optymalnie tylko wtedy, gdy wszystkie panele w instalacji są równie nasłonecznione. Jeden zacieniony panel osłabia całą instalację. Rozwiązaniem problemu są mikroinwertery. Ich liczba jest równa liczbie paneli słonecznych. Jedną z ich zalet jest to, że każdy panel PV pracuje oddzielnie, przez co można uzyskać lepszą wydajność, nawet w niezbyt idealnej lokalizacji. System fotowoltaiczny używający mikrofalowników jest dużo droższy niż system z jednym falownikiem, ale jest koniecznością w miejscach, gdzie przelotny cień regularnie pada na część paneli.

Inwerter dla systemu słonecznego o mocy około 4500kWh kosztuje od 5000zł do 7500zł, w zależności od marki. Gwarancja na falownik wynosi od 5 do 10 lat, ale w niektórych przypadkach może zostać przedłużona, przy odpowiednim serwisowaniu.

W przypadku większych systemów, na przykład instalacji fotowoltaicznej o wydajności około 7000 kWh, zaleca się korzystanie z więcej niż jednego falownika, tym bardziej, że różnica w cenie nie jest zbyt wysoka. Jeśli jeden z inwerterów przestanie działać, instalacja będzie nadal pracować (to samo dotyczy mikroinwerterów).

System montażowy

Panele słoneczne powinny być zainstalowane na odpowiedniej konstrukcji mocującej, który jest przymocowany do dachu. Istnieją różne rodzaje systemów mocujących. W naszym regionie najbardziej popularne systemy montażowe na dach wykonane są z aluminium, ze względu na niską masę tego metalu.

Naziemne systemy mocujące lub te, które są przeznaczone na płaski dach, nie potrzebują przytwierdzania ich do podłoża czy dachu. W zamian posiadają odpowiedni balast, dzięki któremu nie porwie ich wiatr. Dach płaski musi posiadać wtedy odpowiednią wytrzymałość na dodatkowe obciążenie.

System montażu jest bardzo ważną częścią instalacji paneli słonecznych. Zapewnia on prawidłowe zamocowanie ogniw i pozostanie ich na swoim miejscu podczas burzy lub silnego wiatru.  System mocujący, gdy jest prawidłowo zainstalowany w dachu, ma bardzo długą żywotność. Większość konstrukcji nośnych jest wykonana ze stali nierdzewnej lub aluminium.

Dobra konstrukcja jest lekka i pozwala na wentylację i chłodzenie paneli słonecznych. Kiedy panel fotowoltaiczny staje się zbyt gorący, traci swoją skuteczność.

Gdy panele słoneczne są umieszczone na płaskim dachu, konstrukcja nośna powinna być w stanie zapewnić doskonałe nachylenie w celu maksymalnej wydajności. Panele fotowoltaiczne pracują najlepiej, gdy są nachylone pod kątem od 35 do 40 stopni (w Polsce). Na płaskim dachu panele powinny być umiejscowione w wystarczającej odległości od siebie. Żaden panel nie może zasłaniać drugiego (w okresie całego roku), gdyż oznaczałoby to duży spadek efektywności.

Poniższa tabelka opisuje wpływ orientacji paneli fotowoltaicznych na ich wydajność.

Okablowanie

Większość paneli fotowoltaicznych jest łączona szeregowo.

Kable od paneli słonecznych do falownika poprowadzone są na zewnątrz budynku i aby mogły pracować w ekstremalnych warunkach pogodowych, muszą być przede wszystkim bardzo dobrze zaizolowane. Większość kabli ma podwójną izolację i średnicę 4mm.

Kolejny przewód w instalacji biegnie od inwertera do licznika energii elektrycznej. Kabel ten przenosi prąd sieciowy do skrzynki bezpieczników, skąd przekazywany jest dalej do urządzeń gospodarstwa domowego lub wraca z powrotem do sieci. Wskazane jest, aby falownik był umiejscowiony blisko skrzynki z bezpiecznikami w celu zoptymalizowania wydajności.

Instalacja paneli słonecznych

Montaż instalacji fotowoltaicznej sam w sobie nie jest skomplikowany i składa się z kilku małych kroków. Ważne jest jednak, żeby każdy etap był wykonany perfekcyjnie. Instalacja powinna zapewnić domu dostawę energii elektrycznej na co najmniej 25 lat. Montaż układu paneli słonecznych składa się z 6 etapów:

• Badania wstępne
• Montaż konstrukcji nośnej
• Montaż paneli fotowoltaicznych do konstrukcji
• Instalacja inwertera
• Podłączenie kabli
• Podłączenie instalacji fotowoltaicznej do sieci
• Kontrola instalacji i uruchomienie

Poniższa grafika przedstawia uproszczony schemat instalacji fotowoltaicznej.

Poniżej przedstawiamy szczegółowe informacje na temat każdego kroku instalacji.

Fotowoltaika - Badania wstępne

Przed rozpoczęciem instalacji zaleca się badania wstępne. Po wybraniu wiarygodnego instalatora systemu, powinien on przeprowadzić wnikliwe oględziny dachu. Nie każdy dach nadaje się do instalacji paneli słonecznych.

Badanie wstępne powinno objąć:

• Nachylenie dachu
• Orientację (kierunek) zadaszenia
• Uwzględnienie cienia padającego na dach (jeżeli takowy występuje)
• Dostępną powierzchnię zadaszenia
• Wytrzymałość dachu i ścian
• Obliczenie wymaganej wydajności instalacji

Wszystkie wyżej wymienione dane pozwolą monterowi określić, czy system zasilania energią słoneczną na dachu ma sens czy nie. Na tym etapie może być także przedstawiona klientowi wycena instalacji. Kosztorys ten powinien zawierać:

• Ilość, typ, markę oraz cenę potrzebnych paneli słonecznych
• Rodzaj, markę i cenę falownika
• Typ oraz cenę systemu montażowego
• Cenę okablowania
• Oszacowaną cenę montażu (roboczogodziny)

Kosztorys powinien zawierać także datę możliwej instalacji systemu.

Warto dodać, że niektóre z firm oferujących systemy fotowoltaiczne mają w ofercie dwie opcje - mogą dostarczyć i zainstalować całą instalację, lub jedynie sprzedać klientowi kompletny sprzęt. Jest to rozwiązanie idealne dla złotych rączek z uprawnieniami.

Czy mogę zainstalować panele słoneczne na ziemi?

To ciekawy pomysł, zwłaszcza gdy posiadasz jakąś niewykorzystaną powierzchnię terenu. Ważnym czynnikiem jest to, aby ziemia, na której mają być zainstalowane panele słoneczne, nie była zacieniana przez drzewa czy budynki.

Czytaj więcej

Jak wybrać instalatora?

Chciałbyś zainstalować panele fotowoltaiczne ale nie wiesz od czego zacząć? Chętnie pomożemy!

Czytaj więcej

Fotowoltaika - montaż konstrukcji nośnej

W dniu instalacji pierwszym etapem jest montaż systemu mocującego. System montażowy jest mocowany bezpośrednio w konstrukcji dachu, poprzez wiercenie otworów i zakładanie odpowiednich haków. Konstrukcja nośna jest przeważnie niczym więcej, jak dwoma aluminiowymi szynami, na których umieszczone są rzędy paneli słonecznych.

Konstrukcja na dachy płaskie nieco się różni. Jeśli płaski dach może utrzymać odpowiedni ciężar, na górze systemu mocowania znajduje się balast, który stabilizuje ogniwa fotowoltaiczne. Jeżeli zadaszenie może nie wytrzymać ciężaru, można wywiercić otwory, aby przymocować system bezpośrednio do dachu. Dużą zaletą systemów montażowych na płaskim zadaszeniu jest to, że panele PV mogą być instalowane w najlepszym możliwym nachyleniu oraz kierunku, co zapewni nam maksymalną wydajność.

Montaż ogniw fotowoltaicznych do konstrukcji

Układ mocowania składa się z zacisków, za pomocą których panele słoneczne są przytwierdzane, a następnie przykręcane śrubami. W większości układów montażowych do każdego panelu słonecznego dołączane są cztery zaciski. Mocowanie paneli fotowoltaicznych do konstrukcji nośnej nie jest skomplikowane, ale ponieważ każdy panel waży około 25kg, zaleca się pozostawienie montażu doświadczonym instalatorom.

Całkowity czas montażu dla przeciętnych instalacji solarnych trwa 1-2 dni i jest wykonywany przez 2 lub 3 monterów.

Podczas instalacji panele PV są łączone ze sobą. Większość systemów jest połączona szeregowo, tak, że kable muszą przejść przez każdy panel słoneczny. Panele fotowoltaiczne posiadają dwa styki – dodatki i ujemny. W podłączeniu szeregowym dodatki zestyk łączy się z ujemnym kolejnego panelu. Z kolei pierwszy i ostatni panel fotowoltaiczny szeregu jest łączony z inwerterem.

Fotowoltaika - instalacja inwertera

Ostatnim krokiem przed okablowaniem jest instalacja falownika. Aby zminimalizować straty, bardzo ważne jest ustalenie jego lokalizacji, która nie powinna znajdować się zbyt daleko zarówno od paneli słonecznych jak i od skrzynki z bezpiecznikami.

Inwerter musi być przymocowany do ściany. Odbywa się to za pomocą płyty montażowej. Falownik jest ciężki i zwykle instalowany przez dwie osoby.

Okablowanie - łączenie paneli fotowoltaicznych

Ostatnim krokiem zanim cała instalacja PV może zostać podłączona jest okablowanie. Proces ten jest dość prosty i wykonywany na dwóch głównych kablach.

Przewód DC biegnie od paneli słonecznych do falownika. Ten przewód znajduje się głównie na zewnątrz i jest podwójnie izolowany. Ważne jest, aby otwór którym kabel wychodzi na zewnątrz, był dobrze uszczelniony oraz wodoodporny, szczególnie w przypadku płaskich dachów (aby zapobiec ewentualnym przeciekom).

Drugim kablem jest przewód sieciowy, który biegnie od inwertera do skrzynki bezpieczników. Między falownikiem i skrzynką bezpieczników musi zostać zainstalowany ręczny wyłącznik obwodu.

Podłączenie instalacji fotowoltaicznej do sieci

Gdy wszystko zostanie już zamontowane, instalacja jest gotowa do rozpoczęcia pracy! Jedyną formalnością w Polsce jaką musimy dokonać przed uruchomieniem instalacji, to wypełnienie formularza (oświadczenia o wykonaniu mikroinstalacji), który należy złożyć u lokalnego dystrybutora sieci energetycznej. W przypadku instalacji PV o mocy do 40 kW, lokalny operator ma obowiązek podłączyć nas, na ich koszt, do sieci energetycznej. Systemy fotowoltaiczne do 40kW nie wymagają pozwolenia na budowę.

Kontrola i uruchomienie instalacji

Wszystko, co musisz teraz zrobić, aby uruchomić instalację, to włączyć falownik. Po pierwszym włączeniu falownika upewniamy się, czy wszystko jest prawidłowo podłączone i działa poprawnie. Jeśli tak jest, zasilanie jest dostarczane bezpośrednio z paneli słonecznych do domu i możemy od razu korzystać z energii ze źródeł odnawialnych.

Ceny paneli słonecznych

Zastanawiasz się ile wyniesie Cię montaż instalacji fotowoltaicznej? W tym artykule znajdziesz wszystkie potrzebne informacje

Czytaj więcej

Producenci

Ranking producentów ogniw fotowoltaicznych

Czytaj więcej

Dotacje

Wszelkie informacje o dotacjach na panele słoneczne w jednym miejscu.

Czytaj więcej

Opłacalność

Analiza opłacalności instalacji fotowoltaicznej w Polsce w 2019 roku

Czytaj więcej