Ogniwa fotowoltaiczne. Zastosowanie w domu

Ogniwa fotowoltaiczne zmieniają energię promieniowania słonecznego w energię elektryczną. Można z nich stworzyć domową elektrownię, której działanie nic nie kosztuje.

Stosowanie fotoogniw umożliwia korzystanie z energii bez uszczuplania naturalnych zasobów paliw kopalnych i emisji zanieczyszczeń do atmosfery (nie licząc tego, co jest potrzebne do wyprodukowania ogniw). Przede wszystkim jednak zapewnia darmową energię elektryczną do zasilania wszelkich urządzeń.

Ogniwa fotowoltaiczne coraz bardziej opłacalne

Parę lat temu instalacje fotowoltaiczne były atrakcyjne jedynie w sytuacji, gdy nie dało się połączyć z siecią elektroenergetyczną bądź gdy było to wyjątkowo kosztowne czy kłopotliwe. Dlatego funkcjonujące od kilkunastu lat na naszym rynku firmy oferujące panele fotowoltaiczne kierowały ten produkt głównie do właścicieli łodzi, pojazdów kempingowych i działek rekreacyjnych zlokalizowanych na pustkowiu. Ale w ostatnich latach sporo się zmieniło i perspektywa choćby tylko częściowego uniezależnienia się od dostawców energii stała się bardziej kusząca. Przede wszystkim instalacje są coraz tańsze. Zapewne przyczyniły się do tego działania europejskich władz, które starają się doprowadzić do zastąpienia konwencjonalnych źródeł energii odnawialnymi. Indywidualne instalacje fotowoltaiczne małej mocy, tak zwane mikroźródła, mają w coraz większym stopniu zastępować uciążliwe dla środowiska ogromne elektrownie węglowe.

Zobacz też: Instalacja paneli fotowoltaicznych - czy jest potrzebne pozwolenie na budowę?

Zasilanie domowych urządzeń energią ze słońca

Dobrze by było móc zasilać wszystkie domowe urządzenia elektryczne wyłącznie darmową energią słoneczną. Ale wtedy trzeba zainwestować w instalację fotowoltaiczną o znacznej mocy, a do jej uzyskania potrzeba wielu ogniw, które są drogie i zajmują dużo miejsca. Łączna moc urządzeń elektrycznych w domu jednorodzinnym (bez ogrzewania elektrycznego) to przeciętnie kilkanaście kilowatów, jednak rzadko się zdarza, że większość z nich działa równocześnie. Dlatego fachowcy zalecają stosowanie w domach jednorodzinnych instalacji fotowoltaicznych o mocy szczytowej do 5 kWp. By ją osiągnąć, potrzebne są panele (moduły) fotowoltaiczne o łącznej powierzchni mniej więcej 34 m². Nie na każdym dachu udaje się je zmieścić tak, żeby były skierowane na południe i nachylone pod optymalnym kątem, co jest warunkiem uzyskania wysokiej sprawności systemu. Można je ustawić obok domu, ale trzeba to zrobić tak, żeby nie znalazły się w cieniu, i na pewno na wielu działkach okaże się to niemożliwe. To (podobnie jak koszt inwestycji) ważny powód, dla którego powstające u nas systemy fotowoltaiczne często mają moc między 1 a 3 kW. Choć może się wydawać niewielka, to i tak przed podjęciem decyzji o zakupie systemu fotowoltaicznego warto się dobrze zastanowić, czy uda się ją wykorzystać.

Sprawdź również: Kto instaluje fotoogniwa? Czy potrzebne są specjalne uprawnienia?

ZOBACZ TEŻ: Baterie słoneczne - zasilanie awaryjne domu

Odbiorniki energii ze słońca

Instalacja fotowoltaiczna może działać tylko w dzień, a najwydajniejsza jest przy dużym natężeniu promieniowania słonecznego. Skierowane na południe panele fotowoltaiczne osiągają najwyższą moc latem o godzinie 13.00 (z pominięciem pochmurnych dni). Cztery godziny wcześniej lub później moc elektrowni słonecznej jest o połowę mniejsza. Energię można gromadzić w akumulatorach, ale ich użycie powoduje znaczne zwiększenie kosztu inwestycji – ich zakupu nie warto rozważać (chyba, że instalacja fotowoltaiczna ma pełnić funkcję awaryjnego źródła energii). Lepiej się zastanowić, jakie urządzenia elektryczne mogą odbierać energię w środku dnia.

Elektryczny pojemnościowy podgrzewacz wody. Jego zaletą jest możliwość magazynowania gorącej wody w zaizolowanym zbiorniku, dzięki czemu można ją podgrzewać dużo wcześniej, niż będzie wykorzystana. Jednak zamiast paneli fotowoltaicznych bardziej opłaca się zastosować do tego kolektory słoneczne (choć ich eksploatacja jest bardziej kłopotliwa) – instalacja będzie tańsza, a czas zwrotu inwestycji krótszy.

Pompa obiegowa w instalacji z kolektorami słonecznymi. Zasilanie jej energią słoneczną jest bardzo dobrym pomysłem, bo przy okazji słońce może pełnić funkcję sterownika – napędza pompę tylko wtedy, kiedy działają kolektory. Jednak pobór mocy przez pompę obiegową nie przekracza kilkudziesięciu wat, więc choć inwestycja jest stosunkowo tania (bo panel zasilający może być niewielki), to zysk z jej zastosowania również jest skromny. Pompa pobiera niewiele energii – za kilkadziesiąt złotych rocznie. Niektórym to może wystarczyć, ale im mniejsza jest instalacja fotowoltaiczna, tym wyższy jej koszt jednostkowy (odniesiony do mocy). I jeśli już ktoś się decyduje na mikroinstalację OZE, to zapewne chciałby wyraźnie odczuć efekty ekonomiczne jej działania, a do tego jest potrzebny system obejmujący więcej odbiorników.

Urządzenia gospodarstwa domowego. Na przykład lodówka – ją na pewno warto uwzględnić wśród odbiorników energii z fotoogniw, bo choć jej sprężarka pracuje cyklicznie, to jest jednym z niewielu urządzeń elektrycznych będących w użyciu 24 h na dobę przez cały rok. Jeśli często się korzysta z pralki czy zmywarki, to również one mogą się znaleźć na liście urządzeń zasilanych przez instalację fotowoltaiczną. Pod warunkiem że będą uruchamiane w dzień, najlepiej koło południa, gdy natężenie promieniowania słonecznego jest największe – umożliwia to funkcja opóźnionego startu, w którą coraz częściej jest wyposażony sprzęt AGD.

Klimatyzacja. Znakomicie się nadaje do współpracy z instalacją fotowoltaiczną ze względu na potrzebę jej uruchamiania głównie wtedy, gdy natężenie promieniowania słonecznego jest duże. Stopień wykorzystania energii z instalacji fotowoltaicznej może więc być wysoki, a ze względu na duży pobór energii przez klimatyzatory, oszczędność jest niemała. Wentylacja mechaniczna. Jeśli działa przez cały dzień, to warto ją zasilać energią słoneczną – tak jak klimatyzację.

Zobacz: Dodatkowe urządzenia w systemie fotowoltaicznym

Ogrzewanie elektryczne. Działa w ciągu dnia, więc produkowaną przez fotoogniwa energię elektryczną na pewno uda się dzięki niemu wykorzystać. Ale jest potrzebne tylko od jesieni do wiosny, a wtedy nasłonecznienie nie jest tak duże jak latem, więc nie można liczyć na to, że udział energii słonecznej w całkowitej ilości energii potrzebnej do działania ogrzewania będzie bardzo wysoki.

Za szczególnie korzystną można uznać współpracę fotoogniw z pompą ciepła (napędzaną energią elektryczną) służącą do ogrzewania zimą, chłodzenia latem i przygotowywania ciepłej wody użytkowej przez cały rok. Pompa może realizować wszystkie te energochłonne funkcje i wtedy przez cały rok odbiera energię produkowaną przez instalację fotowoltaiczną. Taki system zapewnia największy stopień wykorzystania energii ze źródeł odnawialnych.

Oprócz często działających dużych odbiorników prądu warto też zwrócić uwagę na wszystkie mniejsze – ładowarki akumulatorów telefonicznych i komputerowych, urządzenia sterowane pilotem pozostające stale w stanie czuwania. Choć pobór mocy przez każde z nich z osobna wydaje się znikomy, to sumaryczny jest już znaczny.

Piotr Laskowski