Jak i gdzie zamontować panele fotowoltaiczne?

Montażem instalacji fotowoltaicznej zajmują się wyspecjalizowane firmy, gdyż skonfigurowanie całego układu, wykonanie odpowiednich połączeń, przeprowadzenie niezbędnych pomiarów i synchronizacja z krajową siecią elektroenergetyczną wymaga dysponowania odpowiednią aparaturą pomiarową, narzędziami oraz wiedzą. Niemniej inwestor, decydując się na założenie takiej instalacji, powinien określić swoje oczekiwania i wstępnie ocenić możliwość ich realizacji. Może też samodzielnie poczynić pewne przygotowania w zakresie podstawowych robót montażowych.

Jak i gdzie zamontować panele fotowoltaiczne?
Z artykułu dowiesz się:
  • Jak wybrać miejsce dla instalacji fotowoltaicznej?
  • Jaka powinna być wielkość instalacji fotowoltaicznej?
  • Jak skonfigurować instalację fotowoltaiczną?

Wybór miejsca dla instalacji fotowoltaicznej

Efektywne wykorzystanie energii słonecznej do wytworzenia prądu elektrycznego w panelach fotowoltaicznych wymaga zapewnienie możliwie długotrwałego i niezakłóconego dopływu promieniowania świetlnego.

Optymalnym rozwiązaniem będzie umieszczenie ich na otwartej przestrzeni z ukierunkowaniem na południe i z kątem nachylenia 30-45°, przy czym zmniejszenie kąta nachylenia nie powoduje tak dużego obniżenia wytwarzanej mocy jak znaczne jego zwiększenie, np. ustawienie do pionu na elewacji daje spadek nawet o ponad 30%.

Jednak w ciągu roku najkorzystniejsze nachylenie ogniw zmienia się zależnie od sezonu i rejonu Polski. Warto więc skorzystać ze wskazań specjalistycznych korzystnych dla określonej lokalizacji. Takie wymagania łatwo spełnić, a nawet zmodyfikować poprzez system kierowania podążaniem za słońcem w profesjonalnych fermach fotowoltaicznych.

Natomiast na indywidualnych działkach panele najczęściej umieszczane są na dachu domu, garażu czy budynku gospodarczego. Bryła zadaszenia narzuca zatem ich ukierunkowanie i nachylenie, a ponadto mogą być zacieniane przez sąsiednie budynki czy drzewa.

W przypadku dachów pochyłych, gdy żadna z połaci „nie patrzy” na południe, to umieszczenie paneli na takiej stronie dachu z odchyleniem nie większym niż 45° spowoduje jedynie niewielki do ok. 6-8 % spadek pozyskiwanej mocy, ale przy konieczności ukierunkowania na wschód czy zachód obniżenie efektywności może sięgać 25%.

Przy takiej wystawie również panele powinny być umieszczone pod mniejszym nachyleniem - wskazane jest ustawienie nie większe niż 20-30°. Większość budowanych obecnie domów ma z reguły dachy spadziste o pożądanych kątach nachylenia, choć w razie potrzeby łatwo można go powiększyć, a na dachach płaskich instalowane są stelaże pozwalające na optymalne ustawienie paneli.

Kąt nachylenia paneli fotowoltaicznych nie powinien przekraczać 45°.
Kąt nachylenia paneli fotowoltaicznych nie powinien przekraczać 45°. Fot. A. Papliński.

Wybierając lokalizacje ogniw na dachu, poobserwujmy w różnych porach dnia i w ciągu roku, czy w planowanym obszarze nie pojawia się cień rzucany przez nawet znacznie oddalone wysokie obiekty (domy, drzewa) czy też przez własne elementy dachowe (kominy, wieżyczki, lukarny).

Na działkach zadrzewionych i nawet gdy drzewa bezpośrednio nie zasłaniają dachu, może pojawić się problem w opadającymi liśćmi, które lubią przyklejać się do powierzchni paneli, ograniczając dopływ światła.

W sytuacji, gdy brak jest możliwości umieszczenia paneli na dachu, można zdecydować się na zainstalowanie ich, np. na południowej elewacji domu, montując je pod możliwie małym nachyleniem - kąt ustawienia nie powinien przekraczać 60°.

Na dużych, odkrytych działkach alternatywnie ogniwa fotowoltaiczne mocuje się do konstrukcji wsporczej osadzonej w gruncie. Zależnie od lokalizacji i wymaganej powierzchni moduły ustawiane są w układzie poziomym lub poziomo-pionowym, ale o wysokości nie większej niż dwa panele.

Jednak w przypadku braku zagospodarowanego sąsiedztwa trzeba się liczyć z możliwością późniejszego zasłonięcia instalacji, gdy obok powstanie np. nowy budynek.

Wielkość instalacji fotowoltaicznej

Kolejnym krokiem przygotowującym do wyboru i zamontowania instalacji fotowoltaicznej będzie określenie mocy zainstalowanych ogniw, co zadecyduje o powierzchni, jaką trzeba przeznaczyć pod ich ułożenie.

Przyjmując, że chcemy pokryć w całości roczne zapotrzebowanie na energię elektryczną z własnych mikroelektrowni, musimy przeanalizować dotychczasowe zużycie prądu na przestrzeni przynajmniej kilku lat, określając jednocześnie, czy wykazuje ono tendencję malejącą czy wzrostową o istotnej wartości i uwzględnijmy tez planowane modernizacje, które mogą znacząco na to wpłynąć.

Bazą informacyjną będą stare rachunki za prąd, a zwłaszcza okresowe rozliczenia (półroczne lub roczne), na podstawie których ławo wyznaczyć całoroczne zużycie prądu. Po uśrednieniu i skorygowaniu tej wartości orientacyjnie moc paneli fotowoltaicznych wyznaczymy, dzieląc tę wartość przez 720 - iloczyn wskaźnika przeciętnej efektywności energetycznej PV i współczynnika bilansowania z OSD (900 kWh/kW x 0,8).

Przykładowo, przy rocznym zapotrzebowaniu na energię elektryczną wynoszącym 3500 kWh orientacyjna moc paneli wyniesie 4,86 kW (3500 kWh : 720 h = 4,86 kW). Zamontowanie modułów wymaga przeznaczenia pod nie powierzchni odpowiadającej 5,5-6,0 m2 w przeliczeniu na 1 kW mocy, zatem przykładowa instalacja zajmie ok. 25 m2 połaci dachowej.

Na instalację fotowoltaiczną trzeba będzie przeznaczyć ok. 25 m2 połaci dachowej dla mocy ok. 5 kWP.
Na instalację fotowoltaiczną trzeba będzie przeznaczyć ok. 25 m2 połaci dachowej dla mocy ok. 5 kWP. Fot. BDR Thermea.

W standardowej wersji zestawienia elementów instalacji fotowoltaicznej, panele przystosowane są do zamontowania na istniejącym pokryciu dachowym, a niezbędne wsporniki dobierane są w zależności od rodzaju materiału na dachu. Takie rozwiązanie stosowane jest głównie na istniejących już dachach, a w nowych budynkach panele fotowoltaiczne doskonale mogą zastąpić część pokrycia, wpływając jednocześnie na obniżenie ogólnych kosztów inwestycyjnych.

Ich montaż odbywa się na standardowej konstrukcji dachowej - na łatach lub na deskowaniu - a odpowiednio wyprofilowane złącza poszczególnych modułów zapewniają szczelność między sobą i na styku ze standardowym pokryciem. Charakterystyczny wygląd paneli nie wszystkim może się podobać, ale pojawiły się już ogniwa imitujące wygładem niektóre rodzaje pokryć dachowych i tak skomponowana połać praktycznie jest nie do odróżnienia od klasycznych form.

Przygotowując stary dach do zamontowania paneli, należy sprawdzić stan konstrukcji dachowej, gdyż elementy te będą dodatkowym obciążeniem. Nie jest ono co prawda zbyt duże - ok. 20 kg/m2 - ale przy częściowo spróchniałych elementach może przyczynić się do odkształcenia więźby, pękania pokrycia.

Konfiguracja instalacji fotowoltaicznej

Widoczne panele fotowoltaiczne to tylko część rozbudowanej instalacji, która musi zapewnić bezpieczne i efektywne funkcjonowanie w różnych warunkach pogodowych, nie wywołując przy tym zakłóceń w sieci elektroenergetycznej. Oprócz niezbędnego do działania instalacji inwertera, zwanego tez falownikiem, montowane są wymagane zabezpieczenia po stronie prądu stałego i w instalacji domowej.

Do działania instalacji fotowoltaicznej niezbędny jest inwerter (falownik).
Do działania instalacji fotowoltaicznej niezbędny jest inwerter (falownik). L. Jampolska.

Konfiguracja instalacji musi tez spełniać wymagania lokalnego Operatora Sieci Dystrybucyjnej (OSD). W praktyce instalacja fotowoltaiczna oferowana jest jako kompletny zestaw elementów elektrycznych i montażowych dostosowanych do konkretnego obiektu i posiadający wymagane certyfikaty.

Sercem instalacji jest inwerter, który oprócz przetworzenia prądu stałego na zmienny, dba o utrzymanie wielu parametrów, takich jak np. napięcie i częstotliwość, zapewnia synchronizację z siecią elektroenergetyczną, a także może zawierać elementy zabezpieczenia, np. wyłącznik instalacji w przypadku przekroczenia dopuszczalnego napięcia.

Istotnym elementem instalacji są również zabezpieczenia przed przepięciami spowodowanymi głównie wyładowaniami atmosferycznymi. W instalacji obowiązkowo muszą zostać zamontowane ochronniki przeciwprzepięciowe po stronie DC i instalacji domowej.

Zestaw paneli fotowoltaicznych
Instalacja fotowoltaiczna oferowana jest jako kompletny zestaw elementów elektrycznych i montażowych dostosowanych do konkretnego obiektu i posiadający wymagane certyfikaty. Fot. Polska Ekologia.

Umieszczone na dachu panele z metalowym obramowaniem wymagają uziemienia niezależnym przewodem odprowadzającym, a w przypadku istnienia na dachu instalacji odgromowej musi być zachowany dostateczny odstęp wynoszący nawet 0,5-1 m między zwodami a panelami, wystarczający do zabezpieczenia przed przeskokiem napięcia w razie burzy.

Nie wolno łączyć tego uziemiania z instalacją odgromową, a wstawione w obwód prądu stałego ochronniki powinny znaleźć się możliwe blisko paneli. Aparatura sterująco-zabezpieczająca instalacji fotowoltaicznej z reguły umieszczana jest w oddzielnej rozdzielnicy w pobliżu falownika, który ze względu na wytwarzany - choć niewielki - hałas lokalizuje się w pomieszczeniu technicznym, blisko rozdzielnicy głównej.

Autor: Cezary Jankowski
Zdjęcie otwierające: Schüco
Zdjęcia w tekście: A. Papliński, BDR Thermea, L. Jampolska, Polska Ekologia
Filmy w tekście: Hewalex, TV Budujemy Dom dla Twoja Energia

Komentarze

FILMY OSTATNIO DODANE