Efektywność paneli fotowoltaicznych. Rodzaj obciążenia a czas pracy akumulatorów. Kalkulator kosztu prądu

Szybki wzrost cen energii elektrycznej stymuluje dynamiczny rozwój rynku powerbanków gromadzących prąd z odnawialnych źródeł - czyli energii pozyskiwanej ze światła słonecznego (fotowoltaika) oraz prądu z turbin wiatrowych.

Producenci oferują szeroką gamę baterii począwszy od przenośnych akumulatorów obsługujących obciążenia rzędu kilkudziesięciu watów, a skończywszy na bankach energii o mocy kilkunastu, kilkudziesięciu kilowatów, zapewniających całkowicie autonomiczne od sieci źródła zasilania uniezależniające odbiorcę od prądu z elektrowni. W sprzyjających warunkach pogodowych większe instalacje pozwalają generować nadwyżki w produkcji energii z przeznaczeniem do sprzedaży do sieci publicznej (tam gdzie jest to możliwe).

Poniżej przykłady powerbanków:



W jakich warunkach instalacja fotowoltaiczna jest najefektywniejsza?

W przypadku instalacji fotowoltaicznych ich zasadniczą wadą jest niestety drastyczny spadek wydajności w okresie zimowym od listopada do marca. Najlepszym czasem dla paneli pozostaje lato. Przy bezchmurnym niebie natężenie promieniowania słonecznego sięga 1000 W/m2, przy słońcu przebijającym się przez chmury obniża się do około 700 W/m2, a przy całkowicie zachmurzonym niebie wynosi około 300 W/m2.

Najgorsza sytuacja dla fotowoltaiki pojawia się zimą. Dni są znacznie krótsze, a słońce - jeśli w ogóle jest widoczne - to znacznie niżej na horyzoncie z gorszym kątem padania światła. Ponadto w większości okresu zimowego, przynajmniej w ostatnich latach, występuje całkowite zachmurzenie, więc ilość energii docierającej ze słońca zmniejsza się według szacunków do zaledwie 50 W/m2, co przy aktualnej sprawności paneli rzędu 0,2 praktycznie uniemożliwia sensowną produkcję prądu. Dodatkowym zimowym utrudnieniem pogłębiającym redukcję wydajności paneli jest zaszronienie i zaśnieżenie.

Zatem w okresie zimowym wydajność instalacji fotowoltaicznych ulega radykalnemu obniżeniu, przez co dzienna produkcja prądu z paneli w niesprzyjającej aurze jest zaledwie małym ułamkiem ilości generowanej latem. Doświadczeni wykonawcy instalacji z przekąsem wskazują, że w jeden słoneczny letni dzień instalacja wytwarza tyle prądu co zimą w ciągu miesięcy. Dlatego kwestię wydajności uzależnionej od pór roku i warunków pogodowych należy koniecznie uwzględniać dopasowując moc magazynu energii do występującego w firmie lub gospodarstwie domowym zapotrzebowania na energię elektryczną.

Ogólnie biorąc najwyższa rentowność oraz efektywność wykorzystania instalacji występuje w okresie letnim, zwłaszcza przy zasilaniu odbiorników o stabilnym poborze mocy - np. oświetlenia, sprzętu komputerowego w biurze. Przy takim dziennym zrównoważonym modelu obciążenia instalacja fotowoltaiczna sprawdzi się lepiej, ponieważ m.in. bieżąca letnia produkcja prądu z paneli ma szansę obsłużyć przyłączone obciążenie bez konieczności większego absorbowania potencjału banku energii.

Dobowe zużycie prądu a pojemność magazynu energii

Kwestia charakteru obciążenia oraz czasu wykorzystania energii z paneli w obrębie doby ma istotne znaczenie dla dokonywania wyboru mocy banku energii. Przy modelu zasilania lato-dzień, potrzebną moc powerbanku w kilowatach (kW) można szacować odnosząc do średniego dobowego zużycia w kilowatogodzinach (kWh). Dane o dobowym, miesięcznym czy rocznym zużyciu energii elektrycznej oferują sprzedawcy prądu. Poniżej poglądowe informacje o wielkości zużycia udostępniane przez PGE.



Przykładowo przy dobowym zużyciu energii np. na poziomie 7 kWh (7 kWh/dobę : 24 godziny = obciążenie 0,291 kWh/godzinę - czyli łączny pobór mocy podłączonych odbiorników = 291 W/godzinę) powerbank o mocy np. 7 kW dla stałego obciążenia 291 W/godzinę powinien teoretycznie wystarczyć na większość doby. Natomiast przy tym samym dobowym zużyciu 7 kWh, ale wyższym obciążeniu w krótszym czasie (np. 875 watów przez 8 godzin), szacunkowy czas pracy zasilania akumulatorowego skróci się do 8 godzin. W praktyce konieczna jest dodatkowa korekta oszacowanego czasu zasilania z uwagi na malejącą sprawność akumulatora proporcjonalnie do zwiększenia obciążenia.

Poniżej kalkulator pozwalający na oszacowanie orientacyjnego czasu pracy magazynu energii o danej pojemności dla danego obciążenia.



Rentowność inwestycji w fotowoltaikę

W związku z wyżej wskazanymi cechami instalacji fotowoltaicznej słoneczna dywersyfikacja zasilania wydaje się bardziej opłacalna w szczególności w przypadku działalności gospodarczej, ponieważ dla biznesu prąd jest nawet kilkukrotnie droższy niż dla gospodarstwach domowych. Ponadto charakter aktywności (podłączanie obciążenia w większości w ciągu dnia) bardziej sprzyja efektywniejszemu wykorzystaniu paneli fotowoltaicznych.

Przybliżony poziom wydatków za państwowy prąd oraz potencjał instalacji słonecznej do dywersyfikacji zasilania (jakie łączne obciążenie i przez ile godzin może obsłużyć) w obrębie doby, tygodnia, miesiąca czy roku, pozwala na obliczenie wielkości orientacyjnych oszczędności z tytułu zastąpienia zasilania sieciowego prądem z fotowoltaiki i odniesienie wyniku do kwoty wydatków na uruchomienie instalacji.

Orientacyjne obliczenie kosztu prądu sieciowego w danym czasie umożliwia poniższy kalkulator.




Przykładowo dla wspomnianego dobowego zużycia na poziomie 7 kWh, przy cenie dla firm 2 złote za kilowatogodzinę i 250 dniach roboczych pracy biura w roku koszt prądu z elektrowni wyniesie około 3500 złotych.