Po pozytywnej odpowiedzi na pytanie „Fotowoltaika: tak czy nie?” pojawia się szeroki wachlarz kolejnych zagadnień, które trzeba doprecyzować. Co to jest falownik? Czy chcesz mieć akumulatorowy system magazynowania energii i w przyszłości przejść na elektryczną mobilność? Ponadto: Jak wpływa to na wybór instalacji PV? Ile kWp potrzebujesz do swojego domu?
Razem z kolegami odpowiedzieliśmy już na niektóre z tych pytań na naszym blogu. Dowiesz się tu na przykład, który falownik spełni Twoje potrzeby. Dzisiaj zajmiemy się kwestią wymiarowania instalacji PV. Najpierw przyjrzymy się jednak temu, co kryje się za takimi skrótami, jak „kW” i „kWp”. Wyjaśnimy też, co mają one wspólnego ze zużyciem energii elektrycznej we własnym gospodarstwie domowym.
Następnie udzielimy wskazówek, jak obliczyć własne zapotrzebowanie na energię elektryczną. Na koniec skupimy się na liczbie modułów fotowoltaicznych na dachu: Jaką moc może wygenerować każdy z nich i ile jest ich potrzebnych w instalacji PV?
Co to jest kW
Robert Reinbrech, ekspert ds. energii słonecznej we Fronius International, rzuca światło na zagmatwany świat skrótów: „Za skrótem »kW« kryje się powszechnie używana jednostka mocy. Oznacza »kilowat« i powinien być dobrze znany każdemu, kto ma dostęp do źródła zasilania energią”.
- „Kilowat” jest zatem jednostką mocy. Dokładniej rzecz ujmując, jeden kW oznacza 1000 watów. Przedrostek „kilo” pochodzi z języka greckiego i oznacza „tysiąc”.
- A skąd bierze się „p” w ofertach fotowoltaiki każdego instalatora? Oznacza angielskie słowo „peak”, które można przetłumaczyć na język polski jako „szczyt”.
- „kWp” oznacza zatem „kilowat peak” i opisuje maksymalną moc wyjściową instalacji PV. Teraz przejdźmy do „kWh”. Kilowatogodzina to ilość energii, którą odbiornik o mocy jednego kilowata zużywa w ciągu godziny. Na przykład: podczas używania suszarki do włosów o stałej mocy 1000 watów (= 1 kW) przez godzinę zużywa ona jedną kWh energii. Podobnie jest z produkcją prądu ze słońca, z tą różnicą, że w tym przypadku energia jest wytwarzana, a nie zużywana: instalacja PV o mocy 10 kWp może w optymalnych warunkach w okresach szczytowych wytwarzać 10 kWh na godzinę. Dla porównania: jest to mniej więcej tyle, ile w ciągu dnia zużywa przeciętne gospodarstwo domowe, składające się z czterech osób. To, ile energii przepływa z dachu do sieci domowej w określonym momencie, zależy oczywiście od wielu czynników, takich jak nasłonecznienie, zacienienie i wiele innych.
„Zresztą: dostawcy energii elektrycznej na rachunku także podają miesięczne i roczne zużycie energii elektrycznej w »kWh«, czyli kilowatogodzinach”, podsumowuje Reinbrech.
Ile kWh energii rocznie potrzebuje moje gospodarstwo domowe?
To, ile kilowatogodzin energii elektrycznej zużywa gospodarstwo domowe w ciągu roku, zależy od wielu czynników. Najbardziej oczywisty jest fakt, że więcej osób potrzebuje więcej energii.
„W zależności od tego, czy w domu lub mieszkaniu mieszkają tylko osoby czynne zawodowo, czy ładowany jest samochód elektryczny lub używana jest elektryczna pompa ciepła, indywidualne zapotrzebowanie na liczbę kWh energii może się znacznie różnić”, mówi Robert Reinbrech, wyjaśniając różnicę w warunkach życia.
Ponadto przy wymiarowaniu instalacji PV należy wziąć pod uwagę zarówno podgrzewanie wody, jak i wszelkie istniejące systemy klimatyzacji.
Aby sprawdzić zużycie energii elektrycznej, najlepiej jest zapoznać się z ostatnim zestawieniem rocznym. Dopóki nie pojawi się potomstwo, nowi współlokatorzy, nie nastąpi przeprowadzka lub nie kupisz nowych, dodatkowych dużych odbiorników, Twoje zapotrzebowanie na energię elektryczną nie powinno się zbytnio zmieniać.
W przypadku, gdy Twoje miejsce zamieszkania niedawno się zmieniło, nie dysponujesz wartościami porównawczymi z poprzednich lat lub chcesz zainwestować w elektromobilność lub pompę ciepła mamy odpowiednie rozwiązanie. Korzystając z poniższych informacji, możesz z grubsza określić swoje (przyszłe) zapotrzebowanie na energię.
Pomoc w obliczeniu zużycia energii
Do orientacyjnego obliczenia wystarczy kierować się liczbą osób mieszkających w gospodarstwie domowym: 1-osobowe gospodarstwo domowe zużywa około 1500 kWh rocznie, a przeciętne 4-osobowe gospodarstwo domowe – już ponad 3500 kWh.
| Wielkość gospodarstwa domowego | Średnie roczne zużycie energii |
|---|---|
| 1 osoba | ok. 1500–2000 kWh |
| 2 osoby | ok. 2000–2800 kWh |
| 3 osoby | ok. 2800–3500 kWh |
| 4 osoby | ok. 3500–4500 kWh |
| 5 osób | ok. 4500–5500 kWh |
Jak można określić wielkość instalacji PV na podstawie tych podstawowych danych? Ogólnie można stwierdzić, że każdy kWp instalacji PV generuje około 1000 kWh rocznie. To oznacza: Osoba mieszkająca samotnie mogłaby pokryć swoje roczne zapotrzebowanie na energię za pomocą instalacji PV o mocy 1,5 kWp. Pod warunkiem, że będą istnieć idealne warunki i cała wytworzona energia ze słońca będzie zużywana bez strat. Dla przeciętnego gospodarstwa domowego składającego się z czterech osób przy jednakowych warunkach wystarczyłaby instalacja PV o mocy 4,5 kWp.
Reinbrech radzi: „Warto zainwestować w kilka dodatkowych kWp, aby osiągnąć najwyższy możliwy stopień samowystarczalności, nawet przy obciążeniach szczytowych i w czasie ciemniejszej pory roku”.
Mobilność i przytulne ciepło dzięki fotowoltaice: planowanie samochodu elektrycznego i pompy ciepła
Liczby podane w poprzednim akapicie nie obejmują pompy ciepła, klimatyzacji ani samochodu elektrycznego. Ponieważ te odbiorniki są czasami najbardziej energochłonne w całym budynku, nie można ich pominąć przy planowaniu instalacji PV. Przede wszystkim: zużycie energii przez niżej wymienione urządzenia zależy w dużym stopniu od ich użytkowania. Zasadniczo obowiązują następujące zasady:
- E-mobilność: Przeciętny samochód elektryczny o zużyciu energii 15 kWh na 100 km zużywa około 2000 kWh przy rocznym przebiegu 13 000 km.
Uwaga: Oznacza to wzrost o 2 kWp przy określaniu wielkości instalacji PV. - Pompa ciepła: To obliczenie jest bardziej skomplikowane. Powietrzne pompy ciepła zużywają znacznie więcej prądu niż ich odpowiedniki wykorzystujące ciepło z gruntu lub wód gruntowych. Duże znaczenie ma także wielkość i klasa energetyczna nieruchomości. Obiektem w naszym przykładzie jest dom jednorodzinny o powierzchni użytkowej 120 m² i zapotrzebowaniu na ciepło 100 kWh/m². Daje to zapotrzebowanie na ciepło w wysokości 12 000 kWh rocznie. Ponieważ ogrzewanie nie jest włączone przez cały rok, szacunkowe roczne zużycie energii będzie wynosić od 2400 do 4300 kWh.
Oznacza to średnio dodatkowe 3,5 kWp dla instalacji PV. - Klimatyzacja: W przypadku chłodzenia pomieszczeń trzeba odróżnić jednostki dzielone zamontowane na stałe i klimatyzatory przenośne. Te ostatnie są znacznie mniej wydajne i energochłonne. Pobór mocy można łatwo obliczyć, mnożąc moc klimatyzatora razy liczbę godzin pracy w ciągu roku. Wynikiem jest zapotrzebowanie na energię elektryczną w wysokości 1500 kWh przy czasie pracy 300 godzin rocznie i raczej mocnym urządzeniu o mocy około 5 kW.
Oznacza to średnio dodatkowe 1,5 kWp dla instalacji PV.
Przy założeniu gospodarstwa domowego z czterema osobami oraz samochodem elektrycznym, pompą ciepła i systemem klimatyzacji, potrzebna jest instalacja PV o mocy 11,5 kWp, która pokryje roczne zapotrzebowanie, wykorzystując samodzielnie wytworzoną energię ze słońca. Mała notatka z boku: Zdecydowana większość rodzin zużywa mniej prądu niż w naszym przykładzie. W rzadkich przypadkach dostępna jest zarówno pompa ciepła, jak i własna klimatyzacja.
Wszystko zależy od modułów fotowoltaicznych
Powyższy przykład powinien umożliwić oszacowanie swojego rocznego zapotrzebowania na energię. Jakie wnioski można z tego wyciągnąć i ile modułów fotowoltaicznych jest potrzebnych danej liczby kilowatogodzin?
Odpowiedź na to pytanie zależy przede wszystkim od wydajności wybranych modułów fotowoltaicznych. Reinbrech wyjaśnia: „Nowoczesny moduł fotowoltaiczny ma moc od 400 do 500 Wp. To znaczy, że na moduł przypada rocznie około 300 do 500 kWh energii ze słońca. Jako wartość orientacyjną przyjmuje się, że trzy moduły fotowoltaiczne o mocy 400 Wp każdy wytwarzają nieco ponad 1000 kilowatogodzin energii rocznie. Z tego wynika, że instalacja o mocy 10 kWp składa się z około 25 modułów fotowoltaicznych”.
Przybliżoną liczbę modułów dla pożądanej wydajności instalacji PV podano w poniższej tabeli:
| Wydajność instalacji | Wymagane moduły (zaokrąglone) |
|---|---|
| 1 kWp | 3 |
| 2 kWp | 5 |
| 3 kWp | 8 |
| 4 kWp | 10 |
| 5 kWp | 13 |
| 6 kWp | 15 |
| 7 kWp | 18 |
| 8 kWp | 20 |
| 9 kWp | 23 |
| 10 kWp | 25 |
| 11 kWp | 28 |
| 12 kWp | 30 |
| 13 kWp | 33 |
| 14 kWp | 35 |
| 15 kWp | 38 |
_
Pamiętaj: te dane obowiązują tylko w idealnych warunkach. Oprócz orientacji modułów i ich jakości, decydujący wpływ na wydajność całej instalacji PV mają panujące warunki pogodowe. „Oczywiste jest, że mniej energii ze słońca powstaje w wyższych szerokościach geograficznych i zimą. Jeśli na dachu znajdują się też zacienione obszary, na przykład ze względu na sąsiednie budynki, drzewa, maszty lub kominy, uzysk zakrytych modułów fotowoltaicznych będzie znacznie mniejszy”, mówi ekspert ds. energii ze słońca w firmie Fronius, wymieniając czynniki, które mogą zmniejszyć wytwarzaną energię.
Jaka wielkość dachu wystarczy?
Pojedynczy moduł fotowoltaiczny ma powierzchnię ok. 1,7 m². Na tej podstawie można wyliczyć wymagane miejsce, wynoszące 5 m² na kWp. Stosunkowo mały dach o powierzchni 25 m² wystarczy dla instalacji PV o mocy 5 kWp. Jeśli jednak na własnym dachu ma być wytwarzane 12 kWp lub więcej energii ze słońca, wymagane moduły zajmą więcej niż 60 m². Jest to znaczna część w przypadku domu jednorodzinnego o średniej powierzchni dachu 100 m².
Ekspert od instalacji PV podkreśla: „Właściciele domów nie mogą zapominać o odjęciu świetlików i kominów od całkowitej powierzchni”. Aby jak najlepiej wykorzystać swoją instalację, należy również zwrócić uwagę na wspomniane zacienienia.
Podsumowanie
„kWp” oznacza „kilowat peak” i opisuje maksymalną moc instalacji PV. Na 1000 kWh rocznego zużycia energii należy zaplanować 1 kWp instalacji PV.
Podczas określania wielkości instalacji PV najlepiej jest uwzględnić historyczne zużycie energii z poprzednich lat. Na przykład, jeśli zużywano 4500 kWh energii, rentownym rozwiązaniem jest instalacja PV o mocy 4,5 kWp. Przed zakupem instalacji trzeba zadać sobie pytanie, czy w przyszłości przed drzwiami stanie samochód elektryczny, a przestrzeń mieszkalną będzie ogrzewać pompa ciepła. W przypadku odbiorników tego typu zaleca się rozbudowę instalacji PV każdorazowo o 2–3 kWp.
Na kWp mocy potrzebna jest powierzchnia dachu równa 5 m². Wysokowydajna instalacja PV o mocy 10 kWp zajmuje co najmniej 50 m² dachu.
W tym artykule pominęliśmy kolejny czynnik, który odgrywa znaczącą rolę w określaniu wielkości instalacji PV: magazyn energii. Jak zintegrować go (później) z instalacją i jaka pojemność magazynu jest opłacalna dla gospodarstwa domowego, opiszemy w jednym z naszych kolejnych artykułów na blogu.
