niedziela, 3 maja 2015

OZE - elektrownia słoneczna

O ile do niedawna amatorskie eksperymenty z ogniwami fotowoltaicznymi zdeterminowane były bardzo niekorzystnym stosunkiem kosztów inwestycyjnych do wymiernych korzyści o tyle obecnie stosunek ten zmienia się dość szybko - ceny ogniw maleją, energia elektryczna pozyskiwana z sieci drożeje.
Oczywiście instalacja fotowoltaiczna nie zwraca się momentalnie, i nawet nie bardzo szybko, ale okres spłacania inwestycji skraca się wymiernie.
Dla bardziej ambitnych (tzw. prosumentów produkujących prąd na sprzedaż) zmieniły się także na korzyść uwarunkowania prawne i finansowe.
Krótko mówiąc - zaczyna się opłacać.


 Zatem jest decyzja determinowana wstępnym kosztem planowanej inwestycji (około 2,500 zł): dwa panele po 250 W i inwerter sieciowy.
Jest to jeden z licznych typów instalacji fotowoltaicznych. Rozwiązanie proste, nie wymagające skomplikowanego oprzyrządowania (i akumulatorów!), nie wymaga nowej instalacji i ingerencji w instalację istniejącą i jest praktycznie bezobsługowe.
O innych systemach fotowoltaicznych i ich przykładowych rozwiązaniach - niebawem.

0,5 kW to mniej więcej tyle ile wynosi w moim domu zużycie energii elektrycznej w ciągu dnia (oczywiście nie doby). Inaczej mówiąc, w sytuacji normalnego nasłonecznienia panele dają tyle energii, że licznik stoi w miejscu. Ale to nie wszystko - jeżeli zużycie w danym momencie nie przekracza 500 W licznik się cofa! Wszystko dzięki sprytnemu urządzeniu jakim jest inwerter sieciowy. Zapewniam wszystkich - obserwowanie cofającego się licznika daje dużo satysfakcji!

W sumie: nie jestem w stanie podać konkretnych oszczędności w skali roku, bo to dopiero początek eksploatacji ale jedno jest pewne - oszczędności będą, a za rok będę wiedział o ile mniej płacę za prąd w stosunku do do tego co płaciłem dotychczas (około 1800 zł/rok).

Moje zupełnie wstępne, szacunkowe kalkulacje: przy tej instalacji,  po wymianie oświetlenia na LED-owe oraz przy 150W baterii słonecznej (własnej konstrukcji, którą poprzez akumulator i przetwornicę "napędzam" najbardziej światłochłonną część domu, czyli kuchnię i ogród) koszty prądu powinny spaść o około 1/3 - 1/2.  Zwrot inwestycji po 5-6 latach. W kolejnych 20 latach czysty zysk!



Przystępując do budowy instalacji rozwiązujemy cztery zasadnicze problemy:

1. Wybór sprzętu. Konkretnie w moim przypadku:
     - 2 x panel fotowoltaiczny 250W,
     - inwerter sieciowy 500W - przystosowany do zasilania z dwóch paneli po 250W.

2. Miejsce zamocowania instalacji. Kryteria: kierunek południowy, pochylenie około 45 stopni. W moim przypadku wykorzystałem mało uczęszczany taras, a właściwie jego południową balustradę, na której zamocowałem poziomą rurę nośną stelaża.

3. Stelaż. Cała konstrukcja ma wymiary około 2m x1,7 m i wykonana jest z kwadratowej rury stalowej 30x30mm oraz stalowego kątownika 30x30. Każdy panel jest mocowany  do kątowników w czterech miejscach za pomocą śrub M6. Dokładne wymiary paneli i rozmieszczenie otworów mocujących są zamieszczone w opisie konkretnego panela. Stąd też, powyższe wymiary i zdjęcia konstrukcji pozwolą nam na określenie wymiarów stelaża i jego poszczególnych elementów.
Taras, balustrada, to jedno z rozwiązań. Oczywiście stelaż z panelami można mocować na ziemi, na dachu płaskim lub pochylonym, ewentualnie na balkonie mieszkania w bloku.

UWAGA: należy zwrócić szczególną uwagę na solidność mocowania.  Dwa panele obok siebie to pokaźny żagiel i przy ekstremalnych wiatrach, z którymi ostatnio mamy do czynienia, nie trudno o zniszczenie instalacji. Instalacja, biorąc pod uwagę energetyczną sprawność paneli z upływem czasu, powinna wytrzymać 25 - 30 lat!


4. Podłączenie naszej elektrowni do instalacji sieciowej w domu. Sprawa bardzo prosta ale wymagająca uwagi ze względu na możliwość pomylenia faz. Być może nic się nie stanie, ale lepiej nie ryzykować.
Wyjście z inwertera (najdłuższy kabel) zakończone jest okrągłym wtykiem, który nie pasuje do gniazdka sieciowego. Można zakupić i zastosować dodatkowy kabel - przejściówkę. Można też wtyczkę rozebrać i kabel z inwertera podłączyć do kabla sieciowego w sposób pokazany na zdjęciu.
Najkorzystniejszym rozwiązaniem wydaje się być stałe połączenie z siecią poprzez wyłącznik.



Fot.1 Panel - tabliczka znamionowa. 


Fot.2. Fragment konstrukcji stelaża. Kątownik jest wspawany w nacięcie w kwadratowej rurze.
          Niżej - mocowanie podpory.


Fot. 3. Miejsce mocowania panela do kątownika



Fot.4. Mocowanie inwertera

Fot.5. Podłączenie kabla sieciowego.  kolor czerwony - "gorący" - faza. Czarny - neutralny. Zielono -            żółty - ochronny. I ile instalacja domowa posiada takie zabezpieczenie przewód ten podłączamy odpowiednio.


Fot.6. Widok ogólny


Fot.7. Mocowanie podpory stelaża do betonowej posadzki tarasu.



Fot.8. Mocowanie rury nośnej stelaża do słupka balustrady.



Fot.9. Mocowanie stelaża do rury nośnej. Takie mocowanie pozwala na pochylenie stelaża przy                    montowaniu paneli oraz na regulację kąta pochylenia paneli (zimą słońce niżej, latem wyżej).



Kilka uwag praktycznych:

1. Jeszcze raz o kwestii zgodności faz: najprościej (najpewniej) przewody sprawdzamy tzw. próbnikiem (śrubokręt z neonówka): faza - neonówka świeci, neutralny - neonówka nie świeci.
Faza z sieci musi byś podłączona do fazy inwertera (czerwony przewód).

2. Uruchamianie instalacji.  Po wykonaniu wszystkich połączeń ( panele do inwertera, inwerter do sieci) na dolnej krawędzi inwertera zapala się czerwona dioda. Przy nasłonecznieniu, po około 5 minutach, w czasie których inwerter synchronizuje się z siecią, zapala się dioda zielona - instalacja gotowa, pracuje. Następnie dodając (ujmując) obciążenie domowej sieci obserwujemy licznik energii elektrycznej. Przy pełnym nasłonecznieniu i poborze energii przez urządzenia domowe poniżej 500W licznik powinien obracać się w odwrotnym kierunku.
Uwaga: nie wszystkie liczniki mają zdolność do pracy w dwóch kierunkach. 

3. Prezentowany typ instalacji pozwala na bezproblemową rozbudowę o kolejne takie zestawy. Inwerter jest przewidziany do łączenia z kolejnymi. Stąd w przypadku instalacji składającej się z dwóch paneli jedno wyjście inwertera pozostaje nie podłączone. Warto, uwzględniając ewentualną rozbudowę systemu w przyszłości, pomyśleć o miejscu na zainstalowanie kolejnych np. dwóch paneli. 

4. Instalacja paneli powinna uwzględniać optymalne warunki ich chłodzenia (przewiew pod spodem). W miarę wzrostu temperatury panele tracą na sprawności energetycznej.

5. Bardziej ambitni amatorzy darmowego prądu na pewno rozważają samodzielną budowę paneli ze stosunkowo tanich pojedynczych ogniw. Mam doświadczenie w tym względzie i jeden wniosek: nie radzę, nie opłaca się!

6. Żeby nie było zaskoczenia i rozczarowania: w przypadku braku prądu w sieci instalacja nie pracuje!


Na koniec trochę dziegciu do tej beczki miodu.

Każda ingerencja w energetyczną sieć publiczną wymaga stosownych zezwoleń. Dotyczy to również podłączonej do sieci mikroelektrowni do 40kW, czyli także takiej jak wyżej opisana.

Nie będę opisywał całej dość skomplikowanej procedury. Stosowne informacje, zaczynając od ustawy o OZE, znajdziemy w internecie lub w najbliższym właściwym terytorialnie urzędzie dystrybucji energii elektrycznej. 

Jeżeli chcemy uniknąć w tym temacie relacji z urzędami, co niestety u nas najczęściej oznacza drogę przez mękę, wybieramy alternatywny, niezależny - odizolowany od sieci, system pozyskiwania energii elektrycznej ze słońca,  np.: panele słoneczne - regulator ładowania - akumulatory - falownik - odbiorniki prądu.