fotowoltaika budynkach wielorodzinnych

Autor rozdziału: Maciej Drobczyk i PLGBC

Poniżej znajduje się fragment publikacji.
Pełny tekst dostępny w Poradniku dla zarządców nieruchomości

Fotowoltaika – podstawowe informacje

Instalacje fotowoltaiczne to urządzenia wytwarzające energię elektryczną z promieniowania słonecznego, wykorzystując zjawisko fotoelektryczne w materiałach półprzewodnikowych. Obecnie rozwój fotowoltaiki następuje bardzo dynamicznie, a słońce stanowi trzecie co do wielkości źródło energii odnawialnej na świecie. W ten sposób energia słoneczna może być wykorzystywana do zasilania niewielkich urządzeń przenośnych, domowych, oświetlenia, sygnalizacji drogowych, a także do ogrzewania pomieszczeń oraz podgrzewania wody w budynkach mieszkalnych.

Podstawowym elementem instalacji są ogniwa fotowoltaiczne, które, aby móc wytwarzać większą ilość energii, łączy się w moduły. W ogniwach zachodzi zjawisko fotowoltaiczne, dzięki któremu energia ze słońca zostaje przekształcona w prąd stały. Ogniwa są układami zbudowanymi z materiału półprzewodnikowego (najczęściej krzemu), który przewodzi ładunek elektryczny w wyniku działania czynników zewnętrznych m.in. w postaci temperatury lub promieniowania słonecznego. Ogniwo fotowoltaiczne  produkuje prąd, który dzięki wykorzystaniu przetworników prądu stałego na zmienny, może być wykorzystany w instalacjach elektrycznych w budynkach.

Instalacja fotowoltaiczna może pracować w dwóch układach:

• „On grid” – system przyłączenia instalacji fotowoltaicznej do sieci elektroenergetycznej, która pełni rolę magazynu energii. Podłączenie paneli fotowoltaicznych do sieci polega na doprowadzeniu okablowania zmiennoprądowego z falownika do rozdzielni niskiego napięcia o odpowiednich parametrach dla systemu elektroenergetycznego. Energia elektryczna wyprodukowana przez instalację w pierwszej kolejności zasila instalacje i urządzenia w budynku, a nadwyżka energii zostaje przekazana do sieci energetycznej. Przyłącze sieci elektroenergetycznej musi być wyposażone w licznik dwukierunkowy tzw. licznik energii oddanej i pobranej, aby umożliwić rozliczenie z siecią bilansu energii w określonym czasie.
  
• „Off grid” – instalacja fotowoltaiczna stanowi niezależną instalację elektryczną, nie przyłączoną do systemu elektroenergetycznego. Instalacja taka polega na podłączeniu instalacji fotowoltaicznej do akumulatora, który jest w stanie magazynować nadwyżki wyprodukowanej energii. Niewątpliwą zaletą tego systemu jest pełne uniezależnienie się od sieci dystrybucyjnej. Istotnym elementem jest inwerter sterujący pracą ogniw, zapewniający ich odpowiednią synchronizację oraz maksymalizowanie produkcji energii elektrycznej. Ma to niebagatelne znaczenie w sytuacji, gdy chcemy zasilić energią elektryczną obiekt znajdujący się w miejscu, gdzie nie ma dostępu do sieci lub jest on bardzo utrudniony. Energia czerpana z akumulatorów stanowi ogromną zaletę również, gdy zasilanie sieciowe charakteryzuje się częstymi awariami i przerwami w dostawach prądu.

Czynnikiem zachęcającym do zainwestowania w fotowoltaikę są różne formy państwowego wsparcia, jak np. dotacja dla prosumenta lokatorskiego. Dzięki niej można wyposażyć budynek mieszkalny w instalację do zasilania części wspólnych (korytarzy, wentylacji, garaży, oświetlenia zewnętrznego). Jednak należy pamiętać, że budynek, który otrzymuje dofinansowanie, powinien w głównej mierze służyć celom mieszkalnym. Moc instalacji nie może przekraczać mocy przyłączeniowej budynku, a wyprodukowana energia nie może być wykorzystywana do zasilania poszczególnych mieszkań, sklepów czy biur.

Najważniejsze aspekty planowania instalacji

Budynki wielorodzinne charakteryzuje zazwyczaj znaczna wysokość oraz płaski dach o ograniczonej powierzchni, na której nierzadko znajduje się dodatkowa infrastruktura. Wszystkie te elementy mają wpływ na to, jaki system będziemy mogli ostatecznie zainstalować i ile energii będzie on w stanie wyprodukować. Pamiętajmy również o wymogach bezpieczeństwa. W bliskim otoczeniu budynków wielorodzinnych znajdują się chodniki, place zabaw, parkingi i inna infrastruktura, z której korzysta wiele osób. W związku z tym musimy mieć pewność, że system znajdujący się na dachu nie stanowi zagrożenia dla osób przebywających w pobliżu budynku.

Zatem, aby planowana inwestycja w fotowoltaikę przyniosła oczekiwany zysk, należy wziąć pod uwagę następujące czynniki:

• Nośność dachu – obiekty starsze często nie posiadają takiej dokumentacji określającej jakie dodatkowe obciążenie może zostać zainstalowane na poszczególnych fragmentach dachu albo zawarte w niej wyliczeni nie spełniają aktualnych wymogów. W takim przypadku niezbędne jest wykonanie nowej ekspertyzy, która jasno określi, czy i jakie dodatkowe obciążenie możemy zainstalować. Ekspertyzę taką powinna wykonać osoba posiadająca stosowne uprawnienia (konstruktor).
  
• Kondycja dachu – stan techniczny dachu, a zwłaszcza jego hydroizolacji może być problemem, zwłaszcza w przypadku starszych budynków. Należy pamiętać, że planowany system fotowoltaiczny będzie pracować przez około 25 lat, dlatego nie powinno się instalować go na dachu, którego kondycja jest bardzo słaba, a warstwa hydroizolacji na tyle zużyta, że stanowi ryzyko pojawienia się przecieków.
  
• Zapotrzebowanie energetyczne – planowana instalacja fotowoltaiczna budynku powinna w jak największym stopniu zaspokoić nasze zapotrzebowanie energetyczne, zarówno pod względem mocy, ale również ilości dostarczanej energii. W określeniu naszego zapotrzebowania pomocny będzie 15-minutowy raport zużycia, który możemy uzyskać od naszego dostawcy energii. Na jego podstawie bardzo łatwo określimy, w jakich godzinach mieszkańcy naszego budynku zużywają najwięcej energii i ile faktycznie jej potrzebujemy.
  
• Dobór ułożenia paneli fotowoltaicznych – panele na dachu płaskim układamy lekko uniesione (pod kątem 10-15 stopni), zazwyczaj względem kierunków świata, najczęściej kierując je na południe lub wschód-zachód. Warto pamiętać, że ułożenie paneli ma spory wpływ na uzyski z instalacji. Moduły zorientowane na południe będą w stanie wyprodukować więcej energii niż ta sama liczba zorientowana w kierunku wschód-zachód. Przed montażem modułów wskazane jest wykonanie symulacji z planowanej instalacji, z uwzględnieniem kilku wariantów ułożenia modułu i porównanie wyników z aktualnym zapotrzebowaniem (profilem zużycia energii elektrycznej). Takie działanie pozwoli oszacować energii, będziemy mogli wykorzystać do zasilenia części wspólnych, a ile sprzedać z zyskiem. Dzięki temu możliwe będzie określenie ułożenia paneli optymalnego pod kątem uzysków.
  
• Dobór odpowiedniej konstrukcji montażowej – mocowanie mechaniczne, czyli inwazyjne, ma miejsce wszędzie tam, gdzie konstrukcja montażowa jest mechanicznie, czyli za pomocą kotw, wkrętów lub innego rodzaju łączników przytwierdzona do dachu lub konstrukcji nośnej. Z kolei mocowanie bezinwazyjne nie przerywa hydroizolacji dachu. Jego najpopularniejszym rodzajem jest system balastowy, który za pomocą odpowiednio wyliczonego balastu w sposób pewny stabilizuje konstrukcję. Alternatywą dla systemów balastowych jest rozwiązanie zgrzewane, pozwalające w bezpieczny sposób przytwierdzić konstrukcję nośną bezpośrednio do warstwy hydroizolacji, bez konieczności stosowania dodatkowego balastu.
  
• Analiza uzysków – mając wystarczającą wiedzę na temat nośności dachu, zapotrzebowania energetycznego w budynku i dostępnych możliwości ułożenia oraz montażu paneli PV, kolejnym krokiem jest wykonanie symulacji uzysków. Wykonując taką symulację jesteśmy w stanie potwierdzić pierwotnie przyjęte założenia co do instalacji i dokładnie określić, w jakim stopniu projekt fotowoltaiczny zaspokoi nasze zapotrzebowanie energetyczne oraz jaka część wyprodukowanej energii będzie musiała zostać oddana do sieci.
  
• Wymogi bezpieczeństwa – ważnym aspektem planowania jakiejkolwiek inwestycji jest pogłębiona analiza wszystkich ewentualnych zagrożeń. To ważne działanie pozwalające na minimalizację ryzyka niepowodzenia już na wczesnym etapie prac. Poza dość oczywistymi elementami, takimi jak stabilność umieszczania jakichkolwiek urządzeń na dachach czy stopień obciążenia konstrukcji dachu trzeba także przemyśleć strefy pożarowe, system odgromowy, trasy kablowe, układy zabezpieczeń elektrycznych czy przeciwpożarowych, a także lokalizację komponentów. Do tego dochodzą również kwestie bezpieczeństwa ludzi, a zatem odpowiednie zabezpieczenie przed upadkiem osób pracujących na dachu oraz uwzględnienie ekstremalnych warunków pogodowych, w tym zabezpieczenie przed zsuwającym się śniegiem i lodem czy silnymi wiatrami.
  
• Dokumentacja – zakres dokumentacji należy każdorazowo dostosować do wielkości i stopnia złożoności inwestycji oraz wymogów prawnych.
  
• Gwarancja i serwis – zwyczajowo większość używanych na rynku komponentów PV ma gwarancję producenta, choć jej zakres i związany z tym czas ochrony może różnić się w zależności od konkretnego produktu. Wybierając dostawców warto decydować się na takich, którzy oferują lokalny serwis i podlegają pod prawodawstwo unijne. Pamiętajmy też, że producenci modułów, falowników i innych komponentów zazwyczaj nie wymagają dodatkowych przeglądów. Jednak warto je robić np. w ramach umowy serwisowej na przegląd całej instalacji PV.