Fotowoltaika off-grid – co to jest, czy się opłaca, czy musi być podłączona do sieci?

Na wielu dachach domów w Polsce można zobaczyć panele fotowoltaiczne, dzięki którym samodzielnie produkuje się energię elektryczną. Do tej pory dominowała instalacja on-grid. Alternatywą jest fotowoltaika off-grid. Dowiedz się więcej na jej temat!

Odnawialne Źródła Energii (OZE) mają coraz większe znaczenie. Na koniec 2021 roku stanowiły 38% całej zainstalowanej mocy, a do 2030 roku mają osiągnąć poziom 40% całej energii wyprodukowanej na świecie. Najpopularniejsze jest wykorzystanie energii słonecznej. Całkowita moc elektrowni PV zwiększyła się w skali globalnej z 104 312 MW w 2012 roku do 849 473 MW w 2021. W Polsce tylko w lutym 2022 roku przybyło 45 tys. nowych instalacji OZE. Coraz większym zainteresowaniem zaczyna cieszyć się fotowoltaika off-grid, ponieważ na magazyny energii można pozyskać dotację z nowej edycji programu Mój Prąd. Dowiedz się więcej o tym typie instalacji.

Co oznacza instalacja off-grid?

System fotowoltaiczny off-grid nazywany jest również wyspowym. Charakteryzuje się tym, że jest całkowicie niezależny od publicznej sieci energetycznej i jest samowystarczalny. Fotowoltaika off-grid produkuje w założeniu tyle energii elektrycznej, że jest w stanie zaspokoić całkowicie potrzeby gospodarstwa domowego. Oczywiście w niektórych porach roku panele słoneczne generują więcej prądu, w innych – mniej. Dlatego właśnie konieczne jest magazynowanie nadwyżki energii, żeby potem ją wykorzystać w czasie mniejszego nasłonecznienia. Służy do tego system akumulatorów, o czym jeszcze dokładniej napiszemy w dalszej części tego artykułu.

Czym różni się instalacja fotowoltaiczna on-grid od off-grid?

Wcześniej przedstawiona charakterystyka instalacji off-grid już po części przywołała największą różnicę między on-grid i off-grid. Chodzi mianowicie o kwestię podłączenia instalacji fotowoltaicznej do sieci. System on-grid jest podłączony do sieci energetycznej i jest przystosowany do magazynowania energii w sieci (oddawane są nadwyżki do zakładu energetycznego, które potem się odbiera). W off-grid nie ma przesyłania energii do sieci. Zestaw fotowoltaiczny off-grid to zarazem produkcja energii, jak i jej magazynowanie bez sieci elektrycznej.

Fotowoltaika off-grid – zalety i wady

Instalacje on-grid i off-grid mają zalety i wady. Trzeba jednak wyważyć plusy i minusy każdego z tych rozwiązań. Bez wątpienia zalety takich systemów przewyższają wady. W przypadku produkcji energii elektrycznej tylko na własne potrzeby prosument musi dobrać tak moc instalacji, żeby wyprodukowany prąd stały, który potem przez falownik zamieniany jest na prąd przemienny, wystarczył do zasilania wszystkich użytkowanych urządzeń. Do tego konieczne jest generowanie nadwyżki prądu, która zasili akumulatory.

Fotowoltaika off-grid okiem eksperta

– Fotowoltaika off-grid to możliwość przynajmniej częściowego uniezależnienia się od sieci energetycznej. Oprócz tego, że redukuje się koszty, to jeszcze jest szansa, żeby dysponować zapasem własnej energii w przypadku awarii sieci energetycznej i w ten sposób uniknąć przerw w zasilaniu urządzeń elektrycznych. Instalacja off-grid to możliwość doprowadzenia prądu tam, gdzie trudno podłączyć sieć energetyczną – mówi Marcel Janczak, dyrektor ds. Technologii i Rozwoju z firmy Da Vinci Green Energy. – Jeśli chcielibyśmy szukać wad fotowoltaiki bez podłączenia do sieci, to oczywiście trzeba wspomnieć o konieczności zakupu akumulatorów do magazynowania energii, co nieco zwiększa koszty inwestycji. Akumulatory trzeba też wymieniać co kilka lat. Do tego najlepiej łączyć instalacje off-gridd z on-grid, co daje największą efektywność i bezpieczeństwo energetyczne – podkreśla Pan Marcel.

Magazynowanie energii w systemie off-grid

Fotowoltaika off-grid jest bardzo podobna do wersji on grid. Są więc panele solarne (fotowoltaiczne) i falownik, który zmienia prąd na przemienny o napięciu 230 V, którym zasilany jest odbiornik elektryczny w domu (np. telewizor). Największa różnica dotyczy konieczności magazynowania energii. Magazyn energii to po prostu akumulator o odpowiedniej pojemności. Zbędna ilość energii (nadwyżka) jest przekazywana do magazynu energii, czyli odbywa się proces ładowania akumulatorów. Do fotowoltaiki można użyć kilku rodzajów akumulatorów. Przeważnie to akumulatory litowo-jonowe, które zapewniają dużą liczbę cykli ładowań i rozładowań. Inny rodzaj to akumulatory kwasowo-ołowiowe, ale ich żywotność jest krótsza, ponadto całkowite rozładowanie może je uszkodzić.

Akumulator do instalacji fotowoltaicznej off-grid – jakie formalności?

Akumulatory do instalacji off-grid to duże magazyny energii, zatem warto zapytać, czy z ich instalacją wiążą się jakieś formalności. Przede wszystkim trzeba przypomnieć, że dzięki tzw. ustawie licznikowej, która weszła w życie 5 listopada 2021 roku, zniknęły bariery w tworzeniu przydomowych magazynów energii. Zgodnie z rozporządzeniem Ministra Klimatu i Środowiska do wspomnianej ustawy nie trzeba już wpisywać magazynów energii do rejestru, jeśli nie przekraczają 50 kW. To wszystko oznacza, że nie trzeba wcale wypełniać skomplikowanych formularzy i składać wielu dokumentów, żeby zapewnić sobie samowystarczalność energetyczną.

Jak dobrać magazyn energii?

Aby fotowoltaika off-grid była efektywna, konieczne jest dobranie odpowiedniej pojemności akumulatorów. Wielkość potrzebnego magazynu energii zależy od wielkości rodziny i zapotrzebowania na energię elektryczną. Oto przykładowe pojemności:

• w przypadku 2-osobowej rodziny (dwoje dorosłych) i rocznego zapotrzebowania na energię elektryczną 3000 kWh wystarczy akumulator 4–8 kWh;
• w przypadku 4-osobowej rodziny (dwoje dorosłych, dwoje dzieci) i rocznego zapotrzebowania na energię elektryczną 4000 kWh wystarczy akumulator 5–10 kWh;
• w przypadku 4-osobowej rodziny (dwoje dorosłych, dwoje dzieci) oraz ładowania samochodu elektrycznego i rocznego zapotrzebowania na energię elektryczną 9000 kWh wystarczy akumulator 40 kWh.

To oczywiście szacunki. Wyliczeniem dokładnej pojemności akumulatora powinien zająć się projektant instalacji lub inny ekspert firmy montażowej.

Inwerter off-grid – serce systemu

Sercem instalacji fotowoltaicznej jest inwerter nazywany również falownikiem (w przypadku off-grid to falownik wyspowy). Dlaczego jest potrzebny? Aby to zrozumieć, trzeba wyjaśnić, że urządzenia elektroniczne w domu zasilane z gniazdka potrzebują prądu przemiennego o napięciu 230 V i częstotliwości 50 Hz. Takiej energii elektrycznej nie otrzymasz z ogniw fotowoltaicznych. W przypadku prądu z sieci – tak. Moduły PV produkują prąd stały, który inwerter musi zamienić na prąd przemienny. Dodatkowo falownik wyspowy ma możliwość ładowania akumulatora (magazynu energii) z nadwyżki energii elektrycznej.

Przetwornica napięcia

Warto dodać, że korzystanie z energii zgromadzonej w akumulatorze wymaga zastosowania przetwornicy napięcia. Zamienia ona napięcie stałe z magazynu energii na napięcie przemienne. Należy wybierać przetwornicę, która ma na wyjściu napięcie w kształcie czystego sinusa, co umożliwi podłączenie wszystkich urządzeń elektrycznych.

Instalacja hybrydowa – czym jest?

Należy dodać na koniec, że instalacja fotowoltaiczna off-grid może być łączona systemem on-grid. Wtedy otrzymuje się instalację hybrydową. W jej przypadku jest możliwa zarówno współpraca z siecią energetyczną, jak i ładowanie akumulatora. To najwyższy poziom bezpieczeństwa energetycznego. W przypadku awarii sieci, prąd jest pobierany z akumulatorów. To wymaga jednak zamontowania specjalnego falownika i zabezpieczenia zapobiegającego popłynięciu prądu z akumulatora do sieci.

Fotowoltaika off-grid jest najczęściej spotykana w domkach letniskowych, na działkach, a nawet na jachtach. Taka instalacja sprawdzi się jednak również w domu zamieszkałym przez cały rok, a szczególnie w wersji hybrydowej. System off-grid zapewnia pełną niezależność od dostawcy prądu. Warto o tym pamiętać, tym bardziej że magazyny energii są coraz bardziej wydajne.