Elektrownia fotowoltaiczna – co to jest i czy się opłaca?

LMVGroup

4 czerwca, 2024 0 Comment

Coraz więcej z nas decyduje się na montaż instalacji fotowoltaicznej. Jest to inwestycja, której moc ma w pewnym zakresie zaspokoić potrzeby pojedynczego gospodarstwa domowego. Farma fotowoltaiczna, zwana też elektrownią, to znacznie bardziej złożona instalacja, choć prawdę mówiąc, ogólna zasada jej funkcjonowania jest bardzo podobna.

Co to jest elektrownia fotowoltaiczna?

Energia fotowoltaiczna to jeden z przykładów tzw. zielonej energii, którą system fotowoltaiczny pobiera z promieni światła słonecznego. Gdy strumień fotonów pada na specjalnie zaprojektowany panel, wymusza w nim stały ruch elektronów. Jest to bardzo istotne ze względu na fakt, że w domu korzystamy przecież z napięcia zmiennego. Tak, elektrownia fotowoltaiczna produkuje prąd stały, ale na tym jej zadanie się nie kończy. Jest to zatem rodzaj infrastruktury energetycznej, który można nazwać alternatywnym źródłem energii odnawialnej.

Elektrownia fotowoltaiczna może być wykorzystywana jako dodatkowe źródło energii, zapasowe źródło zasilania, a także jako przydomowa elektrownia fotowoltaiczna, która będzie wytwarzać energię na potrzeby lokalnych mieszkańców.

Elektrownie słoneczne w praktyce, czyli jak działa elektrownia fotowoltaiczna?

Elektrownia fotowoltaiczna wykorzystywana w krajowym systemie energetycznej działa podobnie, jak instalacja FPV. Różnica polega na tym, że prywatna elektrownia fotowoltaiczna ma znacznie większą moc, a jej energia może być wykorzystywana m.in. przez:

• zakłady przemysłowe,
• osiedla,
• prywatnych inwestorów,
• krajowy system energetyczny.

Jak powstaje energia fotowoltaiczna? Mechanizm jej wytwarzania jest bardzo prosty. Światło słoneczne pada bezpośrednio na krzemową płytę półprzewodnikową. Fotony wybijają z jej atomów elektrony, których stały ruch jest niczym innym, jak prądem elektrycznym. Duża moc elektrowni fotowoltaicznej jest efektem skalowalności. Im więcej modułów wchodzi w skład instalacji fotowoltaicznej, tym większą moc możemy z niej uzyskać.

System fotowoltaiczny składa się z kilku elementów:

• Modułów półprzewodnikowych połączonych ze sobą w sposób szeregowy i równoległy. Moc każdego z nich to kilkanaście wat.
• Przewodów łączących poszczególne moduły.
• Inwertera, który jest tak naprawdę sercem całej instalacji.
• Systemów sterowania (np. położeniem modułów fotowoltaicznych).
• Ewentualnego układu magazynującego energię w postaci akumulatorów.
• Systemy zabezpieczające.

Jak działa standardowa farma fotowoltaiczna w Polsce i na świecie? Prąd wytwarzany przez układy modułów fotowoltaicznych dużej mocy ma przebieg stały. Jego konwersja do napięcia zmiennego odbywa się poprzez falownik, który jest częścią inwertera. Budowa farmy fotowoltaicznej w Polsce uwzględnia również obecność systemów bezpieczeństwa. W przypadku zaniku napięcia w sieci odłączają one automatycznie farmę od reszty krajowej infrastruktury. Dzięki temu moc instalacji fotowoltaicznej nie jest przekazywana na ogólnodostępną sieć, w związku z czym nie występuje ryzyko porażenia prądem w trakcie wykonywania napraw.

Jakie są główne rodzaje elektrowni fotowoltaicznych?

Moc elektrowni wynosi dokładnie tyle, ile prądu są w stanie wytworzyć zainstalowane panele fotowoltaiczne. Dzielimy je, uwzględniając wydajność elektrowni.

1. Mikroinstalacja – to najmniejsza farma słoneczna, która zaspokaja potrzeby maksymalnie kilkunastu gospodarstw domowych. Jej maksymalna moc wynosi 50 kW.
2. Mała elektrownia fotowoltaiczna – to instalacja, która zaspokaja potrzeby np. dzielnic, małych miejscowości, a także dużych zakładów przemysłowych. Jej moc oscyluje w granicach od 40 kW do 500 kW.
3. Duża elektrownia fotowoltaiczna – to potężne źródło energii, w którym zainstalowanie panele fotowoltaiczne mogą wytworzyć powyżej 500 kW mocy użytkowej.

Warto pamiętać, że wytwarzanie energii elektrycznej w farmach słonecznych jest procesem stałym, co – biorąc pod uwagę specyfikę tego źródła energii – jest dość zaskakujące. Wahania jej produkcji w stosunku rok do roku, nie są na ogół wyższe niż 10%. Jest to zasługą samych paneli, które przetwarzają również rozproszone światło.

Czy budowa elektrowni fotowoltaicznej się opłaca?

Czy prywatna elektrownia słoneczna się opłaca? Trzeba przyznać, że tysiące paneli fotowoltaicznych generuje potężny koszt początkowy. Szacuje się, że zwrot inwestycji można w tym przypadku uzyskać już po około 10 latach. Warto jednocześnie podkreślić, że cykl życia pojedynczej elektrowni wynosi około 25 lat. Oczywiście budowa większej instalacji fotowoltaicznej będzie generować wyższe koszty, ale też przełoży się na szybsze zyski.

Szacuje się, że koszt budowy typowej elektrowni to około 2 500 000 złotych. Do tej kwoty należy doliczyć:

• cenę działki,
• wynagrodzenie, jakie otrzymają instalatorzy PV,
• koszty przyłącza średniego napięcia (około 200 złotych za metr bieżący),
• koszt projektu – około 50 000 złotych,
• koszt budowy słupa przyłączeniowego – około 50 000 złotych.

Czy taka inwestycja może się opłacić? Tak, ponieważ w jej przypadku otrzymujemy wyłącznie darmową energię. Oczywiście musimy liczyć się z koniecznością ponoszenia kosztów serwisowych, jakie generuje własna elektrownia, ale i tak jest to koszt marginalny, jeśli weźmiemy pod uwagę przychody.

Pamiętajmy też, że na opłacalność inwestycji wpływ ma wydajność modułów. Panele fotowoltaiczne powinny być wykonane w technologii monokrystalicznej. Dzięki nim produkcja energii elektrycznej jest efektywniejsza, gdyż ogniwa te mają znacznie wyższą sprawność (podobnie zresztą jak moc jednostkową).

Sposoby finansowania elektrowni fotowoltaicznej

Budowa większej instalacji fotowoltaicznej wiąże się naturalnie z dużymi kosztami. Skąd zatem zdobyć środki niezbędne do jej postawienia? Inwestor może skorzystać ze środków w ramach programów unijnych (zarówno na szczeblu gminnym, jak i wojewódzkim), subwencji budżetowych, a także – co również często ma miejsce – środków własnych.

W Polsce prywatna elektrownia może powstać również z udziałem lokalnego przemysłu. Dzięki temu moc instalacji fotowoltaicznej może być znacznie wyższa. Oczywiście wsparcie ze strony zewnętrznych inwestorów przełoży się również na niższe koszty energii elektrycznej dla nich samych – jest to zatem obopólna korzyść, na której zyskują wszyscy. Elektrownie fotowoltaiczne mogą zostać wykorzystane również jako magazyn energii. Wtedy z takiej inwestycji korzysta każdy – miasto, inwestor, prywatne firmy itd.

Etapy procesu inwestycyjnego w elektrownię fotowoltaiczną – krok po kroku

1. Audyt oraz wybór działki. Żeby własna elektrownia fotowoltaiczna przyniosła określone zyski, konieczny jest wybór odpowiedniej działki i dokonanie jej audytu. W tym celu należy przeanalizować, czy dana lokalizacja jest odpowiednio nasłoneczniona, a także jakie warunki zagospodarowania przestrzennego są dla niej ujęte. Koszty audytu są z reguły bardzo niskie i są równowartością około promila kosztów poniesionych na całą inwestycję.
2. Definiowanie projektu koncepcyjnego. Na tym etapie inwestycji analizuje się warunki przyłączenia paneli fotowoltaicznych, sposób ich rozmieszczenia, trasy, po których biegnąć będą przewody, a także miejsca, w których umieści się stacje transformatorowe. Dla danej inwestycji ocenia się również koszty energii, a także szacuje, ile dany obiekt może jej wytworzyć w przedziale tygodnia, miesiąca oraz roku.
3. Przygotowanie projektu i otrzymanie zgody na budowę. To bardzo ważny etap, który podlega weryfikacji ze strony urzędu tożsamego dla danej lokalizacji. Po otrzymaniu zgody, inwestor może przystąpić do budowy elektrowni fotowoltaicznej, korzystając z przygotowanych wcześniej źródeł finansowania.
4. Aukcje OZE i koncesja Urzędu Regulacji Energetyki – to bardzo ważny etap. Wygrana aukcji pozwala uzyskać środki na wsparcie działalności w zakresie wytwarzania zielonej energii. Podmioty, które chcą świadczyć usługi w ramach energetyki słonecznej, muszą również uzyskać koncesję URE. Po wygraniu aukcji podmiot ma 24 miesiące na rozpoczęcie wytwarzania energii. W międzyczasie należy również uzyskać wspomnianą koncesję.

Jak widać, prywatna elektrownia w Polsce może działać i co najważniejsze – może przynosić określone dochody. Jest tak między innymi dlatego, że energia staje się coraz droższa, a jej deficyt coraz bardziej dokuczliwy.