Fotowoltaika bez podłączenia do sieci

Jak funkcjonuje instalacja fotowoltaiczna?

Aby dobrze zrozumieć, czym jest fotowoltaika bez podłączenia do sieci, omówmy najpierw sposób działania instalacji PV. Instalacja fotowoltaiczna funkcjonuje, generując energię elektryczną z promieniowania słonecznego za pomocą paneli fotowoltaicznych. Te, wykonane z fotowoltaicznych ogniw krzemowych lub innych materiałów półprzewodnikowych, konwertują światło słoneczne na prąd stały.

 

Schemat pracy każdego systemu tego typu jest prosty – panele fotowoltaiczne przekształcają energię słoneczną na prąd stały, a następnie inwerter (falownik) konwertuje ten prąd na prąd zmienny, wykorzystywany do zasilania urządzeń domowych. Nadwyżki wyprodukowanej energii są z kolei przesyłane do sieci dostawcy energii, z którym dom jest połączony. Taki system nosi miano on-grid.

 

Fotowoltaika podłączona do sieci – na czym polega system on-grid?

Instalacja fotowoltaiczna on-grid to system generowania energii elektrycznej z wykorzystaniem paneli fotowoltaicznych, który jest podłączony do publicznej sieci energetycznej.

 

System tego rodzaju umożliwia przesyłanie nadmiaru wyprodukowanej energii do sieci, gdzie jest ona wykorzystywana przez innych użytkowników. Nadwyżki trafiają z powrotem do sieci za pośrednictwem licznika dwukierunkowego. W momencie, gdy produkcja energii przez panele słoneczne przekracza zapotrzebowanie, nadwyżka jest zwracana do sieci, co pozwala na zmniejszenie zużycia energii z tradycyjnych źródeł.

 

Instalacje on-grid są popularne z uwagi na możliwość wykorzystania infrastruktury istniejącej sieci energetycznej i potencjał oszczędności na rachunkach za energię elektryczną – zwłaszcza w przypadku wykorzystania zachęt finansowych (dofinansowań) dla producentów energii odnawialnej.

 

Słabością systemów on-grid w fotowoltaice jest ich zależność od sieci energetycznej. W przypadku awarii sieci i przerw w dostawie prądu system przestaje dostarczać energię do gospodarstwa. Takie systemy mogą być też mniej efektywne w odległych lokalizacjach, gdzie infrastruktura sieciowa jest słabo rozwinięta lub niestabilna. W takich sytuacjach alternatywą może być system off-grid, czyli fotowoltaika bez podłączenia do sieci.

 

Czy fotowoltaika zawsze wymaga podłączenia do sieci?

Pierwotnie panele fotowoltaiczne były instalowane w sieciach energetycznych, pozwalając na przesyłanie nadmiaru wyprodukowanej energii do sieci. Wiąże się to z systemem net-meteringu, który umożliwia właścicielowi fotowoltaiki oddawanie energii elektrycznej do sieci energetycznej i magazynowanie jej tam do czasu, kiedy zajdzie potrzeba odebrania z sieci (w momencie, kiedy produkcja energii z paneli jest mniejsza niż zapotrzebowanie).

 

Dostępne obecnie technologie pozwalają jednak również na korzystanie z energii słonecznej w ramach fotowoltaiki bez podłączenia do sieci. Nie istnieją techniczne przeszkody, które uniemożliwiałyby produkowanie energii elektrycznej bez jej oddawania do sieci. Są to tak zwane systemy off-grid, czyli poza siecią, które cieszą się rosnącym zainteresowaniem wśród inwestorów, którzy szukają pełnej niezależności energetycznej lub zamieszkują miejsca z ograniczonym dostępem do sieci energetycznej.

 

Fotowoltaika bez podłączenia do sieci (off-grid) – co to jest?

Instalacja off-grid, czyli fotowoltaika bez oddawania do sieci nadwyżek energii, stanowi innowacyjne podejście do wykorzystania energii słonecznej. Gwarantuje ono użytkownikom niezależność energetyczną poza tradycyjnymi sieciami energetycznymi. Jak działa fotowoltaika bez podłączenia do sieci? W przeciwieństwie do tradycyjnych systemów on-grid, w których nadmiar energii jest przesyłany do sieci, systemy off-grid magazynują energię w bateriach.

 

Podobnie jak w systemach on-grid, podstawowym elementem instalacji off-grid są panele fotowoltaiczne, które konwertują energię słoneczną na energię elektryczną. Wyprodukowana i przekształcona energia jest następnie przekazywana do regulatora ładowania, który kontroluje przepływ energii do baterii, aby zapobiec ich przeładowaniu lub nadmiernemu rozładowaniu. Kluczowym urządzeniem w fotowoltaice bez podłączenia do sieci są baterie przechowujące energię do czasu, kiedy będzie ona znów potrzebna (np. w nocy, przy niekorzystnych warunkach pogodowych czy w razie awarii).

 

Pomimo pewnych wyzwań, a zwłaszcza kosztów początkowych inwestycji, instalacja off-grid w fotowoltaice oferuje szereg korzyści, w tym większą elastyczność w zarządzaniu energią.

 

System off-grid – schemat działania fotowoltaiki bez podłączenia do sieci

 

Sposób działania systemu produkcji energii elektrycznej poza siecią można opisać w kilku krokach:

 

1. Światło słoneczne pada na panele fotowoltaiczne.

2. Panele generują prąd stały z energii słonecznej.

2. Wyprodukowany prąd trafia do inwertera (falownika) wyspowego.

4. Falownik przekształca prąd stały na prąd przemienny i rozprowadza go do odpowiednich urządzeń za pomocą menadżera urządzeń.

5. Prąd jest dostarczany do urządzeń użytku stałego i do magazynów energii, jeśli te nie są w pełni naładowane.

 

Co istotne, system off-grid nie wyprodukuje więcej nadmiarowej energii, niż jest w stanie zmagazynować w magazynach energii. Przy codziennym użytkowaniu jesteśmy w stanie wykorzystać zaledwie około 20-30% prądu wytworzonego przez panele PV. Reszta stanowi nadwyżkę, którą instalacja typu off-grid magazynuje do czasu, kiedy energia będzie ponownie niezbędna.

 

W sytuacji, kiedy magazyny są naładowane w pełni i żaden sprzęt nie jest podłączony do gniazdek elektrycznych, produkcja prądu zostaje automatycznie wstrzymana. Dzięki temu nie zachodzi ryzyko, że instalacja fotowoltaiczna wyprodukuje nadmiar energii, który nie może być zmagazynowany.

 

Własny prąd bez podłączenia do sieci – off-grid jaki sposób na zwiększenie niezależności energetycznej

Wraz z niesłabnącym zainteresowaniem odnawialnymi źródłami energii, a zwłaszcza instalacjami fotowoltaicznymi, na znaczeniu zyskuje fotowoltaika bez podłączenia do sieci. Systemy off-grid to atrakcyjna opcja zwłaszcza dla inwestorów poszukujących niezależności energetycznej.

 

Jedną z najważniejszych zalet fotowoltaiki bez oddawania do sieci nadwyżek energii jest brak zależności od lokalnej sieci energetycznej oraz minimalizacja do zera podatności na przerwy w dostawach energii.

 

Za sprawą wykorzystania energii słonecznej do produkcji i przechowywania elektryczności, użytkownicy fotowoltaiki bez podłączenia do sieci mogą cieszyć się stabilnym źródłem energii, niezależnie od warunków zewnętrznych czy przestojów w dostawach prądu. To sprawia, że fotowoltaika off-grid staje się ekonomicznie opłacalną alternatywą i sposobem na zapewnienie sobie samowystarczalności energetycznej.

 

Korzyści systemu off-grid – panele fotowoltaiczne bez podłączenia do sieci

Energia słoneczna, będąca podstawą fotowoltaiki off-grid, jest odnawialnym źródłem energii. Jej wykorzystanie przyczynia się do redukcji emisji gazów cieplarnianych i zmniejszenia negatywnego wpływu na środowisko naturalne.

 

Możliwość skalowania systemu w zależności od zużycia energii oraz dodawania dodatkowych paneli słonecznych lub baterii sprawia, że użytkownicy systemów off-grid mają większą kontrolę nad źródłem energii w swoim domu. Brak rachunków za prąd oraz możliwość korzystania z darmowej energii słonecznej – niezależnie od rozliczeń z siecią – przekłada się na realne oszczędności. Mimo początkowych kosztów inwestycji w zakup i instalację systemu off-grid ich użytkownicy mogą liczyć na długoterminowe korzyści finansowe i szybszy zwrot przedsięwzięcia.

 

Instalacja systemu fotowoltaicznego off-grid może również zwiększyć wartość nieruchomości. Domy wyposażone w tego typu rozwiązania są cenione przez rosnącą grupę inwestorów.

 

Panele fotowoltaiczne bez podłączenia do sieci w kontekście net-billingu

Przejście z net-metering na net-billing w kwietniu 2022 r. wpłynęło na atrakcyjność systemów off-grid. W przypadku net-meteringu właściciele instalacji fotowoltaicznych mieli prawo do nieodpłatnego odebrania energii z sieci w okresach zwiększonego zapotrzebowania (zgodnie z ustalonymi limitami).

 

W obowiązującym obecnie net-billingu nadwyżka energii jest sprzedawana operatorowi po cenach hurtowych, a konsumenci kupują energię (gdy instalacja nie pokrywa zapotrzebowania) po wyższych cenach detalicznych, co może zmniejszać opłacalność tego modelu.

 

W efekcie systemy off-grid zyskują na popularności, ponieważ minimalizują negatywne skutki net-billingu – nie tylko zapewniają pełną niezależność energetyczną, ale też zabezpieczają przed zmieniającymi się warunkami narzucanymi przez operatorów sieci.

 

Gdzie sprawdza się fotowoltaika bez podłączenia do sieci?

Fotowoltaika off-grid najlepiej sprawdza się w tych miejscach, gdzie dostęp do tradycyjnych sieci energetycznych jest ograniczony lub nieopłacalny. Chodzi tu przede wszystkim o odległe obszary wiejskie, w których fotowoltaika bez podłączenia do sieci może okazać się jedynym dostępnym technicznie i kosztowo rozwiązaniem. Tam, gdzie brak jest infrastruktury energetycznej, fotowoltaika off-grid umożliwia mieszkańcom domów na zapewnienie sobie niezależności energetycznej.

 

Fotowoltaika off-grid jest doskonałym rozwiązaniem również dla budynków letniskowych, domków na campingach czy gospodarstw agroturystycznych, które często zlokalizowane są w miejscach oddalonych od głównych linii energetycznych. Dzięki fotowoltaice bez podłączenia do sieci miejsca te mogą zapewnić sobie i swoim gościom stabilne źródło energii elektrycznej.

 

Fotowoltaika na działce bez prądu – rozwiązaniem system off-grid

Fotowoltaika na działce bez prądu (bez dostępu do tradycyjnej sieci energetycznej) staje się coraz powszechniej stosowanym rozwiązaniem dla osób poszukujących niezależności energetycznej. Fotowoltaika off-grid umożliwia w takich warunkach zasilanie budynków bez konieczności polegania na zewnętrznych dostawach energii.

 

Dzięki panelom słonecznym i magazynom energii, takim jak baterie, użytkownicy systemu PV mogą produkować i przechowywać własną energię elektryczną, korzystając z darmowego i odnawialnego źródła – promieniowania słonecznego. Jest to szczególnie atrakcyjne rozwiązanie dla osób poszukujących zrównoważonych i ekologicznych alternatyw dla tradycyjnych systemów energetycznych.

 

Magazyn energii – kluczowy element fotowoltaiki bez podłączenia do sieci

Magazyn energii fotowoltaicznej jest kluczowym elementem instalacji off-grid, który umożliwia przechowywanie nadmiaru wyprodukowanej energii słonecznej do użytku w późniejszym czasie – w przypadku przerw w dostawie prądu lub gdy nie ma dostatecznej ilości światła słonecznego do produkcji energii.

 

Powszechnie stosowanym rozwiązaniem są akumulatory, które gromadzą energię elektryczną w postaci prądu stałego, umożliwiając użytkownikom korzystanie w porze nocnej lub przy niesprzyjających warunkach pogodowych (np. w pochmurne dni).

 

Konieczne dla zapewnienia efektywnej pracy systemu off-grid są wybór odpowiedniego rodzaju baterii i właściwej jej pojemności, co będzie miało decydujący wpływ na zdolność do przechowywania energii. Oprócz tego ważne jest również monitorowanie stanu naładowania baterii oraz ich cykli ładowania i rozładowania, aby zapewnić ich optymalne działanie i maksymalną wydajność.

 

Instalacja off grid wyposażona w akumulator powinna być dostosowana indywidualnie do zapotrzebowania na prąd w danym budynku. Warto skorzystać z usług profesjonalnych firm, które dokładnie oblicza potrzebną ilość energii do zapewnienia prawidłowego funkcjonowania domu niepodłączonego do sieci.

 

Inwerter wyspowy off-grid – przekształcanie energii i ładowanie magazynów

Niezbędnym komponentem fotowoltaiki off-grid jest też odpowiedni inwerter (falownik). Jest to urządzenie, które konwertuje prąd stały wyprodukowany przez panele fotowoltaiczne na prąd przemienny, czyli taki, który dostępny jest w gniazdkach elektrycznych.

 

Na rynku dostępne są dwa główne rodzaje inwerterów:

 

• wyspowy – stosowany przy instalacjach off grid.
• sieciowy – instalowany w przypadku, gdy fotowoltaika jest podłączona do sieci elektroenergetycznej.

 

Falownik off-grid nie przesyła wyprodukowanej energii do sieci – zamiast tego przekształca ją na prąd przemienny, który jest bezpośrednio dostarczany do gniazdek. Jego funkcją jest również ładowanie magazynów energii, które są częścią instalacji off-grid.

 

Inwerter wyspowy (autonomiczny) powinien być dobrany tak, aby jak największa ilość wyprodukowanej przez moduły fotowoltaiczne energii została przekształcona na prąd przemienny, co zapewni wydajność systemu i pozwoli uniknąć strat.

 

Podczas projektowania instalacji off-grid należy wziąć pod uwagę przede wszystkim

sumaryczną moc urządzeń elektrycznych w danym gospodarstwie. Ważny jest też czas pracy tych urządzeń, w tym zakładany czas pracy na magazynach energii. Na podstawie tych danych projektanci instalacji dobierają liczbę i pojemność magazynów energii oraz moc inwertera wyspowego.

 

Fotowoltaika bez oddawania do sieci nadwyżek energii – wyzwania systemów off-grid

Choć systemy off-grid oferują wiele korzyści, istnieją również pewne ich ograniczenia, które warto wziąć pod uwagę decydując się na tego typu rozwiązanie. Przeszkodą może być przede wszystkim wysoki początkowy koszt inwestycji. Instalacja paneli słonecznych, falownika, baterii do magazynowania energii oraz niezbędnych regulatorów może być znaczącym obciążeniem finansowym dla osób zainteresowanych takim systemem.

 

W odróżnieniu od systemów on-grid, które mają dostęp do rezerw energii w sieci, wydajność systemów off-grid może być niezadowalająca w przypadku długotrwałych okresów niepogody lub małej ilości dostępnej energii słonecznej. Brak zapasów energii elektrycznej może prowadzić do konieczności oszczędzania prądu. Systemy off-grid są również ograniczone przez pojemność swoich baterii. Brak możliwości przechowywania nadmiaru energii może zmniejszyć elastyczność użytkowników w korzystaniu z energii elektrycznej w dowolnym momencie.

 

Wadą systemu off-grid może być też eksploatacja magazynów energii - konieczne jest ich regularne wymienianie co kilka lat, ponieważ żywotność wynosząca 10 tysięcy cykli ładowania wystarcza na okres maksymalnie od 8 do 10 lat. Magazyny energii muszą być dodatkowo stale rozładowywane i ładowane do odpowiedniego poziomu, ponieważ głębokie rozładowanie lub nadmiarowy poziom naładowania skracają żywotność i obniżają wydajność baterii. Warto także monitorować stan automatyki odpowiedzialnej za uruchamianie i wyłączanie instalacji, aby uniknąć marnotrawienia energii oraz nadmiernego zużycia ogniw w przypadku niskiego zużycia prądu lub naładowanych akumulatorach. Wyzwaniem w przypadku fotowoltaiki bez podłączenia do sieci może być też samodzielne zarządzanie energią.

 

Systemy off-grid, podobnie jak te on-grid, wymagają regularnej konserwacji i utrzymania, aby zapewnić ich prawidłowe działanie. W przypadku paneli fotowoltaicznych bez odbioru prądu konieczne jest też regularne kontrolowanie, a w razie potrzeby wymienianie, baterii magazynujących energię.

 

W miarę dalszego rozwoju technologii i postępującego wzrostu świadomości ekologicznej można spodziewać się, że wady te będą stopniowo minimalizowane, sprawiając, że fotowoltaika off-grid stanie się jeszcze bardziej atrakcyjną opcją.

 

A może instalacja hybrydowa on-grid/off-grid?

Na całym świecie magazyny energii zyskują na popularności również w systemach fotowoltaicznych on-grid. Są to tzw. rozwiązania hybrydowe, które łączą zalety zarówno systemów on-grid, jak i off-grid. Umożliwiają one konsumentowi jednoczesne korzystanie z energii dostarczanej przez zewnętrznego dostawcę, jak i zachowanie pewnej niezależności energetycznej.

 

W razie przerw w dostawie energii od operatora hybrydowa instalacja jest w stanie samodzielnie funkcjonować dzięki zgromadzonej energii w akumulatorach, dostarczając prąd na własne potrzeby.

 

Wiele czynników determinuje, czy fotowoltaika off-grid, instalacja on-grid lub hybrydowa będzie lepszym rozwiązaniem dla indywidualnych potrzeb inwestora. Przed podjęciem decyzji konieczne jest przeprowadzenie dokładnej oceny energetycznej, aby określić, która opcja sprawdzi się przy danym przedsięwzięciu.

 

Fotowoltaika bez podłączenia do sieci – cena magazynu energii do systemu off-grid

Magazynowanie energii w akumulatorach to coraz częstszy wybór właścicieli instalacji fotowoltaicznych. Poza panelami i falownikiem niezbędne jest w tym przypadku zakupienie akumulatora. Choć ceny magazynów energii stopniowo spadają, to wciąż nie należą one do tanich.

 

Inwestorzy, którzy rozważają systemy off-grid, muszą więc przygotować się na dodatkowe koszty. Ile trzeba zapłacić za akumulator energii do systemu fotowoltaiki poza siecią?

 

Magazyny energii o pojemności 5 kWh kosztują około 12-16 tys. zł, 10 kWh – około 22-28 tys. zł, natomiast 15 kWh to koszt około 35-40 tys. zł netto. Do podanych cen trzeba doliczyć jeszcze koszt montażu.

 

Dofinansowanie do magazynów energii w systemach off-grid

Od kwietnia 2022 roku polscy prosumenci mają możliwość skorzystania z dofinansowania na zakup magazynów energii. W ramach czwartej edycji programu Mój Prąd, Ministerstwo Klimatu i Środowiska we współpracy z Narodowym Funduszem Ochrony Środowiska i Gospodarki Wodnej umożliwiły pozyskanie dotacji na magazyny energii o wartości do 7000 zł. W kolejnej, piątej edycji programu Mój Prąd, maksymalna dotacja do magazynu energii podniesiona została do aż 16 000 zł. Na rok 2024 zapowiedziany został program Mój Prąd 6.0.

 

Obowiązek zgłoszenia magazynu energii przy fotowoltaice poza siecią

Istnieje obowiązek zgłoszenia do rejestru magazynów energii elektrycznej (prowadzonego przez operatora systemu dystrybucyjnego) magazynów o mocy powyżej 50 kW przyłączonych do sieci tego OSD.

 

Przyszłość fotowoltaiki poza siecią – podsumowanie

Fotowoltaika nie zawsze wymaga podłączenia do sieci, czego najlepszym przykładem są systemy off-grid, które działają niezależnie od zewnętrznych źródeł zasilania. Fotowoltaika poza siecią znajduje zastosowanie wszędzie tam, gdzie konwencjonalne sieci energetyczne są niedostępne lub niewystarczające – umożliwia nie tylko obniżenie kosztów energii i ograniczenie emisji gazów cieplarnianych, ale również uzyskanie energetycznej niezależności, którą ceni coraz większe grono inwestujących w PV.

 

Postęp technologiczny w dziedzinie fotowoltaiki off-grid otwiera nowe perspektywy. Dzięki innowacjom w obszarze magazynowania energii, zwiększaniu efektywności paneli słonecznych oraz ulepszaniu systemów zarządzania energią, systemy off-grid stają się coraz bardziej wydajne i przystępne cenowo. Wraz ze wzrostem świadomości ekologicznej, coraz więcej osób zaczyna interesować się korzystaniem z energii słonecznej poza siecią.