Ile energii produkuje ogniwo fotowoltaiczne?
Autor: Ryszard
Utworzony: 21 września 2017
Ile prądu z paneli fotowoltaicznych
Panele fotowoltaiczne wyprodukują w Polsce od ok. 900 kWh do ok. 1.050 kWh z 1 kW mocy w ciągu 12 miesięcy. Od czego zależy ta wielkość i jak ustalić ile prądu wytworzą panele słoneczne na Twoim dachu dowiesz się w tym artykule.
Poniższa tabelka prezentuje szacunkowo ile prądu produkuje ogniwo fotowoltaiczne o mocy 1 kW w różnych miastach w Polsce w skali roku. Wykres sporządzono na podstawie danych z bazy danych PVGIS.
Mnożąc produkcję energii elektrycznej z instalacji fotowoltaicznej razy cenę prądu w poszczególnych miastach (ceny prądu wahają się od 0,50 zł/kWh do 0,60 zł/kWh), wyliczamy oszczędności jakie możemy uzyskać w ciągu jednego roku z systemu o mocy 1 kW.
Założyliśmy poziom autokonsumpcji w wysokości 25%, tzn. jedna czwarta produkcji prądu z systemu fotowoltaicznego bezpośrednio zasila urządzenia elektryczne w domu (n.p. jeżeli w ciągu dnia włączony jest telewizor, to jest zasilany z bezpośrednio z instalacji fotowoltaicznej), natomiast trzy czwarte wysyłane jest do sieci i odbierane później z opustem 0,8 (oznacza to, że zgodnie z ustawą o OZE odbieramy 80% energii wcześniej wysłanej do sieci).
Ile prądu produkuje panel fotowoltaiczny zależy przede wszystkim od trzech rzeczy: rozmiaru paneli, sprawności ogniw zamontowanych w panelach, oraz od ilości promieniowania słonecznego jaka na nie pada (usłonecznienia definiowanego jako liczba godzin słonecznych w roku).
Omówimy te składniki aby ustalić ile energii produkuje ogniwo fotowoltaiczne, oraz jak ta ilość ma się do ilości prądu, której potrzebujesz do zasilania urządzeń elektrycznych w Twoim domu.
Jak duże są panele fotowoltaiczne
Mówiąc panel fotowoltaiczny, mamy na myśli typowy panel polikrystaliczny bądź monokrystaliczny wykonany na bazie krzemu. Obecnie, większość modułów fotowoltaicznych ma ok 1,7 m wysokości oraz 1 m szerokości:
Na obrazku modułu widocznych jest 60 małych kwadratów. Te kwadraty to w rzeczywistości pojedyncze ogniwa fotowoltaiczne, połączone ze sobą. W ogniwach powstaje energia elektryczna, która następnie za pomocą łączeń pomiędzy ogniwami dociera do puszki przyłączeniowej, za pomocą której pojedynczy panel fotowoltaiczne jest łączony z innymi panelami w łańcuch (z ang. string).
Dlaczego wymiary modułu mają znaczenie?
Czym więcej ogniw ogniw fotowoltaicznych znajduje się w panelu, tym więcej wytworzą energii elektrycznej. Z tego powodu rozmiar modułu ma znaczenie, gdy chcesz policzyć ile prądu wytworzy panel.
Panele fotowoltaiczne posiadają takie rozmiary od dekad, jednak współczesne wytwarzają więcej prądu niż ich starsze wersje. Wynika to z faktu, iż producenci modułów znaleźli sposoby, aby zwiększyć sprawność ogniw fotowoltaicznych.
Ile energii z paneli fotowoltaicznych czyli jak wydajne są panele fotowoltaiczne?
Wydajność (sprawność) modułów odnosi się do ilości energii promieniowania słonecznego, która zostaje zamieniona w energię elektryczną.
Dawniej, w latach 50-tych, pierwsze ogniwa fotowoltaiczne potrafiły zamienić 6% energii promieniowania słonecznego w prąd elektryczny.
Gdyby połączyć 60 ogniw fotowoltaicznych z tamtych czasów, tworząc panel fotowoltaiczny (jak na obrazku powyżej), wygenerowałby ok. 20 W mocy, co stanowiłoby jedną trzecią mocy potrzebnej dla żarówki 60 watowej (obecnie mamy co prawda żarówki energooszczędne i 20 watów świeci już całkiem przyzwoicie).
Obecnie sprawność ogniw fotowoltaicznych wzrosła do ok 20%.
Łącząc sprawność ogniw z wielkością panela fotowoltaicznego, uzyskujemy wartość zwaną mocą nominalną. Mówi się zatem, że panel generuje X Watów mocy.
Jaka jest jego moc nominalna panela fotowoltaicznego
W roku 2017, typowy panel fotowoltaiczny wytwarzał około 265 watów mocy. Może się to zmieniać, w zależności od wielkości oraz sprawności modułu. Można spotkać panele o mocy 260 W, 280 W, a nawet 330 W.
Panele fotowoltaiczne o wyższej sprawności są nieco droższe, i zazwyczaj są potrzebne gdy jest ograniczona dostępna powierzchnia na dachu (zobacz Które panele fotowoltaiczne są lepsze: monokrystaliczne czy polikrystaliczne?).
W Baltic Energy ustalamy wspólnie z Tobą ile paneli potrzeba do produkcji odpowiedniej ilości energii w Twoim domu.
Co do zasady, ważniejsze jest ile energii wytworzy cały łańcuch paneli niż pojedyncza sztuka.
Jak ustalana jest nominalna moc panela fotowoltaicznego?
Na odwrocie panela fotowoltaicznego znajduje się tabliczka znamionowa, informująca ile mocy panel wygeneruje pracując w idealnych warunkach atmosferycznych. Zostało to nazwane parametrem STC i jest skrótem od angielskiej nazwy „Standard Test Conditions” (standardowe warunki testowe).
Oto jak wygląda tabliczka znamionowa na tylnej części modułu:
W celu określenia mocy w warunkach STC, laboratoria badające panele fotowoltaiczne testują je w idealnych warunkach, zwanych parametrami mocy maksymalnej (z ang. peak sun), odpowiadającymi natężeniu promieniowania słonecznego 1000 W/m2. Takie natężenie promieniowania słonecznego można w przybliżeniu uzyskać w południe, w bezchmurny dzień, w okolicach równika.
Na zdjęciu powyżej tabliczka znamionowa informuje, że dla parametrów STC, moduł wygeneruje 250 W mocy. Jeśli takie natężenie promieniowania słonecznego utrzyma się przez godzinę, uzyskamy 250 watogodzin (Wh) energii elektrycznej. Łącząc 4 takie panele fotowoltaiczne, wyprodukujemy 1 kWh (kilowatogodzina) energii elektrycznej.
Natężenie promieniowania słonecznego w Polsce
Nawet jeśli mieszkałbyś na równiku lub w jego pobliżu, nie ma pewności, że udałoby się uzyskać idealne warunki pracy. Ilość energii elektrycznej uzyskiwana z instalacji fotowoltaicznej jest zależna od średnich ilości natężenia promieniowania słonecznego w skali roku. Jeśli w Twojej okolicy bywa pochmurno, wówczas dostępne jest mniej energii słonecznej, którą można przetworzyć na energię elektryczną.
Poniższa mapka przedstawia rozkład natężenia promieniowania słonecznego w Polsce.
Produkcja energii z panela fotowoltaicznego w ciągu jednego dnia oraz całego roku
Wykorzystując powyższy przykład modułu o mocy 250 W w warunkach STC, jeśli pomnożymy 250 W, które ten panel generuje razy liczbę godzin „czystego” słońca w ciągu dnia, dowiemy się ile prądu produkuje panel fotowoltaiczny w ciągu jednego dnia. Mnożąc to razy 365 dni dowiemy się ile prądu wytwarza panel słoneczny w ciągu roku.
Typowy dach w Polsce otrzymuje około 2,7 godziny (dwie godziny i czterdzieści minut) pełnego słońca na dzień. Wiadomo, że słońce świeci dłużej niż 2,7 godziny, ale „czyste” słońce jest fikcyjnym parametrem, który zawiera w sobie wszystkie momenty gdy słońce znajduje się na niebie.
Przyjmując 2,7 godziny czystego słońca, otrzymujemy równanie: 250 watów x 2,7 godziny. Uzyskujemy 675 Wh (watogodzin) na dzień na jeden panel. Mnożąc 675 Wh razy 365 dni w roku widzimy, że każdy panel o mocy 250 W wyprodukuje około 250 kWh w roku.
Ile energii (kWh) z m2 (metra kwadratowego) panela fotowoltaicznego
Typowej wielkości panel fotowoltaiczny obecnie znajdujący się w sprzedaży zajmuje powierzchnię 1,7 m2, oraz wytwarza 265 watów przy czystym słońcu. Odpowiada to około 155 watom z metra kwadratowego.
Ile paneli fotowoltaicznych potrzeba do zasilania domu?
Dobranie wielkości instalacji fotowoltaicznej do zapotrzebowania Twojego domu w energię elektryczną (więcej o tym jak dobrać ilość paneli do domu znajdziesz tutaj) odbywa się poprzez sprawdzenie wielkości rachunków za energię elektryczną na przestrzeni 12 miesięcy. Większość sprzedawców prądu pokazuję tę wartość na rachunkach.
Typowe gospodarstwo domowe w Polsce zużywa ok. 4500 kWh rocznie. Bierzemy więc 4500 kWh i dzielimy przez ilość kWh jaką jeden panel wyprodukuje przez rok i otrzymujemy instalację składającą się z 18 paneli fotowoltaicznych. 18 paneli razy 250 watów oznacza instalację o mocy 4,5 kW.
Powyższe wyliczenia są szacunkowe. Najlepiej skontaktować się z Baltic Energy i ocenimy wspólnie jakiej wielkości system jest odpowiedni, oraz czy są lokalne dopłaty do instalacji fotowoltaicznych.
Ile energii zużywają urządzenia domowe?
Występują znaczące różnice w zużyciu energii pomiędzy gospodarstwami domowymi, w zależności od tego co się w nich znajduje oraz jak często jest wykorzystywane. Osoby posiadające ogrzewanie elektryczne zużywają dużo więcej prądu niż pozostałe.
Zwykła żarówka (obecnie już wycofana ze sprzedaży) potrzebowała 60 watów do zasilania. Żarówka energooszczędna potrzebuje 15 watów. Laptopy potrzebują 45 watów, komputery stacjonarne od 150 do 300 watów. Czajnik elektryczny może mieć zapotrzebowanie na 2000 watów.
Pobór energii wszystkich tych urządzeń sumuje się do znacznych wartości, zmieniając się wraz z porami roku. Różne jest również zapotrzebowanie w ciągu dnia oraz w nocy. O ile nie pracujesz w domu, większość energii elektrycznej będzie zużywana w nocy.
Zamontuj instalację fotowoltaiczną i oszczędzaj na rachunkach za prąd.
Dotacje do fotowoltaiki w województwach: