Fotowoltaika a brak prądu w sieci. Czy instalacja PV dostarczy nam prąd w czasie awarii sieci?
Montując instalację fotowoltaiczną, inwestorom bardzo często przyświeca myśl o uniezależnieniu się od zakładu energetycznego i znacznym zredukowaniu rachunków za prąd – jest to oczywiście racja. Jednak jeżeli instalacja fotowoltaiczna montowana jest w systemie on-grid (podpięta do sieci energetycznej), to w przypadku braku prądu przez awarię sieci lub prace serwisowe zakładu energetycznego, nasz dom zostaje pozbawiony zasilania mimo posiadania instalacji PV. Dlaczego tak się dzieje i czy istnieje sposób, by tego uniknąć? Co prawda awarie sieci oraz celowe odcięcie zasilania z tytułu prac serwisowych zdarzają się u nas w Polsce niezwykle rzadko, jednak nie każdy chce, a nawet nie każdy może pozwolić sobie na przerwy w dostawie prądu – zwłaszcza, kiedy zainwestował we własne źródło energii elektrycznej, mające zapewnić mu energetyczną niezależność.
Działanie instalacji fotowoltaicznej podczas odcięcia prądu z sieci energetycznej
Instalacje fotowoltaiczne podczas awarii sieci np. w wyniku zerwania linii energetycznej lub podczas zaplanowanych prac serwisowych w sieci energetycznej, w większości przypadków w Polsce nie mogą zaopatrywać nas w energię elektryczną mimo, że panele fotowoltaiczne wciąż ten prąd mogą produkować. Dlaczego “w większości przypadków”, a nie we wszystkich? Otóż w Polsce większość montowanych instalacji stanowią systemy on-grid, które są połączone z siecią za pośrednictwem inwertera, w którym zgodnie z polskimi przepisami stosuje się tzw. zabezpieczenie antywyspowe, które w chwili odcięcia dostawy prądu z sieci energetycznej, wyłącza falownik.
Jedyną przesłanką takiego działania jest zapewnienie bezpieczeństwa osobom, które pracują przy sieci. Panele fotowoltaiczne bowiem nie przestają produkować energii ze Słońca i jeżeli pośredniczący w przesyłach energii elektrycznej inwerter, nie zostałby wówczas odłączony od zasilania, istniałoby duże ryzyko porażenia serwisantów pracujących przy usterkach sieci - prądem pochodzącym z instalacji fotowoltaicznej.
Instalacja off-grid lub hybrydowa rozwiązaniem problemu przerw w dostawie prądu?
Już wiemy, że brak prądu w domu podczas awarii sieci i z systemem fotowoltaicznym on-grid jest nieunikniony i będzie miał miejsce w większości przypadków instalacji fotowoltaicznych w Polsce, jeżeli nastąpią takie okoliczności. Można się jednak przed tym uchronić, a sprawdzą się w tym przypadku 2 rozwiązania: system off-grid lub system hybrydowy. Mają one jednak - jak wszystko - swoje wady i zalety. Które rozwiązanie dla naszej fotowoltaiki wybrać? Wszystko zależy od naszych potrzeb, od ewentualnych problemów z dostępem do sieci energetycznej oraz oczywiście od zasobności portfela.
System off-grid
W przypadku systemu off-grid, działanie instalacji fotowoltaicznej odbywa się w 100% niezależnie od sieci energetycznej - w układzie zamkniętym lub tzw. wyspowym. Produkowany w takim układzie prąd, jest odrazu wykorzystywany przez urządzenia w domu lub w przypadku produkcji większej od zapotrzebowania, nadmiar przesyłany do specjalnych akumulatorów, tzw. magazynów energii, z których w razie potrzeby może być pobierany. To właśnie dzięki magazynom energii możliwe jest zachowanie ciągłości w dostawie prądu, niezależnie od pory czy od jakichkolwiek awarii w sieci dystrybutora energetycznego.
Należy zaznaczyć, że system off-grid wykorzystywany jest głównie na obszarach, w których dostęp do sieci energetycznej jest bardzo ograniczony. W Polsce tego typu systemy są najpowszechniej stosowane w domkach letniskowych. Jeżeli w lokalizacji instalacji fotowoltaicznej nie ma problemów z dostępem do sieci, zaleca się montaż w systemie on-grid, ponieważ instalacja off-grid nierzadko generuje pewne straty wytworzonej energii - latem panele fotowoltaiczne mogą wyprodukować takie ilości energii elektrycznej, jakich magazyny nie są w stanie zmieścić. Nadwyżki są wówczas tracone, podczas gdy w systemie on-grid przesyłane są do sieci, z której można je sobie w większości odebrać - zwłaszcza zimą, kiedy panele słoneczne nie produkują wystarczającej ilości energii i trzeba posiłkować się poborem prądu z sieci. Ponadto, magazyny energii są bardzo kosztowne, mimo że rokrocznie tanieją średnio o 20% - instalacje off-grid będą zatem o wiele bardziej opłacalne za kilka lat.
System hybrydowy
Montaż instalacji fotowoltaicznych w systemie hybrydowym jest połączeniem charakterystycznych cech systemów on-grid oraz off-grid: system hybrydowy jest zarówno podłączony do sieci, jak i korzysta z możliwości akumulatorów fotowoltaicznych, dlatego w momencie odcięcia dostawy prądu od dystrybutora, możemy korzystać ze zgromadzonych wcześniej zasobów. Do stworzenia takiej hybrydy fotowoltaicznej potrzebne jest zamontowanie jednego inwertera hybrydowego lub dwóch inwerterów - sieciowego i wyspowego. I choć jest to niestety spora inwestycja, biorąc pod uwagę niebagatelne koszty podzespołów, to problem "fotowoltaika, a brak prądu w sieci" (on-grid) oraz problem strat produkowanych nadwyżek (off-grid) przestają istnieć.
Jak pracuje taka hybryda? Rano, przy niewielkiej ilości przesyłanej z paneli energii elektrycznej, urządzenia w domu wykorzystują prąd prosto z paneli oraz sieci. W godzinach południowych panele fotowoltaiczne produkują znacznie więcej energii, których nadwyżki trafiają do akumulatorów, a gdy te zostaną naładowane, produkowane nadwyżki wysyłane są do sieci (bez generowania strat). Wieczorem oraz w nocy, przy spadku wydajności fotowoltaiki, urządzenia domowe zasilane są poprzez akumulatory i dopiero, gdy w magazynach energii zabraknie prądu, jest on pobierany z sieci.