Opłacalność inwestycji fotowoltaicznych

Na początek chciałem zacząć od mocnego akcentu – opłacalności inwestycji fotowoltaicznych.

Analizując problem ekonomicznej zasadności stosowania ogniw fotowoltaicznych należy w pierwszej części rozgraniczyć dwa podstawowe rozwiązania wykorzystujące baterie słoneczne: systemy wyspowe – offgrid (z ang Off grid – poza siecią) i systemy sieciowe – ongrid (z ang. On Grid – w sieci). Ekonomiczność obydwu rozwiązań jest uwarunkowana środowiskiem zastosowania każdej z instalacji.

Ale zacznijmy od początku. Ponieważ jest to początek bloga przypomnijmy podstawowe pojęcia.

Ogniwo fotowoltaiczne zasada działania

Bateria słoneczna jest zbudowana z połączonych szeregowo ogniw fotowoltaicznych. Każde ogniwo słoneczne działa na podobnych zasadach jak fotokomórka – kiedy na ogniwo fotowoltaiczne pada światło zaczyna ono wytwarzać napięcie. Mechanizm generowania napięcia szerzej opisujemy na naszej stronie. Lecz mając już wygenerowane w ogniwie fotowoltaicznym napięcie łączymy ogniwa szeregowo i otrzymujemy baterię słoneczną o odpowiednim napięciu – prąd baterii słonecznej będzie zależał od powierzchni ogniw zastosowanych do budowy baterii słonecznej.

Sprawność ogniw fotowoltaicznych

Na wielkość płynącego prądu z ogniwa fotowoltaicznego ma wpływ powierzchnia ogniwa i natężenie światła. Jednak to jak dużo prądu otrzymamy z porównywanych ogniw fotowoltaicznych będzie zależało od sprawności ogniw fotowoltaicznych. Sprawność ogniw fotowoltaicznych sięga maksymalnie 21% co w przypadku klasycznych ogniw fotowoltaicznych jest wynikiem powoli zbliżającym się do teoretycznego maksimum tej technologii. Jednak w przemysłowej produkcji baterii słonecznych stosuje się ogniwa o sprawności wynoszącej około 15-18% choć wciąż trwają prace nad zwiększeniem tego parametru. Większe sprawności są osiągane w ogniwach monokrystalicznych. Jednak w zastosowaniach komercyjnych, sprawności i parametry pracy ogniw fotowoltaicznych poli i mono krystalicznych są porównywalne.

Instalacja ogniw fotowoltaicznych

Systemy wyspowe – to jedne z najbardziej powszechnych rozwiązań stosowanych w Polsce. Układ składa się z baterii słonecznej regulatora ładowania i akumulatora. Ich instalacja polega na zamocowaniu na dachu lub na gruncie (niezacienionym) ogniw fotowoltaicznych, zamontowaniu regulatorów ładowania, akumulatorów i podłączeniu inwertera napięcia (falownika do przetwarzania napięcia stałego z akumulatorów na napięcie sieciowe 230V).

Z puntu widzenia ekonomii najważniejszą częścią systemu jest akumulator. O akumulatorach opowiemy kiedy indziej ale należy mieć na uwadze że to one generują największą część kosztów instalacji fotowoltaicznej i co najgorsze wymagają okresowej wymiany. Każdy akumulator jest urządzeniem elektrochemicznym i każdorazowe ładowanie i rozładowanie prowadzi do powolnej degradacji. Dlatego też przed instalacją ogniw fotowoltaicznych należy sprawdzić czy akumulator ma określoną ilość cykli które jest w stanie przepracować do momentu zużycia. I w tym miejscu w bardzo prosty sposób możemy policzyć ile energii akumulator jest w stanie przyjąć i oddać zanim osiągnie poziom pojemności świadczący o jego wyeksploatowaniu.

Opłacalność ogniw fotowoltaicznych – systemy wyspowe

Może się to wydawać nieco dziwne że omawiając opłacalność ogniw fotowoltaicznych obliczamy parametry akumulatora – lecz myślę że jest to najszybszy sposób na jednoznaczne określenie opłacalności tego typu systemów.

Do wyliczeń przyjmijmy wykres ilości cykli (ładowanie – rozładowanie) w funkcji głębokości rozładowania akumulatorów żelowych z naszej oferty.

Dla uproszczenia przyjmijmy akumulator o pojemności 100 Ah – koszt zakupu detalicznego 900 zł brutto i rozpatrzmy jego ekonomiczność w trzech rodzajach obciążenia.

• Obciążenie maksymalne – rozładowujemy akumulator codziennie do poziomu 70% (maksymalny dopuszczalny przez solarny regulator poziom rozładowania) – ilość cykli 500.Zakładamy że akumulator był w pełni naładowany – ilość energii jaką akumulator jednorazowo zmagazynuje i odda wynosi 0,84 kWh (12V * 70 Ah) – mnożąc to przez 500 cykli mamy 420 kWh Przy założeniu że klasycznie energię kupujemy po 0,5 zł – uzyskamy z akumulatora maksymalnie 210 zł – czyli niewiele a obliczamy tutaj tylko koszt samego akumulator (zakładamy milcząco że bateria słoneczna i regulator nie będą się zużywały – choć jest to nieprawda)

• W przypadku nieco delikatniejszej eksploatacji do 19 % pojemności mamy 2000 cykli – po wymnożeniu osiągamy z akumulatora do stanu zużycia 456 kWh – co da nam 228 zł
• W przypadku bardzo delikatnej eksploatacji (3650 cykli – 10 lat) mamy około 440 kWh – 220 zł.

Wnioski nasuwają się same – opłacalność ogniw fotowoltaicznych w zastosowaniu offgridowym w sytuacji kiedy mamy klasyczne zasilanie z sieci jest nierealna ze względu na koszty eksploatacji samych akumulatorów.

W związku z czym nie warto inwestować w instalację offgrid jeśli chcemy zaoszczędzić a mamy jako alternatywne klasyczne zasilanie sieciowe (chyba że cena energii wzrośnie powyżej 2 zł/ kWh).

Instalacje wyspowe mogą (i często są) opłacalne w sytuacji kiedy nie mamy podłączenia do sieci oraz w niemal każdym przypadku zasilania z agregatu.

Opisany powyżej przypadek to sytuacja najgorsza z możliwych. Pomijamy tutaj sytuacje pośrednie

Koszty eksploatacji akumulatorów mogą się odpowiednio zmniejszyć poprzez pobieranie energii z fotoogniw przez odbiorniki w trakcie produkcji (z częściowym pominięciem akumulatorów) a także magazynując energię w postaci ciepła w obiektach które wymagają tego typu instalacji. Można zastosować droższe akumulatory które mają dłuższe żywotności (są dostępne na zamówienie). Lecz należy mieć również na uwadze że nie analizowaliśmy czynników negatywnie wpływających na żywotność akumulatorów – co też będzie miało negatywny wpływ na ekonomię.

Mimo tych negatywnych czynników systemy wyspowe są bardzo popularne w Polsce. Bardzo często wykorzystuje się je do oświetlenia przejść da pieszych do zasilania urządzeń terenowych, oświetlenia przeszkodowego- wszędzie tam gdzie nie ma zasilania sieciowego 230V. Posiadamy ogromną rzeszę klientów- właścicieli kamperów, przyczep kempingowych i łodzi gdzie baterie słoneczne są jedynym akceptowalnym źródłem energii (uruchamianie agregatu w czasie wypoczynku nad jeziorem lub na morzu dla wielu jest conajmniej bezczelnością). Ponadto nawet w sytuacji kiedy mamy podpięcie do sieci wyspowe systemy mogą w chwili zaniku zasilania domu/firmy podtrzymywać zasilanie najważniejszych urządzeń (sterownika i pompy pieca CO + zasilanie lodówki, systemu alarmowego) – co w wielu przypadkach jest ciężkim do oszacowania zyskiem.

Instalacja ogniw fotowoltaicznych – sieciowych

Systemy sieciowe – stają się w Polsce coraz bardziej popularne. Składają się z fotoogniw, zabezpieczeń, okablowania i przetwornic sieciowych które konwertują energię z baterii słonecznych na napięcie sieciowe i wpuszczają energię do sieci (bez pośrednictwa akumulatorów).

Instalacja ogniw fotowoltaicznych sieciowych sprowadza się do zamontowania na dachu lub gruncie ogniw fotowoltaicznych i zabezpieczeń oraz falowników które konwertują napięcie z baterii słonecznych na napięcie sieciowe i wpuszczają je do sieci elektrycznej.

Taki układ poniekąd ogranicza miejsca zastosowania do obiektów podłączonych do sieci ale już sam fakt braku akumulatorów pachnie czystym zyskiem – ale powoli.

Opłacalność ogniw fotowoltaicznych – systemy sieciowe domowe

Zacznijmy od tego ile mocy może nam dać system fotowoltaiczny sieciowy.

Polska leży w obszarze o bardzo zbliżonych uzyskach energetycznych – owszem różnią się one dla poszczególnych rejonów kraju lecz dla potrzeb obecnych kalkulacji przyjmijmy że prawidłowo zamontowany system fotowoltaiczny 10 kW da nam w ciągu roku około 9 500 kWh energii elektrycznej.

Jaki możemy mieć z tego zysk? Zakładając że jesteśmy osobą prywatną nie prowadzącą działalności gospodarczej możemy taką instalacje podłączyć (nieodpłatnie – zgodnie z nowelizacją ustawy z 2012 roku) do sieci i konsumować wyprodukowaną energię samemu a jej nadmiar „odsprzedawać” do sieci. I teraz! Słowo odsprzedawać celowo ujęto w cudzysłowie ponieważ ustalone stawki skupu energii od osób indywidualnych są wyliczane jako 80% hurtowej ceny energii za ostatni kwartał ubiegłego roku. W roku 2013 stawka skupu wynosiła około 16 gr/kWh a już w roku 2014 wynosi zaledwie 12 gr/kWh (wiąże się to z obniżką hurtowych cen energii elektryczne między rokiem 2012 a 2013 o 25% – w roku 2012 cena energii wynosiła 20 gr/kWh a w roku 2013 16 gr/kWh) – nie wiem tylko dlaczego moje rachunki wcale się nie zmniejszyły!

Dlatego też aby instalacja ogniw fotowoltaicznych się opłacała należy jak największą część energii zużywać we własnym obiekcie i nie wpuszczać jej do sieci! Dlaczego – ponieważ koszty zakupu z przesyłem wynoszą około 50 gr/kWh a w ekstremalnych przypadkach nawet 70 gr/kWh.

Licząc na kalkulatorze że wyprodukowaną energię w całości wpuścimy obecnie do sieci to z rocznej produkcji uzyskamy 1140 zł przychodu. W przypadku konsumpcji całej energii wewnątrz budynku i stawce zakupowej 50 gr/kWh – uzyskamy rocznie 4750 zł przychodu.

Problem w tym że aby całą energię zużywać należało by mieć dużo większe zużycie energii – wtedy cała wyprodukowana moc zostanie skonsumowana. W pozostałych przypadkach zawsze część energii „uleci” do sieci. Załóżmy bardziej realnie acz optymistycznie że zużywamy 80% energii a pozostałe 20% wpuszczamy do sieci. 80% można osiągnąć stosując automatykę (np. Steca Grid SEM w połączeniu z licznikiem dwukierunkowym) która w chwili nadmiaru energii i wpuszczania jej do sieci – uruchamia odbiornik (kompresor, grzałkę w zbiorniku CWU, pompę ciepła, klimatyzator) przez co energia jest wykorzystana i magazynowana w innym odbiorniku.

Przy takim założeniu roczne przychody z ogniw fotowoltaicznych wyniosą 4028 zł.

Przejdźmy zatem do kosztów. Ile kosztuje instalacja 10 kW?

Koszt ogniw fotowoltaicznych

Prawidłowo wykonana kompleksowo instalacja 10 kW (zawierająca nie tylko poprawnej jakości panele słoneczne ale także dobrej klasy inwertery, zabezpieczenia, systemy montażowe i okablowanie) powinna kosztować około 45 000 zł netto (przy budownictwie mieszkalnym 8% VAT) – 48600 zł brutto. Oczywiście koszt ogniw fotowoltaicznych może być różny w zależności od skomplikowania instalacji jak i użytych baterii słonecznych.

Przy założeniu rocznej podwyżki cen energii na poziomie 5% i uwzględnieniu spadku mocy ogniw 1% na rok, przychody będą rosły na tyle szybko żeby inwestycja była opłacalna po 13 latach (zakładam że w przypadku nieinwestowania w instalacje fotowoltaiczną pieniądze są zainwestowane i po odjęciu „podatku Belki” rzeczywisty wzrost kapitału rocznie wynosi 2,5% – w przeciwnym razie w przypadku trzymania pieniędzy „w skarpecie” spłata inwestycji nastąpi przed 10 rokiem eksploatacji).

Wycena nie uwzględnia ewentualnych kosztów serwisu – jednak nie wymagają znaczących nakładów na serwis (żywotność baterii słonecznych sięga ponad 25 lat).

Oczywiście inwestycja spłaci się szybciej jeśli energia będzie droższa i analogicznie wolniej dla klientów o niższych kosztach zakupów energii.

Panele fotowoltaiczne cena zestawu

Oczywiście ceny zestawów mniejszych będą stosunkowo większe i przez to czas ich spłaty nieco się wydłuży. W przypadku większych instalacji koszty będą się sumować. Cena zestawu paneli fotowoltaicznych z kompletnymi akcesoriami i montażem w przypadku instalacji 3,6 kW wynosi około 20 000 zł netto. Z kolei instalacje 40 kW (maksymalna instalacja traktowana jako mikroinstalacja) będzie kosztować około 180 000 zł. Oczywiście zaproponowane ceny mają charaktery informacyjny – szczegółowe wyceny mogą się różnić od podanych kwot. Podana kwota została oparta o wysokiej jakości komponenty uznanych światowych producentów komponentów fotowoltaicznych – w przypadku zastosowania droższych modeli baterii słonecznych cena instalacji może wzrosnąć nawet o 20%. Ceny instalacji 40kW mogą zatem wynosić nawet 220 000 zł netto

Nieco inaczej przedstawia się opłacalność w przypadku instalacji fotowoltaicznych sieciowych montowanych dla osób prowadzących działalność gospodarczą – jest lepiej – ale o tym opowiem następnym razem – a zainteresowanych zapraszam do komentarzy.

 

Dodane w  piątek, 17 październik 2014.