ANALIZA ENERGETYCZNA I EKONOMICZNA INSTALACJI FOTOWOLTAICZNEJ W WYBRANYM BUDYNKU JEDNORODZINNYM

ANALIZA ENERGETYCZNA I EKONOMICZNA INSTALACJI FOTOWOLTAICZNEJ W WYBRANYM BUDYNKU JEDNORODZINNYM Autorzy: Bartosz Chwieduk, Hanna Jędrzejuk ("Rynek Energii" - grudzień 215) Słowa kluczowe: energetyka słoneczna, fotowoltaika, mikroinstalacja odnawialnych źródeł energii Streszczenie. W artykule przeanalizowano zyski energetyczne i ekonomiczne wynikające z budowy i eksploatacji systemów fotowoltaicznych projektowanych dla budynku jednorodzinnego. Wyznaczono godzinowe zapotrzebowanie na energię w kolejnych dniach roku. Następnie dobrano poszczególne elementy instalacji fotowoltaicznej (moduły, inwertery, akumulatory) i ich wielkość (liczbę, moc zainstalowaną, pojemność itp.), zaczynając od akumulatorów. Po zaprojektowaniu instalacji wyznaczono energię wyprodukowaną przez generator fotowoltaiczny. W zależności od aktualnego zapotrzebowania na energię elektryczną wyprodukowana energia może zostać wykorzystana na bieżąco, zakumulowana bądź oddana do sieci. Rozważono 2 wariantów instalacji, różniące się: wielkością, metodą pracy (autonomiczne, podłączone do sieci), materiałem półprzewodnikowym, z którego wykonane są ogniwa. Na podstawie obliczonych zysków energetycznych wybrano najlepsze warianty, a następnie przeprowadzono ich analizę ekonomiczną. Pierwszym jej etapem było wyznaczenie całkowitych kosztów budowy i eksploatacji systemu fotowoltaicznego. Następnie obliczono roczne zyski finansowe z poszczególnych rodzajów instalacji. Posiadając wszystkie wyznaczone wcześniej wielkości obliczono czas zwrotu nakładów inwestycyjnych. 1. WPROWADZENIE W ostatnich latach w Polsce buduje się coraz więcej domów jednorodzinnych zlokalizowanych w niewielkiej odległości od granic miasta. Do takich miejsc zwykle doprowadzone są tylko zimna woda i energia elektryczna. Często występują tam braki w dostawie prądu spowodowane uszkodzeniami linii średniego napięcia. Są to idealne miejsca do stosowania systemów wykorzystujących odnawialne źródła energii. Energia z modułów fotowoltaicznych może być wykorzystywana na miejscu przez domowników albo sprzedawana do sieci. W artykule przedstawiono wyniki analizy energetycznej i ekonomicznej budowy i działania systemu fotowoltaicznego w istniejącym budynku jednorodzinnym. 2. ANALIZA ENERGETYCZNA INSTALACJI FOTOWOLTAICZNEJ 2.1. Wyznaczenie zapotrzebowania na energię elektryczną w wybranym budynku Analizę energetyczną i ekonomiczną budowy oraz eksploatacji systemu fotowoltaiczego rozpoczęto od obliczenia zapotrzebowania na energię elektryczną z godzinnym krokiem czasowym w skali całego roku kalendarzowego. Miesięczne zapotrzebowanie na energię elektryczną wyznaczono na podstawie rachunków za energię elektryczną w 213 roku wybranego

Zużycie energii elektrycznej (kwh/dzień) Zapotrzebowanie na energię (kwh) obiektu, tj rzeczywistego budynku jednorodzinnego. Całoroczne zapotrzebowanie na energię elektryczną wynosi 7,6 MWh. Jest ono wysokie za względu na zastosowanie pompy ciepła służącej do ogrzewania budynku i podgrzewania c.w.u. Do budynku doprowadzone są tylko zimna woda i energia elektryczna. Na podstawie danych [5] dotyczących temperatury zewnętrznej oszacowano czas działania pompy ciepła. Określono także czas działania poszczególnych urządzeń AGD i RTV oraz grzałki działającej w okresie zimy, gdy ciepło z kolektorów słonecznych i pompy ciepła jest niewystarczające do podgrzania c.w.u. do temperatury 5 o C. Pozwoliło to wyznaczyć zapotrzebowanie na energię elektryczną z godzinowym krokiem czasowym. Na rys. 1 przedstawiono zapotrzebowanie na energię elektryczną w wybranych dniach roku. 3 2 1 1 2 3 4 5 6 7 8 9 1 11 12 13 14 15 16 17 18 19 2 21 22 23 24 Godzina 17 stycznia 16 lutego 16 marca 15 kwietnia 15 maja 11 czerwca 17 lipca 16 sierpnia 15 września 15 października 14 listopada 1 grudnia Rys.1. Zapotrzebowanie na energię elektryczną w wybranych dniach roku 45 4 35 3 25 2 15 1 5 1 21 41 61 81 11 121 141 161 181 21 221 241 261 281 31 321 341 361 Dzień Rys.2. Zapotrzebowanie na energię elektryczną na przestrzeni całego roku

Na rys. 2 zaprezentowano, jak kształtuje się zużycie energii w przeciągu całego roku. Nierównomierny rozkład poboru energii w miesiącach zimowych wynika z działania pompy ciepła. Pobór ten uzależniony jest od temperatury otoczenia. W miesiącach letnich pompa ciepła nie pracuje, a c.w.u. jest podgrzewana przez instalację z kolektorami słonecznymi. 2.2. Wymiarowanie instalacji fotowoltaicznej Po obliczeniu zapotrzebowania na energię elektryczną można przejść do wymiarowania instalacji fotowoltaicznej. W zależności od typu instalacji (ongrid/offgrid) w różny sposób się je projektuje. W przypadku rozpatrywanego budynku instalację należy dopasować do zapotrzebowania w czerwcu, jeśli system ma zapewniać 1% zapotrzebowania na energię w okresie letnim, lub w grudniu, jeśli instalacja ma zapewniać 1% zapotrzebowania na energię w okresie zimowym. Wymiarowanie instalacji zaczyna się od wyznaczenia parametrów pracy akumulatorów oraz obliczenia ich całkowitej pojemności. Jeśli system nie jest wyposażony w akumulatory, wymiarowanie zaczyna się od doboru liczby modułów fotowoltaicznych, która uzależniona jest od zapotrzebowania na energię oraz zysków słonecznych. Następnie wyznacza się liczbę akumulatorów połączonych równolegle i szeregowo. W tabeli 1 przedstawiono pojemności poszczególnych akumulatorów oraz ich liczbę w zależności od rodzaju systemu. Wielkość instalacji fotowoltaicznej uzależniona jest od całkowitego prądu uzyskiwanego w generatorze fotowoltaicznym oraz nominalnego napięcia systemu. Całkowity prąd w generatorze obliczyć można z następującej zależności: Tabela 1. Liczba akumulatorów i ich pojemności [1,9] Miesiąc Czerwiec Grudzień Pojemność akumulatora 2 Ah 12 Ah 2 Ah 12 Ah Liczba akumulatorów podłączonych równolegle 14 24 46 77 Liczba akumulatorów podłączonych szeregowo 2/5 2/5 2/5 2/5

Liczba wszystkich akumulatorów 28/7 48/12 92/23 154/385 Pojemność systemu (Ah) 28 288 92 924 67,2/ 69,12/ 22,8/ 221,76/ Pojemność baterii akumulatorów (kwh) 168 172,8 552 554,4 W przypadku projektowania instalacji dostosowanej do warunków panujących w miesiącu czerwcu całkowity prąd uzyskiwany w generatorze przy zastosowaniu modułów z krzemowych ogniw krystalicznych wynosi 84,5A, natomiast przy modułach z krzemu amorficznego i telurku kadmu równy jest 33,8A. Gdy system fotowoltaiczny projektowany jest jako jedyne źródło energii elektrycznej całkowity prąd na generatorze wynosi odpowiednio 25 i 82A. Następnym krokiem jest wyznaczenie liczby modułów fotowoltaicznych. Liczba paneli połączonych równolegle zależy od całkowitego prądu w generatorze oraz prądu generowanego w jednym module. Natomiast liczba paneli połączonych szeregowo zależy od nominalnego napięcia systemu oraz nominalnego napięcia w pojedynczym module. Tabela 2. Liczba modułów fotowoltaicznych i ich połączenie [2,3,4,8] Moduły połączone szeregowo Moduły połączone równolegle Liczba modułów Nominalna moc systemu (kw) Moduły c-si a-si CdTe c-si a-si CdTe Czerwiec Grudzień 1 1 1 1 1 1 11 24 32 251 578 76 11 24 32 251 578 76 2,7 2,4 2,4 61,5 57,8 57, Kolejnymi elementami systemu fotowoltaicznego są inwerter i regulator ładowania (jeśli w skład systemu wchodzą akumulatory). Dobiera się je do nominalnej mocy systemu oraz w przypadku regulatora ładowania do napięcia na generatorze. 2.3. Zyski energetyczne rozważanych instalacji fotowoltaicznych Po doborze wszystkich elementów systemu wyznaczyć można chwilową moc instalacji oraz zyski energetyczne. Rysunki 3 i 4 prezentują zyski energetyczne z różnych instalacji fotowoltaicznych.

Różnica zysków i zapotrze zapotrzebowania (kwh/miesiąc) Energia (kwh/miesiąc) Energia (kwh/miesiąc) 4 35 3 25 2 15 1 5 1 2 3 4 5 6 7 8 9 1 11 12 Miesiąc moduły z krzemu monokrystalicznego moduły z krzemu polikrystalicznego moduły z krzemu amorficznego moduły z telurku-kadmu Rys.3. Zyski energetyczne z instalacji projektowanej na miesiące letnie 1 8 6 4 2 1 2 3 4 5 6 7 8 9 1 11 12 Miesiąc moduły z krzemu monokrystalicznego moduły z krzemu polikrystalicznego moduły z krzemu amorficznego moduły z telurku-kadmu Rys.4. Zyski energetyczne z instalacji projektowanej na miesiące zimowe 2-2 1 2 3 4 5 6 7 8 9 1 11 12-4 -6-8 -1 Miesiąc moduły z krzemu krystalicznego moduły z krzemu amorficznegi i telurku-kadmu Rys.5. Różnica zysków energetycznych z instalacji i zapotrzebowania na energię w instalacji projektowanej na miesiąc czerwiec Posiadając dane dotyczące zapotrzebowania na energię elektryczną oraz zyski z instalacji stworzyć można rysunki 5 i 6 pokazujące, w których miesiącach energia z systemu fotowolta-

Różnica zysków i zapotrzebowania (kwh/miesiąc) icznego pokrywać będzie zapotrzebowanie na energię elektryczną, a w których będziemy mieli do czynienia z nadmiarem wyprodukowanej energii. 9 8 7 6 5 4 3 2 1 1 2 3 4 5 6 7 8 9 1 11 12 Miesiąc moduły z krzemu krystalicznego moduły z krzemu amorficznego i telurku-kadmu Rys.6. Różnica zysków energetycznych z instalacji i zapotrzebowania na energię w instalacji projektowanej na miesiąc grudzień W kolejnym kroku wyznaczono także stan naładowania akumulatorów. Wyniki obliczeń dla wybranych dni przedstawiono na rysunkach 7 i 8. Jak można odczytać z wykresów stan naładowania akumulatorów w bardzo niewielkim stopniu zależy od pojemności zastosowanych akumulatorów. Całkowita pojemność systemów jest bardzo zbliżona. Rys.7. Stan naładowania akumulatorów 16 marca i 11 czerwca dla instalacji projektowanej na miesiąc czerwiec

147 152 157 162 167 172 177 182 187 192 197 22 27 212 217 222 227 232 237 242 247 Energia (kwh/dzień) Rys.8. Stan naładowania akumulatorów 16 marca i 11 czerwca dla instalacji projektowanej na miesiąc grudzień (oznaczenia krzywych jak na rys.7.) Rysunki 9 i 1 przedstawiają nadmiarową energię, jaka musi zostać oddana do sieć bądź wykorzystana w danym momencie, aby akumulatory nie zostały przeciążone. Kolorem czarnym oznaczono nadmiarową energię z systemów z modułami z krzemu krystalicznego, a kolorem pomarańczowym energię z systemów z modułami z krzemu amorficznego bądź telurku kadmu. 14 12 1 8 6 4 2 Rys.9. Energia oddana do sieci elektroenergetycznej (kwh/dzień) (instalacja projektowana na miesiąc czerwiec) Na podstawie zużycia energii elektrycznej i stanu naładowania akumulatorów wyznaczyć można jednocześnie energię pobraną z sieci elektroenergetycznej w kolejnych godzinach roku.

1 18 35 52 69 86 13 12 137 154 171 188 25 222 239 256 273 29 37 324 341 358 Nadmiarowa energia (kwh/dzień) Rys. 11 przedstawia wyniki obliczeń dla instalacji projektowanej na miesiąc czerwiec. W przypadku drugiej instalacji energia z systemu pokrywa zapotrzebowanie na energię przez cały rok. 5 45 4 35 3 25 2 15 1 5 Rys.1. Energia oddana do sieci elektroenergetycznej (kwh/dzień) (instalacja projektowana na miesiąc grudzień) Rys.11. Energia pobrana z sieci elektroenergetycznej (kwh) W miesiącach letnich i częściowo w miesiącach przejściowych nie występuje pobór energii z sieci elektroenergetycznej. 3. ANALIZA EKONOMICZNA 3.1. Podstawy do przeprowadzenia analizy ekonomicznej Do przeprowadzenia analizy ekonomicznej niezbędne jest wyznaczenie rocznych sum energii wyprodukowanej przez system fotowoltaiczny oraz sumy energii oddanej i pobranej z sieci. Na podstawie danych udostępnianych przez producentów modułów fotowoltaicznych wyznaczono ilość energii wyprodukowanej przez system w kolejnych latach jej działania. Jednymi z czynników mających na to wpływ są: spadek sprawności modułów w czasie oraz zmienna ich sprawność w zależności od temperatury otoczenia. Energia wyprodukowana przez system fotowoltaiczny projektowany na miesiąc czerwiec w czasie pierwszego roku jej działania wynosi około 287 kwh dla systemu z ogniwami z krzemu krystalicznego oraz 251 kwh dla

systemu z ogniwami z krzemu amorficznego bądź telurku kadmu. Ilość energii oddanej do sieci w pierwszym roku działania instalacji to odpowiednio 4 kwh i 115 kwh. Ilość energii pobranej z sieci w ciągu pierwszego roku działania instalacji wynosi około 49 kwh. Energia wyprodukowana przez system fotowoltaiczny projektowany na miesiąc grudzień w czasie pierwszego roku jej działania to około 65 kwh dla systemu z ogniwami z krzemu krystalicznego oraz 6 kwh dla systemu z ogniwami z krzemu amorficznego bądź telurku kadmu. Nadmiarowa ilość energii, która musi być wykorzystywana na bieżąco wynosi 59 kwh w przypadku ogniw z krzemu krystalicznego i 54 kwh dla modułów z krzemu amorficznego lub telurku kadmu. Jak wspomniano, zużycie energii elektrycznej w rozpatrywanym budynku jest wysokie i wynosi 7,6MWh/rok. W miesiącach zimowych zużycie energii wynosi ponad 1MWh/miesiąc. Aby instalacja fotowoltaiczna była w stanie zapewnić wystarczającą ilość energii w tych miesiącach system fotowoltaiczny musi być bardzo rozbudowany. Nominalna moc systemu zapewniającego wystarczającą ilość energii wynosi około 6 kwp. Instalacja taka nie jest już mikroinstalacją. W przypadku, gdy system tej wielkości nie jest podłączony do sieci, akumulatory nie są w stanie zmagazynować całą wyprodukowaną energię. Energia wyprodukowana w nadmiarze powinna być natychmiastowo odbierana, aby akumulatory nie zostały przeciążone. Budowa takiej instalacji jest uzasadniona jedynie, gdy w danym miejscu nie ma możliwości podłączenia budynku do sieci elektroenergetycznej. Systemy tej wielkości (6kWp) najczęściej nie posiadają akumulatorów, a cała energia wyprodukowana przez generator fotowoltaiczny kierowana jest do sieci elektroenergetycznej. Powierzchnia dachu wybranego budynku uniemożliwia zainstalowanie tak dużego systemu fotowoltaicznego. Budując system tej wielkości większość modułów musiałaby zostać zainstalowana na gruncie przed budynkiem. Przypadek, w którym instalacja fotowoltaiczna jest jedynym źródłem energii w budynku nie został uwzględniony w analizie ekonomicznej. 3.2. Analiza ekonomiczna rozważanych wariantów pracy instalacji fotowoltaicznej W analizie ekonomicznej rozważono trzy przypadki: z instalacji projektowanej na miesiąc czerwiec do sieci oddawana jest nadmiarowa energia, która nie może zostać zmagazynowana w akumulatorach; energia wyprodukowana przez system fotowoltaiczny jest zużywana na bieżąco przez domowników, bądź oddawana so sieci elektroenergetycznej (w skład instalacji nie wchodzą akumulatory), moduły fotowoltaiczne zainstalowane są na całej dostępnej powierzchni dachu budynku, a wyprodukowana energia jest bezpośrednio kierowana do sieci elektroenergetycznej, bądź na bieżąco wykorzystywana. Instalacja dopasowana do warunków panujących w czerwcu ma nominalną moc dla modułów z ogniw z krzemu krystalicznego 2,7kWp, a dla modułów z krzemu amorficznego i telurku kadmu 2,4kWp.

W pierwszym rozważanym przypadku bardzo duży wpływ na całkowity koszt budowy systemu mają akumulatory. Koszt baterii akumulatorów dla instalacji o mocy 2,7 kwp to około 48 tyś. zł. Jest to 2/3 całkowitych kosztów budowy instalacji. Ponieważ żywotność instalacji fotowoltaicznych szacuje się na 3 lat należy pamiętać o zużywaniu się akumulatorów i inwerterów. Producent zapewnia prawidłowe działanie akumulatorów przez kilka tysięcy cykli ładowania i rozładowania. Najprawdopodobniej po około 15 latach konieczna będzie wymiana akumulatorów. Podczas obliczania czasu zwrotu budowy instalacji należy uwzględnić jedną wymianę całej baterii akumulatorów w okresie życia instalacji. W drugim przypadku moc systemu jest identyczna, ale w skład instalacji nie wchodzą akumulatory. W ostatnim przypadku moc generatora fotowoltaicznego nie jest uzależniona od zużycia energii, a od powierzchni dachu. Moduły mają różną powierzchnię, moc i sprawność. Moce nominalne poszczególnych systemów różnią się znacznie. Moc systemu o powierzchni 53,6m 2 z ogniwami z krzemu krystalicznego wynosi 8,85kWp. Sprawność modułów z krzemu amorficznego jest znacznie niższa, w tym przypadku moc systemu jest równa 3,5kWp. Moc generatora fotowoltaicznego zbudowanego z modułów z telurku kadmu wynosi 5,7kWp. W tabeli 3 przedstawiono koszty modułów fotowoltaicznych. Tabela 4 prezentuje koszty budowy systemu z uwzględnieniem transportu i montażu. Na podstawie przeprowadzonych obliczeń oszacować można całkowity koszt budowy instalacji fotowoltaicznej. W przypadku systemu z ogniwami krzemowymi i akumulatorami sumaryczna cena zakupu wszystkich elementów instalacji waha się pomiędzy 69tyś. zł, a 74tyś. zł. Bardzo duży udział w całkowitych kosztach budowy instalacji mają akumulatory. Stanowią one 65-7% wszystkich kosztów. Gdy, w skład systemu nie wchodzą akumulatory, koszty budowy instalacji kształtują się w sposób przedstawiony w tabeli 5. Tabela 3. Koszty modułów fotowoltaicznych Instalacja projektowana na czerwiec Instalacja o powierzchni około 55m 2 (trzeci przyp.) Moduł Cena za szt. Liczba szt. Cena generatora fotowoltaicznegtaicznego Cena generatora fotowol- Liczba szt. mono-si 976 zł 11 1736 zł 33 3228 zł poli-si 899 zł 11 9889 zł 33 29667 zł a-si 25 zł 24 6 zł 35 875 zł CdTe 679 zł 32 21728 zł 76 5164 zł Tabela 4. Składowe kosztów budowy instalacji fotowoltaicznej Składowa Moc 2,7 kwp Moc 2,4 kwp Moc 8 kwp. Moc 3,5 kwp Moc 5,7 kwp Montaż 3 zł 3 zł 55 zł 375 zł 45 zł System mocowania 9 zł 1 zł 225 zł 15 zł 15 zł Transport 75 zł 1 zł 15 zł 125 zł 15 zł Akcesoria elektryczne 15 zł 15 zł 3 zł 2 zł 25 zł Suma 615 zł 65 zł 1225 zł 85 zł 1 zł

System fotowoltaiczny Tabela 5. Kosztów budowy kompletnej instalacji fotowoltaicznej Koszt modułów fotowoltaicznych Koszt inwerterów Pozostałe koszty Koszt budowy instalacji Moc 2,7 kwp Moduły 1736 zł mono-si 5727 zł 615 zł 22613 zł Moc 2,7 kwp Moduły 9889 zł poli-si 5727 zł 615 zł 21766 zł Moc 2,4 kwp Moduły a- 6 zł Si 5727 zł 65 zł 18227 zł Moc 2,4 kwp Moduły 21728 zł CdTe 5727 zł 65 zł 33955 zł Moc 8 kwp Moduły 3228 zł mono-si 115 zł 1225 zł 5558 zł Moc 8 kwp Moduły 29667 zł poli-si 115 zł 1225 zł 52967 zł Moc 3,5 kwp Moduły a- 875 zł Si 6489 zł 85 zł 23739 zł Moc 5,7 kwp Moduły 5164 zł CdTe 11454 zł 1 zł 7358 zł Kolejnymi kosztami mającymi wpływ na opłacalność instalacji są koszty eksploatacyjne. Do kosztów tych zaliczyć można: coroczne przeglądy i serwisowanie instalacji, wymiany wyeksploatowanych urządzeń, takich jak akumulatory czy inwertery, koszt ubezpieczenia instalacji. Odpowiednio częste serwisowanie systemu fotowoltaicznego pozwoli prawidłowo działać instalacji przez cały okres swojej żywotności, czyli 25-3 lat. W pierwszych latach działania instalacji jej przegląd ograniczać się będzie do sprawdzenia stanu poszczególnych urządzeń wchodzących w skład systemu fotowoltaicznego. Koszt serwisowania instalacji oszacowano na poziomie 3 zł. Moduły fotowoltaiczne podczas eksploatacji najczęściej nie potrzebują serwisowania. W pracy założono, że wymiana akumulatorów nastąpi po okresie 15 lat od budowy systemu fotowoltaicznego. Pod uwagę należy wziąć także koszty ubezpieczenia instalacji. W dalszych obliczeniach koszt ubezpieczenia systemu założono na poziomie,25% kosztu budowy instalacji. Do rozważań ekonomicznych wprowadzono następujące założenia: cena energii elektrycznej:,53 zł za 1kWh, cena skupu energii ze źródeł odnawialnych: A),16zł za 1kWh, -dofinansowanie do systemu fotowoltaicznego: 4% kosztów budowy instalacji [6], -kredyt na budowę systemu fotowoltaicznego (1%): okres spłaty kredytu to 15 lat, B),75 zł za 1kWh (dla instalacji < 3kWp) [7]

C),65 zł za 1kWh (dla instalacji > 3kWp) [7] inflacja cen energii: 6% lub 8%, podatek dochodowy: 5,5%, ubezpieczenie,25% kosztu budowy roczne koszty eksploatacyjne: 3 zł. Tabela 6. Koszt wymiany poszczególnych elementów instalacji System fotowoltaiczny Koszt inwerterów/ regulatorórów Koszt akumulato- Całkowity koszt wymiany urzą- ładowania dzeń o mocy 2,7 kwp lub 2,4 kwp z akumulatorami ~42 zł ~4776 zł ~5196 zł o mocy 2,7 kwp 5727 zł z modułami z krzemu polikrystalicznego - 5727 zł o mocy 2,4 kwp 5727 zł z modułami z krzemu amorficznego - 5727 zł o mocy 8 kwp 115 zł z modułami z krzemu polikrystalicznego - 115 zł o mocy 3,5 kwp 6489 zł z modułami z krzemu amorficznego - 6489 zł 4. WYNIKI ANALIZY EKONOMICZNEJ, WNIOSKI Pierwszym wnioskiem z powyższych rozważań jest nieopłacalność stosowania obecnie systemów z ogniwami z telurku kadmu. Instalacje te są prawie dwukrotnie droższe niż systemy z modułami z krzemu amorficznego o zbliżonej mocy. W przypadku A, gdy korzystamy z programu "prosument", instalacje zawierające baterię akumulatorów zwrócą się dopiero pod koniec okresu eksploatacji systemu, po około 25 latach. Gdy w skład systemu nie wchodzą akumulatory instalacja ma szansę zwrócić się po 1 latach, jeśli dofinansowanie wynosi 4 %. Zwiększanie wielkości systemu fotowoltaicznego powyżej 2,7kWp nie powoduje skrócenia się czasu zwrotu instalacji, ponieważ większa część energii sprzedawana jest do sieci po bardzo niskiej cenie. W przypadku, gdy korzystamy z cen gwarantowanych bez dofinansowania do budowy instalacji i system ma w swoim składzie akumulatory, czas zwrotu instalacji jest na podobnym poziomie i wynosi około 24 lata. Wynika to ze stałej ceny gwarantowanej,75 zł, która będzie niezmienna przez 15 lat oraz małej ilości energii sprzedawanej do sieci. Cena energii kupowanej od operatora sieci będzie najprawdopodobniej rosła, co zwiększać będzie oszczędności wynikające z wykorzystywania energii na miejscu. Dużo większy wpływ na czas zwrotu instalacji ma kształtowanie się cen zakupu energii od operatora sieci elektroenergetycznej. W przypadku B, gdy w skład instalacji nie wchodzą akumulatory koszty systemu wyraźnie spadają. Brak akumulatorów zmniejsza ilość energii wykorzystywanej przez domowników oraz zwiększa ilość energii oddawanej do sieci. W przypadku systemów z akumulatorami ponad 9 % wyprodukowanej energii jest konsumowana na miejscu. Jeśli system nie

zawiera akumulatorów jest to tylko 4 %. Nakłady na system z przypadku B mają szansę zwrócić się po około 1 latach. Duży wpływ na czas zwrotu instalacji będzie miała cena energii elektrycznej. Im wolniejszy wzrost energii elektrycznej w kolejnych latach, tym więcej zyskamy na sprzedaży energii do sieci elektroenergetycznej. Do momentu, gdy gwarantowana cena zakupu energii przez operatora będzie wyższa niż cena sprzedawanej przez niego energii elektrycznej, opłaca się całość wyprodukowanej energii sprzedawać. W takiej sytuacji czas zwrotu może skrócić się o rok i wynieść 9 lat. W systemach o mocy nominalnej większej niż 3kWp czas zwrotu poszczególnych instalacji jest nieco dłuższy, niż przy mniejszych instalacjach. Spowodowane jest to niższą ceną gwarantowaną zakupu energii ze źródeł odnawialnych. Najkrótszy czas zwrotu ma system o mocy nominalnej 2,4kWp bądź 2,7kWp w zależności od rodzaju zastosowanych ogniw fotowoltaicznych. Okazać się jednak może, że instalacja z dofinansowaniem z Narodowego Funduszu Ochrony Środowiska po okresie 25-3 lat przyniesie większe oszczędności. W przypadku, gdy cena zakupu energii przez operatora ze źródeł odnawialnych szybko dogoni cenę gwarantowaną, inwestycja, która zwróci się później, może okazać się lepszym rozwiązaniem na przestrzeni całego okresu żywotności instalacji. LITERATURA [1] Comsystem s.c. http://www.akumulatory-zelowe.pl/regulatory-ladowania-c- 14_16.html#.U5lOrFjVx1. [2] Ekotaniej.pl. http://ekotaniej.pl/media/wysiwyg/topray25w.pdf. [3] Netotech. http://esupersklep.pl/viessmann-m-9.html?show=full&sort=4d. [4] Kolektorowo.pl. http://kolektorowo.pl/index.php/oferta/inne/panelefotowoltaiczne?page=shop.product_details&flypage=flypage_images.tpl &product_id=45&category_id=6 [5] Ministerstwo Infrastruktury i Rozwoju. https://www.mir.gov.pl/media/367/wmo12375iso.txt. [6] Narodowy Fundusz Ochrony Środowiska i Gospodarki Wodnej. http://www.nfosigw.gov.pl/srodki-krajowe/programy/prosument-dofinansowaniemikroinstalacji-oze/informacje-o-programie/. [7] Ustawa o odnawialnych źródłach energii. http://orka.sejm.gov.pl/proc7.nsf/ustawy/264_u.htm. [8] Soltec s.c. http://www.soltec.sklep.pl/panel-sloneczny-first-solar-fs275-p-41.html. [9] SunTrack. http://suntrack.pl/119-akumulatory-zelowe.

ENERGY AND ECONOMIC ANALYSIS OF PHOTOVOLTAIC SYSTEM IN SELECTED DETACHED HOUSE Key words: photovoltaic, renewable energy, micro PV systems Summary. This article deals with analysis of energy and economic efficiency of photovoltaic system to be used to supply electricity to a single family house. At the beginning hourly distribution (hour by hour) of energy consumption of the building was determined giving the base to determine the energy needs in all days of a year. Next part of the article deals with selection and dimensioning of all components of photovoltaic systems. Required capacity of accumulators (batteries) was the crucial one and was determined for the monthly energy needs. Then PV modules, inverters and charge regulators were dimensioning and selected. When the PV system concept was ready the energy produced by this system was calculated. The energy production throughout the year was the base for economical analysis of the system. Investment costs and running (operational) costs of the system were calculated. The annual energy and financial gains were calculated for different variants of considered PV system. For all systems analyzed in this article the pay-back time of investment and financial benefits of the system operation were determined. Bartosz Chwieduk, doktorant na wydziale Mechanicznym Energetyki i Lotnictwa, Instytut Techniki Cieplnej, Politechnika Warszawska, bartosz.chwieduk@gmail.com Hanna Jędrzejuk, dr hab. inż., Wydział Mechaniczny Energetyki i Lotnictwa, ITC, Politechnika Warszawska