Wystąpienie Pana Radosława cieszyło się bardzo dużym zainteresowaniem uczestników szkolenia, zwłaszcza osób zarządzających wspólnotami mieszkaniowymi.

Pytań było wiele, dyskusja bardzo ciekawa i angażująca uczestników. Dlatego poniżej publikujemy artykuł przygotowany przez Radosława Wrońskiego, w którym autor opisuje od początku do końca przebieg tego procesu, wszystkie decyzje i działania związane z mikroinstalacją.

Pierwsza publikacja artykułu miała miejsce na portalu SmogLab.pl, który jest prowadzony przez Krakowski Alarm Smogowy. Bardzo dziękujemy Panu Radosławowi Wrońskiemu za podzielenie się swoimi cennymi doświadczeniami w czasie szkolenia w Krakowie oraz za udostępnienie artykułu również na łamach portalu ChronmyKlimat.pl i dla uczestników projektu „Eko-lokator”.

Jak zbudować swoją własną elektrownię solarną… na bloku mieszkalnym

Czy marzyliście kiedyś o tym, żeby mieć swoją własną elektrownię fotowoltaiczną ale powstrzymuje Was to, że mieszkacie w budynku wielorodzinnym a nie własnym domu z własnym dachem? Jeśli tak, to przeczytajcie jak spełniłem właśnie takie marzenie.

Co ten temat ma wspólnego ze smogiem?

Dlaczego taki artykuł na portalu poświęconym walce ze smogiem? Była tu już mowa o walce z niską emisją – każdy z nas może ją zredukować zmieniając źródło ciepła i używane paliwa. Była mowa o emisji z transportu – każdy z nas może ją zredukować odstawiając samochód, gdy to tylko możliwe albo nie wybierając diesla przy wymianie samochodu.

Czy można jednak coś zrobić z emisją z elektrowni opalanych węglem? Można – nie tylko zmniejszając zużycie energii ale też produkując ją samemu ze źródeł odnawialnych.

Prywatna elektrownia fotowoltaiczna wpływa na redukcję emisji na wiele sposobów. Po pierwsze produkujemy „czysty” prąd dla siebie i zużywamy mniej prądu powstającego ze spalania węgla. Po drugie oddajemy prąd do sieci i zmniejszamy zużycie prądu z elektrowni węglowych przez innych odbiorców. Po trzecie nasza elektrownia pracuje w dzień, czyli w czasie szczytu zapotrzebowania na energię elektryczną – dzięki temu bloki elektrowni węglowych, które mają długie cykle włączania/wyłączania nie muszą produkować nadmiaru energii nocą a mogą produkować jej mniej przez całą dobę. Po czwarte nasze elektrownie produkuje najwięcej energii elektrycznej latem, gdy elektrociepłownie węglowe nie produkują tyle energii cieplnej co zimą więc ich łączna wydajność przy skojarzonym wytwarzaniu energii cieplnej i elektrycznej jest niższa.

Obniżenie produkcji energii elektrycznej w tym czasie korzystnie wpływa na tę wydajność. Jeśli do sieci krajowej jest przyłączona wystarczająco duża moc z fotowoltaiki, elektrownie konwencjonalne uzyskują latem korzystny czas na wyłączenia bloków w celu wykonania koniecznych przeglądów. No i pojawiają się dodatkowe korzyści. W przypadku sieci elektrycznej – poprzez wytwarzanie energii w pobliżu miejsc jej zużycia redukujemy potrzebę przesyłania energii, straty z tym związane i problemy z działaniem elementów sieci dystrybucyjnej w wysokich temperaturach. Redukujemy ryzyko blackoutu z powodu przeciążenia sieci. W przypadku elektrowni węglowych redukujemy problem z ich chłodzeniem latem, gdy poziom wód w rzekach jest niski a ich temperatura wysoka.

Czy wiecie, że w Polsce 70% wody wykorzystuje energetyka zawodowa i że jest to niechlubny rekord świata? http://www.polskieradio.pl/42/3167/Artykul/1656300,Polska-zuzywa-najwiecej-na-swiecie-wody-w-energetyce-Z-powodu-wegla

Dzięki fotowoltaice redukujemy ryzyko blackoutu z powodu konieczności obniżenia produkcji przez elektrownie węglowe w wysokich temperaturach. Tak było latem 2015 i tak może być praktycznie co rok.

Co sam z tego będę miał?

Znamy podstawowe korzyści ekologiczne i energetyczne, przejdźmy do korzyści dla samego właściciela elektrowni fotowoltaicznej.

Elektrownia jest inwestycją a inwestycję robi się po to, żeby się zwróciła. Jakie są warunki tego zwrotu? Szczegółowo można je wyliczyć np. za pomocą kalkulatora http://wiecejnizenergia.pl/aktualnosci/kalkulator-oplacalnosci-mikroinstalacji-fotowoltaicznej/. Pozwala on uwzględnić mniej lub więcej parametrów ekonomicznych – sami decydujemy co chcemy włączyć do kalkulacji. Kalkulator jest przewidziany dla instalacji fotowoltaicznych podłączonych do sieci energetycznej bez magazynu energii w postaci akumulatorów i o takim przypadku mówimy w tym artykule. Kalkulator powstawał w momencie, gdy rozważane były różne systemy wsparcia dla OZE. Ostatecznie funkcjonuje net-metering obejmujący składnik zmienny stawki sieciowej tj. koszt energii i dystrybucji ze współczynnikiem 1:0,8 dla mikroinstalacji do 10 kWp i 1:0,7 powyżej 10 kWp.

W praktyce oznacza to, że rozliczenie z dostawcą energii elektrycznej wygląda następująco:

Część energii wyprodukowanej przez elektrownię PV zużywamy sami na bieżąco. Dla domu/mieszkania statystycznie jest to około 30%. Za tę energię nie rozliczamy się, nie przepływa ona w ogóle przez nasz licznik. Pozostałe 70% wyprodukowanej energii oddajemy do sieci (głównie w ciągu dnia, gdy jesteśmy w pracy). Z sieci możemy pobrać bezpłatnie w innych godzinach/dniach 80% energii oddanej. Można sieć potraktować jako magazyn energii działający ze skutecznością 80% albo inaczej – kosztujący nas 20% oddawanej energii. Bilansowanie energii oddanej i pobranej odbywa się w okresach rocznych (mamy rok na odebranie należnego nam 80%) i działa przez 15 lat od uruchomienia mikroinstalacji. Jeżeli w okresie rozliczenia mamy nadwyżkę energii oddanej do sieci – zrobiliśmy prezent naszemu dostawcy energii, jeżeli mamy nadwyżkę energii pobranej – płacimy za nią wg dotychczasowej taryfy.

Cały czas ponosimy comiesięczne opłaty stałe niezależne od zużycia, choć niektóre są kalkulowane na podstawie progów zużycia rocznego więc też będą niższe. Po upływie 15 lat działania net-meteringu odsprzedajemy energię do sieci po cenach hurtowych. Najczęściej stosuje się dobranie wielkości instalacji tak, aby bilans energii oddanej i pobranej w stosunku 1:0,8 wychodził w okolicach 0. Na potrzeby doboru wielkości instalacji przyjmuje się, że w Polsce instalacja fotowoltaiczna o mocy 1 kWp (p to oznaczenie mocy szczytowej) produkuje rocznie 1000 kWh energii elektrycznej. W moim przypadku potrzebna była moc szczytowa około 2 kWp.

Cała inwestycja musi zdążyć nam się zwrócić w okresie działania net-meteringu i jest to w zupełności osiągalne przy obecnych cenach. Przy najmniejszych instalacjach trudno będzie zejść z okresem zwrotu poniżej 10 lat, przy nieco większych i to może się udać. W obecnych warunkach rynkowych przy realistycznych założeniach w ciągu 30 lat eksploatacji naszego systemu osiągalne jest uzyskanie w sumie dodatniego przepływu pieniężnego o wysokości zbliżonej do wartości naszej inwestycji. To w wielkim uproszczeniu, dokładniejsze obliczenia można zrobić za pomocą wspomnianego kalkulatora a realistyczne symulacje pracy systemu PV z uwzględnieniem konkretnych urządzeń i warunków nasłonecznienia wykonują firmy zajmujące się instalowaniem takich systemów: 

Inne korzyści, to wiedza i doświadczenie w nowej dziedzinie, które chętni mogą wykorzystać dalej i ogromna satysfakcja z tego, że przykładamy się do osiągnięcia efektów ekologicznych i energetycznych ważnych dla naszych warunków życia a jeszcze bardziej – warunków życia naszych dzieci.

Jak więc sprawiłem sobie elektrownię słoneczną nie mając własnego dachu?

1.    Udział w powierzchni dachu

Oparłem się na tym, że każdy posiadacz lokali (mieszkalnych i użytkowych) w budynku wielorodzinnym posiada również udziały w częściach wspólnych budynku. Precyzyjnie - w przypadku wspólnoty mieszkaniowej lokale każdego z właścicieli stanowią określony procent powierzchni wszystkich lokali we wszystkich budynkach wspólnoty (dokładnie taki, jaki mamy % głosu w sprawach uchwał wspólnoty). Taki sam procent udziału przysługuje nam w częściach wspólnych tych wszystkich budynków (w tym w powierzchni dachu).

2.    Uchwała

Czyli jednak mamy dach. No ale sami nie decydujemy o jego wykorzystaniu. Potrzebna jest zgoda wspólnoty. Wspólnotę reprezentuje zarząd, który podejmuje decyzje – w przypadku czynności zwykłych - samemu, w przypadku czynności przekraczających zakres zwykłego zarządu – w drodze uchwały członków wspólnoty. Ta granica nie jest określona ściśle. Założyłem, że w tym przypadku potrzebna będzie uchwała i tak też przyjął zarząd mojej wspólnoty. Jeśli ktoś chce popróbować ze zmieszczeniem się w zakresie zwykłego zarządu – może przetrzeć nowy szlak. Zwracając się o zgodę na wykorzystanie udziału w powierzchni dachu nie miałem jeszcze projektu, opisałem więc tylko wstępnie planowaną mikroinstalację.

Obowiązek dostarczenia projektu technicznego znalazł się w warunkach zgody zapisanej w uchwale wraz z kilkoma innymi warunkami:

- realizacja prac przez uprawnionego instalatora zgodnie z prawem i sztuką budowlaną oraz prawem energetycznym

- odpowiedzialność materialna za ewentualne szkody wyrządzone przy wykonywaniu robót

- obowiązek przywrócenia stanu pierwotnego dachu w przypadku demontażu mikroinstalacji

- zapewnienie dostępu do dachu na potrzeby jego remontu (to implikowało przyjęte później rozwiązanie konstrukcyjne)

- obliczenie możliwości przeniesienia dodatkowego obciążenia przez konstrukcję dachu wykonane przez uprawnionego konstruktora.

Później mało miejsce głosowanie uchwały standardowo aż do uzbierania 50% głosów za (lub nieuzbierania). W moim przypadku się udało. Gdyby ktoś miał z tym problem, może się podpierać wskazówkami z tego artykułu: http://www.rynekinstalacyjny.pl/artykul/id1784,wlasnosc-instalacyjna-wykorzystanie-energii-slonecznej

3. Ambitny wykonawca

Uzyskałem zgodę na dysponowanie fragmentem dachu i co dalej?

Musiałem znaleźć wykonawcę, który będzie gotowy podjąć się wyzwania i zmierzyć się z trudniejszą niż standardowo ścieżką formalną ale też pomoże mi zaprojektować system spełniający wysokie wymagania bezpieczeństwa ze względu na miejsce instalacji i wynikającą z niej podwyższoną odpowiedzialność a jednocześnie łatwy do czasowego zdemontowania i przy tym jeszcze niezbyt drogi. Dodatkowo jeszcze chciałem mieć możliwość późniejszej rozbudowy mocy systemu, bo mam w związku z nim dalsze plany, które w wypadku ich realizacji również opiszę. Udało się zaprojektować i zbudować taki system dlatego, że trafiłem w ręce dobrego wykonawcy.

4. Dobór komponentów systemu

Dwa podstawowe komponenty każdego systemu fotowoltaicznego to falownik i moduły PV. Ze względu na to, że moja instalacja elektryczna jest trójfazowa, falownik wybraliśmy z modeli trójfazowych, co ogranicza wybór i podnosi cenę. Dlaczego więc nie jednofazowy? W myśl Ustawy o Odnawialnych Źródłach Energii bilansowanie międzyfazowe przewidziano tylko dla trójfazowych instalacji PV. W praktyce oznacza to, że niezależnie od tego która faza i w jakim stopniu jest obciążona, to energia produkowana przez moją instalację bilansuje się pomiędzy wszystkie fazy. Dzięki temu zwiększam bezpośrednie zużycie energii fotowoltaicznej i unikam  20 % strat związanych z net-meteringiem. Ponieważ chciałem etapować inwestycję, założyliśmy że w drugim etapie zostaną użyte inne moduły PV niż w pierwszym etapie (spadek cen modułów wyższej mocy). Różnych typów modułów nie można połączyć we wspólny łańcuch. Wynikało z tego, że będą dwa łańcuchy o różnych parametrach pracy. Do sterowania tą pracą falownik musi mieć 2 tzw. MPP trackery. Oprócz tego ze względu na niepełne obciążenie w pierwszym etapie falownik musiał zachowywać wysoką wydajność w takich warunkach pracy.

Piszę o tym, żeby zilustrować różne rozważania, które dobry instalator powinien z Wami przeprowadzić przy dobieraniu komponentów – w Waszych warunkach pewnie będą inne/kolejne kwestie do przemyślenia. Co do modułów, to w pierwszym etapie zdecydowaliśmy się na minimalizację kosztów, żeby skompensować cenę falownika dobranego na zapas. To na wypadek, gdyby drugiego etapu nie było. Wybór padł na 8 modułów po 250 Wp. Na drugi etap zakładamy maksymalizację mocy w rozsądnych kosztach po to, żeby zmieścić się w dostępnej powierzchni dachu a jednocześnie uzyskać moc potrzebną do pokrycia zakładanego zwiększonego zużycia i jednocześnie w pełni wykorzystać moc maksymalną falownika.

Pozostałe komponenty elektryczne systemu to przewody i zabezpieczenia, w szczególności przeciwprzepięciowe. Tu pominę szczegóły ale zwrócę uwagę, żeby nie zaniedbywać tych elementów instalacji. Poczytać można o nich np. tu: www.elektroinstalator.com.pl i www.inzynierbudownictwa.pl 

5. Konstrukcja wsporcza

Wspomniałem wcześniej, że musiałem zapewnić możliwość udostępnienia dachu w razie potrzeby jego remontu. Oczywiście każdą konstrukcję można zdemontować i zamontować ponownie ale liczą się koszty. Zdecydowaliśmy się na konstrukcję balastową. Faktycznie, jej montaż (wraz z przygotowaniem balastów) zajął tylko 2 godziny więc spełnia ona warunek łatwego demontażu/montażu/przemieszczenia. Musiała jednak spełnić dwa trudniejsze warunki:

• Projekt zawierający obliczenia statyczne potrzebne do obliczeń oddziaływania na konstrukcję dachu
• Potwierdzenie zgodności tych obliczeń z przepisami prawa budowlanego – w moim przypadku z przepisami europejskimi, ze względu na kraj producenta.

Te dwa wymogi znowu ograniczyły wybór. Jeśli czyta to któryś z krajowych producentów, chcących dostosować swój produkt do zastosowania na budynkach wspólnot mieszkaniowych, to powinien założyć, że spotka się z koniecznością spełnienia tych wymogów.

6. Czy dach wytrzyma?

Musiałem znaleźć konstruktora, który wykona obliczenia i sporządzi opinię techniczną dotyczącą możliwości przeniesienia dodatkowego obciążenia przez konstrukcję dachu. Dach jest dość trudny – konstrukcja na dźwigarach drewnianych z poszyciem OSB. Konieczne było obliczenie wpływu wiatru, śniegu i konstrukcji wsporczej wraz z balastami i modułami PV na różne elementy dachu. W tym przypadku też znalazłem odpowiednią osobę –prowadzącą firmę z branży konstrukcyjnej. Wykonane obliczenia, poprzedzone sprawdzeniem zgodności konstrukcji dachu z dokumentacją wykazały, że mieścimy się w dopuszczalnych zakresach. Dodatkowo zadbaliśmy o to, żeby nie wytężać konstrukcji poddasza odpowiednio lokalizując elementy i obciążenia konstrukcji wsporczej w stosunku do dźwigarów.

7.    To jeszcze nie wszyscy zaangażowani ludzie

Wspominam o osobach, z którymi współpracowałem nie tylko dlatego, żeby im podziękować i pochwalić ale też zwrócić uwagę na to, że do realizacji takiego projektu trzeba znaleźć ludzi gotowych na przecieranie nowego szlaku i zaangażowanie ponad to, co wynika ze zwykłej relacji biznesowej.

Nie bez znaczenia było też podejście do projektu ze strony zarządu naszej wspólnoty mieszkaniowej reprezentowanego przez jej prezesa - Tomasza Golonkę. Z jednej strony musiał zadbać o dopełnienie wszystkich formalności i zapewnienie bezpieczeństwa budynku i innych mieszkańców a z drugiej znaleźć mi możliwości działania, aby całość udało się przeprowadzić do udanego końca. Rozwiązaliśmy to uzgadniając miejsce i sposób usytuowania generatora PV na dachu, poprowadzenia przewodów elektrycznych, podłączenia do instalacji odgromowej i uziemiającej. Zawarliśmy też porozumienie uzupełniające uchwałę a w nim uregulowaliśmy kwestie formalne takie jak odpowiedzialność, ubezpieczenia tej odpowiedzialności, oświadczenia o zgodności z przepisami prawa itd.

Muszę też podziękować sąsiadom mającym w swoim mieszkaniu taras dachowy za umożliwienie wnoszenia materiałów konstrukcyjnych tą drogą. Nie przeszlibyśmy z nimi przez właz dachowy więc dzięki uprzejmości sąsiadów uniknęliśmy kosztów podnośnika (a każde nadmierne koszty mogły pogrzebać sens ekonomiczny przedsięwzięcia).

8.    Pozwolenie na budowę / zgłoszenie robót?

Nie jest konieczne. W skrócie – nie wymagają ani pozwolenia na budowę ani zgłoszenia prace dotyczące instalacji fotowoltaicznych o mocy do 40 kW o wysokości urządzenia do 3m. Szczegóły stanowiska Głównego Urzędu Nadzoru Budowlanego na ten temat są zawarte w dwóch pismach:

http://www.gunb.gov.pl/dziala/pliki/ws140124.pdf

http://www.gunb.gov.pl/dziala/pliki/ws1200712.pdf

9.    Montaż

Rozpoczął się i zakończył protokołami przekazania / odbioru terenu inwestycji wraz z dokumentacją fotograficzną. To było konieczne do stwierdzenia czy w wyniku prowadzenia prac nie powstały nowe uszkodzenia budynku i czy miejsce instalacji zostało doprowadzone do porządku po zakończeniu prac. W trakcie oczywiście konieczna była wzmożona czujność i dbałość o to aby nie stwarzać zagrożenia dla osób trzecich i budynku. Szczegóły pominę – w skrócie na prace składa się montaż konstrukcji wsporczej i przytwierdzania do niej modułów PV oraz obciążenie balastami, wykonanie kanałów na przewody elektryczne i prowadzenie tych przewodów, montaż rozdzielni, falownika, połączenie wszystkiego i uruchomienie. Ciekawym elementem montażu konstrukcji balastowej jest sprawdzenie współczynnika tarcia podstaw konstrukcji o powierzchnię dachu. Robi się to przy użyciu dynamometru sprężynowego i testowego balastu. Znając ciężar testowego elementu konstrukcji z balastem sprawdzamy siłę jaką trzeba przyłożyć, żeby zaczął się on poruszać. Współczynnik tarcia to stosunek tej siły do ciężaru. Współczynnik rzeczywisty nie może być niższy od przyjętego w obliczeniach balastów. W moim przypadku wyszedł prawie dwukrotnie wyższy, co zwiększa spokój mojego snu podczas silnego wiatru ;) Montaż zajął w sumie dwa i pół dnia ale mieliśmy utrudnienia pogodowe – jednego dnia upał uniemożliwiający chodzenie po dachu pokrytego papą bez jej uszkodzenia, drugiego dnia deszcze i burze również ograniczające możliwość prac na dachu. Mimo utrudnień zmieściliśmy się w założonym czasie i elektrownia powstała:

Na zdjęciu od lewej: Wykonawca, Autor artykułu, Konstruktor

10.    Zaczął płynąć prąd ze słońca

W mieszkaniu zawisnął falownik, który budzi się przed nami a potem w ciągu dnia wyświetla różne cieszące oko liczby:

Bardzo radosny widok w domu

11.    Komplet dokumentów

W sumie, na różnych etapach inwestycji musiałem uzyskać/sporządzić/dostarczyć następującą listę dokumentów:

- wniosek o uchwałę wspólnoty mieszkaniowej

- uchwała wspólnoty mieszkaniowej

- porozumienie z zarządem wspólnoty

- uprawnienia wykonawcy

- polisy OC wykonawcy i moja

- projekt elektrowni PV

- schemat instalacji elektrycznej i odgromowej

- schemat rozmieszczenia elementów generatora PV na dachu

- schemat przebiegu instalacji elektrycznej szachtem elektrycznym budynku

- projekt konstrukcji wsporczej z wyliczeniami balastów, ich rozmieszczeniem i wynikowym obciążeniem dla budynku

- opinia techniczna konstruktora dot. możliwości przeniesienia dodatkowego obciążenia przez konstrukcję dachu.

- oświadczania końcowe wykonawcy i konstruktora o zgodności mikroinstalacji z przepisami prawa (energetyczne, budowlane) i opinią techniczną

- oświadczenie producenta konstrukcji wsporczej o zgodności obliczeń konstrukcji balastowej z przepisami prawa

- standardowe dokumenty zgłoszeniowe do sprzedawcy zobowiązanego / operatora sieci energetycznej

 Wydaje się tego trochę dużo ale nie jest tak źle - wszystko jest do osiągnięcia.

 12.    Zgłoszenie do sprzedawcy zobowiązanego

To standardowa procedura i standardowy zestaw dokumentów do przygotowania. Większość instalatorów PV przygotowuje takie dokumenty więc pominę szczegóły. Ich listę można też znaleźć na stronach operatorów sieci energetycznej. Jedna uwaga – termin uruchomienia instalacji wynosi 1 miesiąc od zgłoszenia. W moim przypadku poszło szybciej – doczekałem się licznika dwukierunkowego w niecałe dwa tygodnie ale trzeba pamiętać, żeby uwzględnić ten czas w całym kalendarzu inwestycji. Przed zmianą licznika na dwukierunkowy trzeba się wstrzymać z włączaniem mikroinstalacji oprócz rozruchu kontrolnego i okresów, gdy mamy zużycie przekraczające produkcję energii. Licznik jednokierunkowy będzie wykazywał energię oddaną do sieci jako pobraną więc naprawdę warto się powstrzymać. To czekanie jest chyba najtrudniejszym etapem całego procesu:

13.    Czas na żniwa

Nadszedł wreszcie czas na zbieranie owoców wcześniejszej pracy. Pewnie każdy tak jak ja w pierwszym okresie pracy systemu będzie obserwował jak uruchamia się on krótko po wschodzie słońca i pracuje niemal do zachodu, ile energii generuje w różnych godzinach przy różnej pogodzie. 

Bez jednej chmurki ale gorąco (wysoka temperatura obniża wydajność pracy modułów)

Zmienne zachmurzenie ale chłodniej

Równie ciekawe jest obserwowanie ilości energii oddawanej i pobieranej z sieci w ciągu dnia i miesiąca a takie możliwości daje licznik dwukierunkowy ze zdalnym odczytem:

Przykład oddawania i poboru energii w ciągu doby

Oczywiście długoterminowo również jest sens obserwować wskazania na poziomie miesięcznym, żeby wiedzieć czy sprawdza się prognoza. Miłym widokiem są też faktury korygujące poprzednie prognozy zużycia energii i rosnąca nadwyżka energii oddanej nad pobraną na liczniku.

14.    Gromadzę prąd na zimę

Dokładnie po miesiącu pracy mojej elektrowni miałem na liczniku 65 kWh energii pobranej i 247 kWh oddanej do sieci, czyli 133 kWh do wykorzystania później – przyda się zimą

1.8.0 – energia pobrana, 2.8.0 – energia oddana

Też tak chcecie? Gorąco zachęcam. Gdyby ktoś chciał o coś zapytać, to postaram się odpowiedzieć.

Autor: Radosław Wroński