Wstęp: Jak winorośl ustąpiła miejsca fotowoltaice
Każdy projekt ma swoją historię. Ta zaczęła się nie od specyfikacji technicznej a nie kalkulacji w arkuszu kalkulacyjnym, lecz od krzewu winorośli, który przez lata niepodzielnie panował nad południową ścianą mojego budynku gospodarczego.
Przez kilka sezonów ta ściana w ogóle nie istniała w moich planach energetycznych. Zielona kurtyna winorośli zasłaniała bloczki betonowe od fundamentu po okap, a ponieważ nikt z domowników nie miał apetytu na owoce, krzew rósł sobie w spokoju. Myśląc o fotowoltaice, kierowałem wzrok wyłącznie ku górze - na dach.
Rok analizy, który niczego nie rozwiązał
Działka otoczona jest z każdej strony przez sąsiednie parcele z wysokimi drzewami. Każdy, kto kiedykolwiek poważnie podchodził do tematu fotowoltaiki, wie, że zacienienie to wróg numer jeden wydajności instalacji. Nawet częściowy cień padający na jeden panel może drastycznie obniżyć produkcję całego stringu. Przez ponad rok prowadziłem obserwacje: o której godzinie i w którym miejscu dachu pojawia się cień, jak długo się utrzymuje, jak zmienia się z porami roku. Wyniki były niejednoznaczne. Latem, gdy słońce jest wysoko, dach wypadał nieźle. Wczesną wiosną i jesienią - znacznie gorzej, bo okoliczne drzewa, wciąż bez liści, ale już wysokie, rzucały długie cienie właśnie wtedy, gdy każda kilowatogodzina jest na wagę złota.
Projekt paneli na dachu był wciąż "w planach", ale cały czas odkładany. Brakowało oczywistego, prostego rozwiązania bez kompromisów.
Zaskakujące odkrycie
Przełom nastąpił nieoczekiwanie. Winorośl zlikwidowano - nie z powodów energetycznych, po prostu nikt jej nie chciał. I wtedy zobaczyłem ścianę. Dosłownie i w przenośni.
Okazało się, że południowa elewacja budynku gospodarczego w okolicach południa jest oświetlona słońcem w całości, od rogu do rogu. Żadnego cienia z drzew, żadnego zacienienia od sąsiednich budynków. Ściana, o której nigdy nie myślałem jako o powierzchni do instalacji PV, nagle stała się najlepszym miejscem na działce.
To dało do myślenia. I skłoniło do decyzji: instalacja PV pójdzie na ścianę, nie na dach.
Pionowa fasada zamiast dachu - świadomy wybór
Montaż paneli fotowoltaicznych na pionowej ścianie to rozwiązanie rzadziej spotykane w Polsce niż klasyczne instalacje dachowe, ale ma swoją logikę, szczególnie w przypadkach takich jak mój. Warto rozumieć podstawową konsekwencję tego wyboru: panel ustawiony pionowo (90°) zamiast optymalnie pod kątem ok. 35°–40° od poziomu generuje w skali roku mniej energii na jednostkę mocy. Latem, gdy słońce jest wysoko na niebie, kąt padania promieni na pionową ścianę jest niekorzystny. Za to wiosną i jesienią, gdy słońce chodzi niżej, pionowa ściana "łapie" światło znacznie efektywniej niż dach. Zimą zaś - przy niskim słońcu i ryzyku zaśnieżenia paneli dachowych - ściana południowa jest wręcz w swojej najlepszej formie.
W moim konkretnym przypadku, gdzie dach jest zacieniany przez drzewa właśnie poza sezonem letnim, bilans strat i zysków przemawia na korzyść ściany. Tracę trochę w środku lata, zyskuję w miesiącach przejściowych. Biorąc pod uwagę, że instalacja nie jest podłączona do sieci energetycznej i ma wspomagać dom główny przez akumulatory, stabilność produkcji przez cały rok jest ważniejsza niż szczytowa wydajność w lipcu.
Stan zastany i wyzwania projektowe
Budynek gospodarczy to solidna, wolnostojąca bryła z bloczków betonowych, aktualnie bez przyłącza elektrycznego. Południowa ściana, którą widać na załączonym zdjęciu, to surowy beton z charakterystyczną fakturą bloczków - estetycznie daleka od nowoczesnych elewacji, ale technicznie dobra baza do montażu stalowej konstrukcji konstrukcji pod panele.
Ściana nie jest jednak jednolita. Mamy do dyspozycji dwa elementy, które trzeba będzie uwzględnić w projekcie rozkładu paneli:
Pierwsze to drzwi wejściowe - duże, dwuskrzydłowe, metalowe, w kolorze rdzy, umieszczone w prawej części ściany. Stanowią wejście do jednego z pomieszczeń budynku i muszą pozostać w pełni dostępne. Żadna konstrukcja ani przewód nie może blokować ich otwierania.
Drugie to okienko - mały otwór okienny w górnej części ściany, na razie surowy, bez ramy i szyby. Nawet w finalnej wersji będzie to niewielkie okno doświetlające, które jednak zabierze fragment powierzchni użytkowej ściany i może wymagać przemyślanego rozmieszczenia sąsiednich paneli, żeby nie blokować ewentualnego otwierania.
Powierzchnia ściany pozwoli zapewne na rozmieszczenie kilku paneli, przy czym dokładna liczba, ich układ (w pionie czy poziomie) oraz łączna moc zostaną wyznaczone po dokładnym pomiarze i analizie dostępnej przestrzeni - to temat jednej z kolejnych części tego cyklu.
Infrastruktura podziemna - mały szczegół, duże znaczenie
Zanim jeszcze padła ostateczna decyzja co do lokalizacji paneli, wykonałem jeden praktyczny krok: wykopałem niewielki rów i ułożyłem w nim rury kanalizacyjne fi 50, które łączą budynek gospodarczy z instalacją przy domu głównym. Przez te rury poprowadzone zostaną docelowe przewody DC i AC instalacji PV.
Decyzja o rurach kanalizacyjnych fi 50, a nie dedykowanych przepustach kablowych, była świadoma. Po pierwsze - fi 50 to rozmiar, który pozwala na przeciągnięcie wiązki kabli PV, a gdyby zaszła potrzeba dołożenia kolejnych przewodów w przyszłości (na przykład dla rozbudowy instalacji lub innych obwodów), można to zrobić bez kopania. Po drugie - rury kanalizacyjne są odporne na wilgoć, łatwo dostępne i niedrogie, a jako osłona kabli zakopanych w gruncie spełniają swoją rolę w zupełności. Przewody są ukryte, chronione przed uszkodzeniami mechanicznymi i estetycznie niewidoczne.
Co dalej?
Ten artykuł jest pierwszym z planowanego cyklu dokumentującego budowę instalacji krok po kroku. W kolejnych częściach opiszę: pomiar ściany i projekt rozmieszczenia paneli z uwzględnieniem drzwi i otworu okienka, dobór paneli i falownika hybrydowego, projekt i wykonanie konstrukcji montażowej na ścianie, okablowanie i prowadzenie przewodów przez rury w ziemi, konfigurację systemu hybrydowego z akumulatorami oraz pierwsze wyniki produkcji energii.
Projekt jest niekomercyjny, realizowany własnoręcznie w stylu DIY, z założeniem, że każda decyzja zostanie uzasadniona i opisana tak, żeby każdy, kto stanie przed podobnym wyzwaniem, mógł skorzystać z tych doświadczeń - zarówno z sukcesów, jak i ewentualnych błędów.
