Montaż instalacji fotowoltaicznej najlepiej jest planować na etapie projektowania domu. Dzięki temu można uniknąć niepotrzebnych kosztów oraz zmaksymalizować przyszłe uzyski z instalacji. Takie rozwiązanie pozwoli na uniknięcie problemów z jakimi zmagają się osoby montujące instalację na istniejącym już budynku, problemami związanymi z estetyką, odpowiednią powierzchnią dachu lub technicznymi możliwościami prowadzenia przewodów elektrycznych.
Aspekty, którymi należy się kierować podczas projektowania domu mając w planach montaż instalacji fotowoltaicznej zostały podzielone na pięć głównych kategorii i przedstawione poniżej.
1. Wybór odpowiedniej lokalizacji
Na wybór lokalizacji budynku największy wpływ ma zacienienie. Cienie padające na instalację paneli słonecznych możemy podzielić na stałe i okresowe. Zacienienie stałe spowodowane jest bliskim sąsiedztwem obiektów rzucających cień na panel. Mogą to być elementy zabudowy – np. daszki, kominy, lukarny, anteny, wywietrzniki, odgromniki itp., otaczająca roślinność – np. drzewa oraz inne elementy krajobrazu – wzniesienia terenu itp. Zacienienia okresowe będą powodowały wszystkie obiekty, których chwilowa obecność na panelu wywoła spadek uzyskiwanej z niego mocy. Będzie to np. śnieg, liście, odchody ptasie, a nawet kurz, pył czy sadza. Zacienienie jest niepożądane głównie ze względu na spadek uzysku energii z instalacji fotowoltaicznej. Spadek ten jest niewymiernie duży w stosunku do zacienionej powierzchni i może spowodować całkowity zanik mocy całego panelu. Aby zapobiec negatywnym wpływom cienia na instalacje PV, konieczne jest przeanalizowanie obecności ewentualnych zacienień już na etapie projektowania.
2. Określenie rocznego zużycia energii elektrycznej
W przypadku nowopowstających budynków należy oszacować zużycie prądu na podstawie danych o powierzchni obiektu, sposobie jego ogrzewania, planowanych odbiornikach energii elektrycznej oraz ilości osób które będą go zamieszkiwały. Typowy dom jednorodzinny o powierzchni ok. 130m2, ogrzewany źródłem innym niż elektryczne, zamieszkiwany przez dwie osoby dorosłe i dwójkę dzieci zużywa statystycznie od 3000 do 4500 kWh rocznie. Tym samym optymalna instalacja fotowoltaiczna mogłaby mieć w tym przypadku moc od 4kWp do 6kWp.
3. Cechy połaci dachowej pod instalację PV
a) Powierzchnia
Znając zapotrzebowanie na energię elektryczną jesteśmy w stanie obliczyć moc instalacji fotowoltaicznej oraz określić powierzchnię dachu potrzebną do zainstalowania paneli PV. Dokładne wymiary wraz z mocą znajdują się w katalogach modułów. Typowy moduł fotowoltaiczny ma około 1,65 m długości i około 1 m szerokości. Wymagana przestrzeń montażowa pod 1 kWp instalacji wynosi 5,5-6 m2 (z uwzględnieniem koniecznych przestrzeni instalacyjnych między modułami)
b) Orientacja
Odpowiednio zaprojektowana instalacja fotowoltaiczna, skierowana na południe bądź na wschód-zachód, może generować podobne ilości energii. Mniejsze przewymiarowanie generatora PV w stosunku do inwertera planujemy, gdy panele umiejscowione są na połaci dachu skierowanej na południe. Jednak jeżeli domownicy przebywają w domu i korzystają z energii przez cały dzień lepszym wyborem jest instalacja na połaciach dachu skierowanych na wschód i zachód. Pozwala to zwiększyć konsumpcję bieżącą jednocześnie zmniejszając ilość energii „magazynowanej” w sieci.
c) Kąt nachylenia
Kąt nachylenia dachu zależy od tego, w którą stronę skierowana jest interesująca nas połać dachu. Gdy skierowana jest na południe, najkorzystniejsze nachylenie wynosi 30-40˚. Przy takim ustawieniu instalacja fotowoltaiczna produkuje rocznie największą ilość energii elektrycznej. Przy odchyleniach połaci dachu od południa do 45˚, straty w stosunku do optymalnego kierunku (południe) zazwyczaj nie przekraczają 5-10%.
d) Pokrycie dachu
Przy doborze rodzaju konstrukcji wsporczej pod moduły fotowoltaiczne istotne znaczenie ma materiał pokrywający dach. Wpływa to także na koszty wykonania instalacji. Planując pokrycie modułami znacznej części dachu, optymalnym rozwiązaniem jest skorzystanie z tańszych pokryć dachu, np. blachy trapezowej. Takie rozwiązanie ułatwi montaż instalacji i wpłynie na niższe koszty jej wykonania.
4. Wybór miejsca na montaż falownika
Falownik powinien być jak najbliżej modułów fotowoltaicznych oraz rozdzielni głównej budynku. Pozwoli to na zmiejszenie do minimum długości okablowania. Najlepiej jest umieścić go np. w pomieszczeniu technicznym, garażu lub przedpokoju, ponieważ w ciągu dnia może emitować dźwięk o natężeniu ok. 30 dB, co odpowiada odgłosom tykającego zegara.
5. Podłączenie instalacji
W celu zminimalizowania stosowania instalacji natynkowych podczas montażu instalacji fotowoltaicznej, na etapie budowy domu jednorodzinnego, a w szczególności podczas wykonywania instalacji elektrycznej, warto zadbać o kilka istotnych kwestii:
a) Przewidzieć odpowiednie miejsce w rozdzielnicy elektrycznej budynku (do której będzie przyłączany falownik) na instalację dodatkowych elementów: zabezpieczenia przeciwprzepięciowego AC, zabezpieczenia nadmiarowo-prądowego oraz na dodatkowy licznik elektryczny przeznaczony do współpracy z falownikiem;
b) Zaplanować instalację falownika w pobliżu głównej rozdzielnicy elektrycznej budynku, najlepiej nie dalej niż 10 m – nie będzie wtedy konieczne stosowanie dodatkowych zabezpieczeń przepięciowych po stronie AC.
c) Warto także do planowanego miejsca montażu falownika poprowadzić odpowiedni przewód (5 x 4 mm2). W przyszłości pozwoli on podłączyć nawet falownik o mocy do 25 kW. Ponadto warto poprowadzić na dach jeden przewód ochronny 6 mm2, który posłuży do wyrównania potencjałów instalacji PV; – w przypadku gdy długość linii DC przekroczy znacznie 10 mb, należy przewidzieć dodatkową skrzynkę z zabezpieczeniem przepięciowym DC usytuowaną możliwie blisko modułów fotowoltaicznych;
d) Należy zapewnić dostęp do złącza kontrolnego uziemienia. Wartość rezystancji w jego przypadku powinna wynosić <10 Ohm. Ponadto trzeba przewidzieć dodatkową rozdzielnicę elektryczną przy falowniku posiadającą certyfikację na napięcie 1000 V DC – do montażu zabezpieczeń przeciwprzepięciowych DC oraz ewentualnych rozłączników DC.
Rozważanie instalacji fotowoltaicznej na etapie projektowania budynku jest rozsądne z wielu względów. Dostosowanie domu do powyżej opisanych aspektów zapewnia optymalne warunki do zainstalowania paneli fotowoltaicznych na własnym dachu oraz maksymalny uzysk energii z instalacji. Uwzględniając na etapie projektowania odpowiednią lokalizację związaną z małym zacienieniem, jak najmniejszym stopniem skomplikowania dachu, wiąże się z mniejszym nakładem rzeczowym i finansowym oraz lepszą wydajnością instalacji.
Dodatkowo, uruchomienie instalacji na etapie budowy domu, kiedy dom jest w tzw. „stanie surowym” pozwala na duże oszczędności. Związane jest to z ilością prądu jaki pobierany jest jeszcze przed wprowadzeniem się, a mianowicie przez urządzenia wykorzystywane podczas wykańczania budynku. Uruchomienie instalacji na tym etapie pozwala na skuteczne obniżenie rachunków za prąd.
