Instalacja fotowoltaiczna to inwestycja, która wymaga starannego przygotowania budynku, a przy modelach gruntowych również działki, aby zapewnić jej efektywność i bezpieczeństwo. W niniejszym przewodniku znajdziesz szczegółowe wskazówki, jak to zrobić, by móc stworzyć optymalnie działający system PV na lata.
Jak przygotować dom pod instalację fotowoltaiczną?
Fotowoltaika to technologia pozwalająca na przekształcanie energii słonecznej w prąd elektryczny, dzięki czemu właściciele domów mogą znacznie obniżyć rachunki za energię i przyczynić się do ochrony środowiska. Największy potencjał inwestycji mają budynki jednorodzinne oraz obiekty z dobrze nasłonecznionymi dachami lub terenami, szczególnie w południowej i centralnej Polsce, gdzie roczna suma nasłonecznienia przekracza 1000 kWh/m². Aby system działał optymalnie, dom powinien mieć odpowiednią konstrukcję dachu, sprawną instalację elektryczną i przestrzeń na dodatkowe urządzenia, takie jak falownik czy zabezpieczenia. Zanim przystąpisz do montażu, warto przeanalizować specyfikę budynku i jego otoczenia, by maksymalnie wykorzystać możliwości, jakie daje fotowoltaika.
Sprawdź naszą ofertę fotowoltaiki dla domu i otrzymaj bezpłatną wycenę.
Działka oraz jej otoczenie
W kwestii planowania instalacji PV, warto przede wszystkim rozważyć kontekst usytuowania domu na działce oraz zbadać otoczenie i jego wpływ na inwestycję. Największy potencjał względem produkcji energii ze słońca mają tereny otwarte (równiny lub lekkie wzniesienia), z minimalną ilością zacieniających przeszkód, takich jak drzewa czy sąsiednie budynki.
- Orientacja budynku na działce
Efektywność instalacji PV w dużej mierze zależy od ekspozycji na światło słoneczne. Odpowiednie umiejscowienie budynku oraz ocena jego otoczenia to niezbędne kroki w przygotowaniach.
- Usytuowanie względem południa
Najlepszą wydajność instalacja osiąga, gdy panele są skierowane idealnie na południe. Jeśli budynek nie jest tak zorientowany, np. moduły ukierunkowane są na południowy wschód lub zachód, mogą tracić ok. 5–10% wydajności. W przypadku systemów skierowanych na wschód lub zachód spadek może wynieść nawet 15–20%.
- Otoczenie budynku
Upewnij się, że wokół domu nie znajdują się przeszkody, które mogą rzucać cień na panele, takie jak drzewa, sąsiednie budynki czy kominy. To bardzo ważne z punktu widzenia wydajności i ilości wyprodukowanej energii. Na przykład cień rzucany przez drzewo o wysokości 10 m oddalonego o 5 m od domu może znacząco ograniczyć uzyski, zwłaszcza w godzinach porannych i wieczornych. Rozważ także potencjalny wzrost roślinności w przyszłości. Warto również uwzględnić możliwe zmiany w zabudowie sąsiednich działek.
Analiza średniego zużycia energii elektrycznej w budynku
Aby system PV był odpowiednio dobrany, konieczna jest analiza zużycia energii. Przeciętne gospodarstwo domowe w Polsce zużywa około 3000–4000 kWh energii rocznie. Domy wyposażone w klimatyzację, ogrzewanie elektryczne lub samochody elektryczne mogą przekroczyć poziom 6000–8000 kWh rocznie.
Przykładowe zużycie urządzeń:
- lodówka: 300–400 kWh rocznie;
- klimatyzacja: 500–800 kWh (sezon letni);
- oświetlenie LED: 200–300 kWh (przy założeniu 20 punktów świetlnych);
- piekarnik elektryczny: 200 kWh.
Jeśli planujesz zakup samochodu elektrycznego, dodaj do swojego bilansu zużycie ok. 2500–3000 kWh rocznie na jego ładowanie (dla rocznego przebiegu 15 000 km).
Sprawdź nasz kalkulator fotowoltaiki, aby dowiedzieć się, jaką moc paneli PV potrzebujesz.
Przygotowanie miejsc do przeprowadzenia przewodów i urządzeń
Montaż instalacji fotowoltaicznej wiąże się z koniecznością przeprowadzenia kabli oraz zamontowania urządzeń, takich jak falownik (inwerter) czy zabezpieczenia. Do systemów PV najczęściej stosuje się przewody solarne, które cechuje wysoka odporność na promieniowanie UV, działanie wilgoci oraz szeroki zakres temperatur (od -40°C do +90°C). Są one izolowane gumą lub tworzywem sztucznym (np. XLPE), a ich przekrój wynosi od 4 do 6 mm², co zapewnia minimalne straty energii i odporność na przeciążenia.
- Miejsce na falownik
Inwerter powinien być zlokalizowany w suchym, dobrze wentylowanym pomieszczeniu, np. w garażu lub piwnicy. Ważne, aby miejsce było łatwo dostępne do serwisu. Wymiary typowego falownika wynoszą około 50 × 40 × 20 cm, a odległość od rozdzielni nie powinna przekraczać 10 m, aby uniknąć strat na przewodach.
- Trasy kablowe
Przewody powinny być prowadzone w sposób minimalizujący ich długość i liczbę zagięć. Warto zastosować specjalne kanały kablowe, które zabezpieczą okablowanie przed uszkodzeniami mechanicznymi.
- Modernizacja rozdzielni elektrycznej
Rozdzielnia powinna pomieścić dodatkowe zabezpieczenia, takie jak wyłącznik różnicowoprądowy i ograniczniki przepięć dla instalacji PV. Jeśli jest starsza niż 10 lat, warto rozważyć jej modernizację.
Ocena stanu budynku
Stan techniczny budynku wpływa na wydajność i bezpieczeństwo systemu PV. W kontekście instalacyjnym szczególnym wyzwaniem może być stare budownictwo. Domy wybudowane kilkadziesiąt lat temu zwykle nie spełniają współczesnych norm efektywności energetycznej, co prowadzi do większych strat ciepła i wyższego zużycia energii. W takich przypadkach przed montażem paneli PV warto przeprowadzić termomodernizację – kompleksowe prace mające na celu poprawę efektywności energetycznej budynku, takie jak docieplenie ścian i dachu czy wymiana okien.
- Izolacja termiczna
Budynki o dobrej termoizolacji potrzebują mniej energii na ogrzewanie i chłodzenie, co pozwala lepiej wykorzystać moc generowaną przez fotowoltaikę. Jeśli Twój dom ma współczynnik przenikania ciepła (U) wyższy niż 0,2 W/m²K dla ścian i dachu, rozważ ich docieplenie.
- Instalacja elektryczna
Sprawdź, czy instalacja elektryczna w budynku jest zgodna z aktualnymi normami (np. PN-HD 60364). Konieczna może być wymiana przewodów aluminiowych na miedziane lub dostosowanie przekrojów kabli do obciążenia (dla falownika typowe są przewody o przekroju 4–6 mm²).
Dostęp do urządzeń i systemów PV
Rozważ możliwość przeprowadzenia prac budowlano-remontowych, mających na celu powiększenie lub wydzielenie dodatkowych przestrzeni. System fotowoltaiczny wymaga bowiem dostępu do niektórych komponentów.
- Pomieszczenia techniczne
W przypadku większych instalacji (powyżej 10 kWp) warto przewidzieć dedykowane pomieszczenie techniczne, które pomieści dodatkowe urządzenia, takie jak akumulatory. Powinno ono być wentylowane, aby uniknąć przegrzewania urządzeń.
- Łatwość serwisowania
Wszystkie elementy instalacji muszą znajdować się w miejscu umożliwiającym łatwy serwis. Zaleca się, aby dostęp do falownika oraz punktu przyłączenia instalacji w rozdzielni elektrycznej był możliwy bez konieczności użycia specjalistycznych narzędzi.
Przygotowanie dachu do fotowoltaiki – na co zwrócić uwagę?
Większość instalacji PV w Polsce montowanych jest na dachach. Oznacza to dla inwestorów, iż muszą zadbać o tę przestrzeń równie mocno, co o budynek. Najlepiej pomyśleć o ewentualnym systemie fotowoltaicznym już na etapie projektowania budynku. Niewłaściwie zaplanowany montaż może obniżyć wydajność instalacji, zwiększyć koszty eksploatacji, a w skrajnych przypadkach doprowadzić do uszkodzenia zarówno dachu, jak i samej fotowoltaiki.
Orientacja i nachylenie dachu
Konstrukcja połaci dachowej z punktu widzenia fotowoltaiki jest niezwykle ważna ze względu na wpływ na ostateczne uzyski energetyczne. Decyduje ona m.in. o sposobie montażu modułów – od orientacji względem stron świata, po kąt nachylenia powierzchni. Panele PV najczęściej instaluje się za pomocą specjalnych stelaży montażowych, które umożliwiają ich stabilne zamocowanie i odpowiednie ustawienie. W przypadku dachów skośnych wykorzystuje się uchwyty mocowane bezpośrednio do więźby, natomiast na dachach płaskich stosuje się konstrukcje balastowe lub wsporcze, które można dostosować do optymalnego kąta nachylenia.
- Orientacja
Najbardziej optymalna ekspozycja dla paneli PV w Polsce to południe. Dachy skierowane w tym kierunku zapewniają najwyższe uzyski energii. W przypadku orientacji wschodnio-zachodniej można również montować panele, ale efektywność będzie nieco niższa.
- Nachylenie dachu
Optymalne nachylenie paneli dla warunków w Polsce wynosi od 30° do 40°. W przypadku dachów o innym kącie nachylenia, np. 15° (dachy płaskie) lub 50° (stromizny), konieczne może być zastosowanie dodatkowych stelaży, które poprawią orientację paneli względem słońca.
Rodzaj pokrycia dachu
Rodzaj materiału, z jakiego wykonany jest dach, ma wpływ na łatwość i koszt montażu. W Polsce najpopularniejszym materiałem na dachy jest blachodachówka, ceniona za stosunkowo niską cenę, łatwość montażu i lekkość, co czyni ją idealnym wyborem dla nowych budynków. Dachówki ceramiczne również cieszą się dużym uznaniem, zwłaszcza w tradycyjnym budownictwie, gdzie doceniane są za trwałość i estetykę, choć ich montaż wymaga większej precyzji przy instalacjach fotowoltaicznych
- Dachówka ceramiczna
To jedno z najpopularniejszych pokryć dachowych. Montaż wymaga zastosowania specjalnych uchwytów, które nie uszkadzają dachówki. Konieczna może być wymiana uszkodzonych elementów przed instalacją.
- Blachodachówka
Montaż na blachodachówce jest prostszy i szybszy niż na dachówkach ceramicznych. Ważne jest jednak, aby upewnić się, że blacha jest odpowiednio zabezpieczona przed korozją.
- Dach płaski
Dachy płaskie wymagają konstrukcji wsporczych, które ustawią panele pod odpowiednim kątem. Należy również zwrócić uwagę na obciążenie konstrukcji.
- Papa i membrana dachowa
Wymagają szczególnej uwagi, aby uniknąć uszkodzeń hydroizolacji. Warto zastosować kleje montażowe lub stelaże balastowe, które eliminują konieczność wiercenia.
Stan techniczny dachu
Przed montażem należy przeprowadzić ocenę stanu dachu, aby upewnić się, że jest wystarczająco wytrzymały i nie wymaga remontu. W ocenie mogą pomóc wykwalifikowani inżynierowie budownictwa lub dekarze specjalizujący się w przygotowaniu połaci pod instalacje fotowoltaiczne. Powinni oni posiadać doświadczenie w analizie nośności konstrukcji oraz znajomość technik naprawy pokryć dachowych, aby precyzyjnie ocenić, czy dach sprosta dodatkowym obciążeniom.
- Nośność konstrukcji
Instalacja fotowoltaiczna generuje dodatkowe obciążenie, które wynosi średnio 15-20 kg/m² (panele, stelaże, mocowania). Dach musi być w stanie je unieść. Konstrukcje starsze lub o niepewnej nośności mogą wymagać wzmocnienia.
- Szczelność dachu
Nawet niewielkie przecieki mogą prowadzić do uszkodzenia systemu PV i budynku. Przed montażem warto przeprowadzić inspekcję dachu i naprawić ewentualne usterki.
- Usuwanie zbędnych elementów
Anteny, kominy wentylacyjne czy inne przeszkody mogą rzucać cień na panele, zmniejszając ich wydajność. Jeśli to możliwe, warto je przenieść lub usunąć.
Optymalizacja dachu pod instalację PV
Jeśli dach wymaga modernizacji, oto kilka działań, które można podjąć:
- Wzmocnienie konstrukcji
W przypadku starszych budynków można rozważyć wymianę krokwi lub wzmocnienie więźby dachowej, aby zwiększyć nośność.
- Dorobienie stelaży montażowych
Na dachach płaskich lub o niewłaściwym nachyleniu można zastosować konstrukcje wsporcze. Ważne, aby były wykonane z materiałów odpornych na korozję (np. aluminium lub stal ocynkowana).
- Wymiana pokrycia dachowego
Jeśli dachówka jest uszkodzona lub blachodachówka ma oznaki korozji, warto rozważyć wymianę pokrycia przed montażem fotowoltaiki.
Eliminacja zacienienia
Zacienienie nawet niewielkiej części paneli może obniżyć wydajność całego systemu. Nawet niewielka część modułu może ograniczyć przepływ energii, zmniejszając efektywność całego systemu. W przypadku zacienienia pojedynczego panelu, spadki wydajności mogą wynieść nawet 10–25%, a w przypadku większego zacienienia całego rzędu paneli, straty mogą sięgać 50% lub więcej, co przekłada się na znaczne obniżenie produkcji energii.
- Drzewa i roślinność
Jeśli drzewa znajdują się w pobliżu dachu, warto je przyciąć lub usunąć, aby ograniczyć cień. Szczególnie problematyczne mogą być gatunki takie jak topole, dęby czy sosny charakteryzują się dużą rozłożystością korony, a co za tym idzie – wysokim potencjałem do zacienienia paneli PV.
- Przeszkody na dachu
Przesunięcie kominów wentylacyjnych lub anten może znacząco poprawić efektywność paneli. W przypadku braku możliwości redukcji cienia, można zastosować panele o większej wydajności, które do pewnego stopnia będą mogły zrekompensować małą ilość światła.
Fotowoltaika na gruncie – jak się za nią zabrać?
Instalacje fotowoltaiczne na gruncie to świetne rozwiązanie dla osób, które dysponują przestronną działką i chcą uniezależnić system od budynku. Tego typu rozwiązania są równie efektywne co instalacje dachowe, a niekiedy nawet bardziej elastyczne w kontekście projektowym.
Wybór lokalizacji instalacji PV na działce
Tak jak w przypadku modułów umieszczanych na dachu, instalacje gruntowe również muszą być dobrze zaprojektowane i zorientowane. Liczy się tutaj nie tylko położenie konstrukcji na działce, lecz również ekspozycja świetlna czy odpowiednie ulokowanie względem granic.
- Maksymalna ekspozycja na słońce
Najlepszym miejscem na działce jest przestrzeń wolna od zacienienia przez drzewa, budynki czy inne przeszkody. Panele powinny być skierowane na południe, a ich kąt nachylenia dostosowany do szerokości geograficznej (w Polsce optymalny kąt to 30–40 stopni).
- Odpowiednia odległość od budynków i granic działki
Należy zapewnić odpowiednią odległość od granic działki (zazwyczaj min. 3 m) i zabudowań. Ważne jest także utrzymanie odpowiedniego dystansu od dróg dojazdowych lub innych miejsc generujących zanieczyszczenia (np. kurz).
- Rozważenie potencjalnych przeszkód w przyszłości
Jeśli na działce planowane są nowe nasadzenia, budynki lub inne zmiany, należy uwzględnić ich potencjalny wpływ na dostęp do światła słonecznego.
Przygotowanie działki pod instalację gruntową
Standardowe konstrukcje wsporcze pod fotowoltaikę mają wysokość od 1 do 3 metrów. Pozwala to na swobodne przepływanie powietrza pod panelami i minimalizuje ryzyko ich nagrzewania się. Wymiary takiej konstrukcji zależą od liczby modułów, jednak typowy system dla gospodarstwa domowego zajmuje od 20 do 50 m² powierzchni. Przeciętny rząd paneli to około 2–3 moduły ustawione w pionie, co wymaga stabilnego, dobrze przygotowanego podłoża.
- Wyrównanie terenu
Aby zapewnić stabilność konstrukcji i równe rozmieszczenie paneli, teren powinien być płaski. W przypadku działek z pochyłością konieczne będzie wyrównanie terenu lub zastosowanie specjalnych stelaży przystosowanych do nierówności.
- Usunięcie przeszkód
Należy usunąć kamienie, korzenie, pozostałości po budowlach czy inne elementy mogące utrudnić montaż.
- Przygotowanie gleby
Rodzaj gleby ma znaczenie dla stabilności instalacji. Na gruntach podmokłych lub piaszczystych konieczne może być dodatkowe wzmocnienie konstrukcji poprzez zastosowanie betonowych fundamentów lub głębszych pali wbijanych w ziemię.
Konstrukcje wsporcze – materiały i technologie
Gruntowe instalacje fotowoltaiczne wymagają solidnych i trwałych konstrukcji wsporczych. Typowe stelaże wsporcze składają się ze stalowej ramy, słupów nośnych, poprzeczek montażowych oraz śrub i obejm. Wszystkie elementy muszą być wykonane z materiałów odpornych na działanie czynników atmosferycznych oraz zapewniać stabilność.
Najczęściej stosowane materiały to:
- Stal ocynkowana
Jest najpopularniejszym materiałem używanym w instalacjach PV. Charakteryzuje się wysoką odpornością na korozję i wytrzymałością mechaniczną. Konstrukcje stalowe mają żywotność powyżej 25 lat.
- Aluminium
Lżejsze od stali, odporne na korozję, ale droższe. Wybór aluminium sprawdza się szczególnie w miejscach, gdzie liczy się szybki montaż i łatwość transportu elementów.
- Rozwiązania prefabrykowane
Niektóre firmy oferują gotowe zestawy konstrukcji gruntowych, które można łatwo zmontować na miejscu. Ich cena zależy od rozmiaru i rodzaju zastosowanego materiału, zaczynając od około 100–200 zł za metr kwadratowy konstrukcji.
Prace ziemne i przygotowanie fundamentów
Prace ziemne są niezbędnym i ważnym etapem przy realizacji instalacji fotowoltaicznej na gruncie. Obejmują przygotowanie terenu pod konstrukcje wsporcze oraz zapewnienie stabilności całej instalacji. Zakres tych prac zależy od rodzaju gleby, lokalnych warunków środowiskowych i wybranego typu fundamentów. W niektórych przypadkach są one stosunkowo mało inwazyjne, jak przy palach wbijanych, w innych – bardziej skomplikowane, jak w przypadku fundamentów betonowych wymagających głębszego ingerowania w grunt.
Najczęściej stosowanym rozwiązaniem są konstrukcje fundamentowe. W ramach nich można wyróżnić kilka technologii:
- pale wbijane – stosowane na glebach twardych i stabilnych (palowanie jest szybkie i wymaga minimalnej ingerencji w teren);
- fundamenty betonowe – wykorzystywane na terenach o miękkiej lub niestabilnej glebie (zapewniają doskonałą stabilność, ale wymagają większych nakładów pracy);
- bloki balastowe – stosowane tam, gdzie niemożliwe jest naruszenie gruntu, np. na działkach dzierżawionych.
Na terenach narażonych na podmokłość warto wykonać system odwodnienia, aby uniknąć erozji gleby i zapewnić stabilność konstrukcji. Sama konstrukcja wsporcza i instalacja PV muszą być uziemione zgodnie z normami bezpieczeństwa (np. PN-HD 60364). W ten sposób system jest chroniony przed skutkami przepięć oraz awariami.
Montaż i konfiguracja systemu
Montaż fotowoltaiki na gruncie obejmuje szereg precyzyjnych działań, od ustawienia konstrukcji wsporczych, przez rozstaw paneli, aż po podłączenie falownika i systemu elektrycznego. Proces ten wymaga dokładności, aby zapewnić stabilność instalacji, minimalizację strat energii i zgodność z normami bezpieczeństwa. Fachowcy przeprowadzający prace z tego zakresu powinni posiadać doświadczenie w instalacjach PV, uprawnienia elektryczne (np. SEP) oraz wiedzę z na temat konfiguracji systemów odnawialnych źródeł energii.
- Rozstaw paneli
Panele w instalacjach gruntowych powinny być rozmieszczone w taki sposób, aby nie zasłaniały się nawzajem. Minimalny odstęp pomiędzy rzędami modułów to około 2–4 metry, w zależności od kąta nachylenia i wysokości konstrukcji.
- Przewody i falownik
Odległość od miejsca montażu do falownika i przyłącza elektrycznego powinna być jak najmniejsza, aby ograniczyć straty energii. Kable należy prowadzić w ziemi w specjalnych peszlach lub kanałach zabezpieczających.
- Ochrona przed zwierzętami
Na terenach wiejskich należy zabezpieczyć instalację przed uszkodzeniami powodowanymi przez zwierzęta, np. poprzez instalację ogrodzenia lub siatki ochronnej wokół konstrukcji.
Co jeszcze powinna zawierać instalacja gruntowa?
Gruntowa instalacja fotowoltaiczna, poza standardowymi komponentami jak panele, falownik czy konstrukcja wsporcza, może być wzbogacona o dodatkowe elementy zwiększające jej efektywność, trwałość i bezpieczeństwo.
- System śledzenia słońca (trackery)
Instalacje z trackerami to zaawansowane systemy pozwalające na automatyczne podążanie paneli za ruchem słońca. Dzięki temu powierzchnia paneli jest stale skierowana pod optymalnym kątem w stronę światła słonecznego. W ten sposób można zwiększyć uzysk energii o 15–30% w porównaniu do systemów statycznych. Rozwiązanie to jest szczególnie efektywne w rejonach o dużym nasłonecznieniu przez większość roku.
- Zabezpieczenia przeciwwiatrowe
Na otwartych terenach instalacje są szczególnie narażone na działanie silnych wiatrów. Dlatego należy zastosować odpowiednie środki ochronne w postaci m.in. wzmocnionych konstrukcji wsporczych (nowoczesne rozwiązania są w stanie wytrzymać obciążenia wiatrowe o prędkości nawet 120–150 km/h), dostosowania kąta nachylenia (15–20° zmniejsza opory przy silnych wiatrach), podłoża balastowego (na terenach z ryzykiem podmuchów wiatru stosuje się fundamenty betonowe lub bloki balastowe, które zwiększają stabilność całej konstrukcji).
- Zabezpieczenia antykradzieżowe i monitoring
Instalacje gruntowe są bardziej narażone na kradzieże i uszkodzenia niż systemy dachowe, dlatego warto zadbać o odpowiednie środki ochrony. Dobrym rozwiązaniem może być ogrodzenie terenu siatką ze stali ocynkowanej lub panelami ogrodzeniowymi o wysokości minimum 1,5–2 metrów. W przypadku terenów z podwyższonym ryzykiem wandalizmu lub kradzieży warto zastosować również kamery CCTV z funkcją nagrywania i zdalnym podglądem, systemy alarmowe z możliwością powiadomienia telefonicznego oraz osłony na kable, zapobiegające przecięciom.
Szukasz firmy, która od A do Z zrealizuje Twoją inwestycją fotowoltaiczną? Skontaktuj sięz nami! Twoja Energia Sp. z o.o. to firma działająca na rynku OZE od 2014 roku, zajmująca się kompleksową realizacją instalacji fotowoltaicznych, pomp ciepła oraz magazynów energii. Pracują u nas najlepsi eksperci i najwięksi pasjonaci, którzy aktywnie działają w branży energetyki odnawialnej od prawie 10 lat. Tworzymy optymalnie działające systemy PV, zarówno na dachach jak i gruncie. Sprawdź nasze realizacje i przekonaj się, że profesjonalistom warto zaufać.
