Instalacja PV: sposoby montażu paneli fotowoltaicznych, także na ścianie domu

Instalacja PV, czyli instalacja fotowoltaiczna, składa się z paneli, falownika i konstrukcji, na której moduły są zamocowane. O tym, ile energii wyprodukuje i czy przetrwa ćwierć wieku bez problemów, w dużej mierze decyduje sposób montażu. Ten sam zestaw modułów da inny uzysk na dachu skośnym, inny na płaskim, a jeszcze inny na gruncie czy na ścianie domu.

Poniżej porównujemy wszystkie stosowane sposoby montażu paneli fotowoltaicznych, systemy montażowe dobierane do konkretnych pokryć i fasad oraz uzyski policzone w PVGIS, narzędziu Komisji Europejskiej, dla Poznania (baza SARAH3, lata 2005–2023, 1 kWp, straty systemowe 14%).

Od czego zależy sposób montażu

Wybór nie jest kwestią gustu. Rozstrzygają go cztery rzeczy, sprawdzane podczas audytu: powierzchnia, orientacja i kąt, zacienienie oraz nośność konstrukcji.

Dostępna powierzchnia

Moduł o mocy 430–450 Wp ma około 1,9–2 m², więc na 1 kWp przypada około 4,5 m² samych modułów. Instalacja 8 kWp zajmie wraz z odstępami montażowymi około 40 m² połaci. Jeśli dach tyle nie daje, trzeba szukać miejsca gdzie indziej: na gruncie, na ścianie albo na zadaszeniu.

Orientacja i kąt

Południe daje najwięcej. PVGIS dla Poznania wskazuje optymalne nachylenie około 40°, ale między 35° a 40° różnica jest pomijalna:

Instalacja wschód-zachód produkuje mniej w skali roku, ale równiej w ciągu dnia. Przy net-billingu, gdzie liczy się zużycie na bieżąco, bywa to korzystne. Więcej o wpływie kierunku piszemy w artykule o orientacji paneli fotowoltaicznych.

Zacienienie

Komin, drzewo albo sąsiedni budynek potrafią zabrać znacznie więcej, niż wynikałoby z zacienionej powierzchni, bo jeden przyciemniony moduł ogranicza pracę całego łańcucha. Rozwiązaniem są optymalizatory mocy albo mikrofalowniki.

Nośność konstrukcji

Moduły z konstrukcją ważą kilkanaście kilogramów na metr kwadratowy. Przy dachach starszych niż kilkadziesiąt lat, po przeróbkach więźby albo przy montażu na ścianie warto zlecić ocenę konstruktorowi.

Montaż na dachu skośnym

To najczęstszy sposób montażu w domach jednorodzinnych. Moduły montuje się równolegle do połaci, na szynach przymocowanych do konstrukcji dachu przez system mocowań dobrany do pokrycia.

• Dachówka ceramiczna lub betonowa: haki dachowe przykręcane do krokwi lub łaty, pod dachówką. Dachówkę w miejscu haka się podcina lub podkłada, ale nie przewierca, więc pokrycie zostaje szczelne.
• Blachodachówka: śruby dwugwintowe z podkładką EPDM, wkręcane w grzbiet fali. Śruba musi trafić w łatę lub krokiew, bo sama blacha nie przeniesie obciążenia wiatrem.
• Blacha na rąbek stojący: uchwyty zaciskają się na rąbku i nie trzeba niczego wiercić.
• Gont bitumiczny: mocowania na śrubach z kołnierzem uszczelniającym, przewiercane przez pokrycie i uszczelniane systemowo.
• Eternit: na płytach azbestowo-cementowych instalacji się nie montuje. Pokrycie trzeba najpierw zdemontować i zutylizować przez uprawnioną firmę.

Zaletą dachu skośnego jest gotowy kąt nachylenia. Wadą: nie da się go poprawić, jeśli dach jest zbyt płaski albo skierowany na północ. Jak dobrać instalację do konkretnego dachu, opisujemy w artykule o dopasowaniu fotowoltaiki do dachu.

Montaż na dachu płaskim

Na dachach płaskich moduły ustawia się na konstrukcji wsporczej, zwykle pod kątem 10–15°. Konstrukcja jest najczęściej balastowa, dociążana bloczkami betonowymi, dzięki czemu nie przebija się hydroizolacji. Tam, gdzie dach nie uniesie balastu, stosuje się systemy klejone do membrany albo kotwione mechanicznie z uszczelnieniem.

Mniejszy kąt to świadomy kompromis. Przy 10° moduł na południe daje według PVGIS około 90% produkcji modułu pod kątem 35°, za to zmniejsza się obciążenie wiatrem, balast i odstępy między rzędami. Na tej samej powierzchni zmieści się więcej modułów.

Popularny jest też układ wschód-zachód, w którym moduły tworzą dwuspadowe rzędy. Każdy moduł produkuje mniej niż skierowany na południe, ale rzędy prawie się nie zacieniają i na dachu mieści się wyraźnie większa moc.

Instalacja PV na gruncie

Gdy dach jest za mały, zacieniony albo źle zorientowany, rozwiązaniem jest instalacja fotowoltaiczna na gruncie. Konstrukcja stoi na profilach wbijanych lub wkręcanych w ziemię albo na fundamentach betonowych, jeśli wymaga tego grunt.

Kąt i orientację dobiera się swobodnie, więc uzysk z kilowata jest najwyższy, a serwis i mycie modułów są proste. Wadą jest zajęta część działki. Instalowanie urządzeń fotowoltaicznych do 150 kW nie wymaga pozwolenia na budowę ani zgłoszenia (art. 29 ust. 4 pkt 3 lit. c Prawa budowlanego). Większe instalacje nie mieszczą się w tym wyjątku. Szczegóły doboru konstrukcji opisujemy w artykule jak wybrać system fotowoltaiki na gruncie.

Fotowoltaika na ścianie domu

Fotowoltaika na ścianie budynku ma sens, gdy brakuje miejsca na dachu, a jest dobrze nasłoneczniona ściana południowa. Pionowy moduł produkuje w skali roku mniej, ale zimą potrafi wyprzedzić dach.

Według PVGIS dla Poznania moduł na ścianie południowej daje około 760 kWh z 1 kWp rocznie, czyli około 72% produkcji z dachu 35°. W grudniu ta sama ściana produkuje jednak około 30 kWh z 1 kWp, a dach około 26 kWh. Niskie zimowe słońce pada na ścianę prawie prostopadle, a na pionowym module nie zalega śnieg. Ściany wschodnia i zachodnia dają tylko około 520–530 kWh, więc rzadko się opłacają.

Konstrukcja pod panele fotowoltaiczne na ścianie

Na fasadzie stosuje się trzy systemy montażowe:

1. Szyny montowane płasko do ściany. Moduły wiszą pionowo, równolegle do elewacji. To najprostszy i najmniej widoczny wariant.
2. Konsole odchylające. Wsporniki odsuwają dolną krawędź modułu od ściany i ustawiają go pod kątem. Moduł produkuje więcej niż pionowy i może pełnić funkcję daszka nad oknem.
3. Moduły fasadowe BIPV, które zastępują okładzinę elewacyjną. Kosztują więcej za kilowat, ale są jednocześnie materiałem wykończeniowym. Więcej o nich w artykule BIPV: co to jest.

Montaż paneli fotowoltaicznych na ścianie

Montaż na ścianie wymaga więcej przygotowania niż na dachu:

• Konstrukcję kotwi się w warstwie nośnej muru, a nie w samym ociepleniu. Przy ścianie z izolacją stosuje się łączniki dystansowe, które przenoszą obciążenie przez warstwę ocieplenia i ograniczają mostki termiczne.
• Konstruktor sprawdza nośność ściany i obciążenie wiatrem na fasadzie, które przy narożnikach budynku jest większe.
• Okna, parapety, rynny i drzewa rzucają cień, który na pionowej powierzchni zmienia się z porą roku.
• Przewody prowadzi się w osłonach, z zachowaniem dostępu serwisowego.

Formalności są takie same jak przy innych instalacjach: do 150 kW bez pozwolenia i zgłoszenia, powyżej 6,5 kW uzgodnienie z rzeczoznawcą ppoż. i zawiadomienie straży pożarnej. Inaczej jest przy zabytkach. Przy budynku wpisanym do rejestru zabytków montaż wymaga pozwolenia na budowę, a na obszarze wpisanym do rejestru zgłoszenia. Do wniosku lub zgłoszenia dołącza się pozwolenie wojewódzkiego konserwatora zabytków (art. 29 ust. 7 Prawa budowlanego). Warto też sprawdzić, czy miejscowy plan nie reguluje wyglądu elewacji.

Konstrukcje specjalne: carport i pergola

Instalacja nie musi stać na dachu domu ani na trawniku.

• Carport solarny zadasza miejsca postojowe i produkuje prąd, często zasilając ładowarkę samochodu elektrycznego.
• Pergola fotowoltaiczna zacienia taras. Zadaszenie bywa szczelne albo częściowo przezierne, zależnie od tego, ile światła ma przepuszczać.

Oba warianty mają zwykle niewielki spadek, więc produkują trochę mniej niż dach skośny, ale wykorzystują miejsce, którego na dachu nie ma.

Od czego zależy koszt montażu

Na koszt instalacji PV wpływa przede wszystkim sposób montażu. Dach skośny z typowym pokryciem wymaga najprostszej konstrukcji. Dach płaski dokłada balast i analizę nośności, grunt prace ziemne i dłuższe trasy kabli, a ściana konsole, kotwy i projekt konstrukcji. Na dachu zacienionym dochodzą optymalizatory, a przy eternicie demontaż i utylizacja płyt.

Orientacyjną moc i zwrot dla swojego zużycia policzysz w kalkulatorze fotowoltaiki. Wydatki na instalację można odliczyć w ramach ulgi termomodernizacyjnej, do 53 000 zł od podstawy obliczenia podatku na podatnika (art. 26h ustawy o PIT). Realna korzyść to 12% lub 32% odliczonej kwoty przy skali podatkowej albo 19% przy podatku liniowym.

Który sposób montażu wybrać

Sposób montażu wybiera się po audycie, a nie z katalogu. Dach skośny jest najprostszy i najczęstszy. Dach płaski wymaga konstrukcji balastowej i mniejszego kąta. Grunt daje najwyższy uzysk kosztem powierzchni działki. Ściana południowa i zadaszenia rozwiązują problem braku miejsca, a ściana dodatkowo poprawia produkcję zimą.

Jeśli nie wiesz, który wariant pasuje do Twojego budynku, umów konsultację. Sprawdzimy dach, ściany, zacienienie i nośność konstrukcji, a potem pokażemy wyliczenie uzysku dla każdego sensownego wariantu fotowoltaiki dla domu.