Fotowoltaika do samochodu - dlaczego warto?

Samochody elektryczne - dlaczego zyskują na popularności?

Blisko 10.000 zł – tyle przeciętny kierowca wyda do końca 2022 roku na benzynę (przy założeniu, że jego auto spala 7 l/100 km). A przy okazji wyemituje do atmosfery około 2,5 kg dwutlenku węgla. Są to oczywiście dane czysto szacunkowe, gdyż dynamicznie zmieniające się w ostatnich miesiącach ceny paliw, mogą podaną kwotę zwiększyć lub zmniejszyć, jeżeli kierowca zdecyduje się na ograniczenie korzystania z samochodu w ramach budżetowych oszczędności.

Nie zmienia to jednak faktu, że rosnące ceny benzyny, coraz większa dostępność pojazdów typu EV (ang. electric vehicles) na rynku i zyskująca na znaczeniu świadomość ekologiczna sprawiają, że Polacy coraz śmielej spoglądają w stronę “elektryków”. Według danych Polskiego Stowarzyszenia Paliw Alternatywnych, mamy w Polsce już ponad 55 tysięcy aut z takim napędem. Jednocześnie badanie UCE Research z 2021 wskazuje, że aż 61% Polaków deklaruje chęć posiadania samochodu jeżdżącego na prąd. Problem w tym, że jak wskazują analitycy Polskiego Instytutu Ekonomicznego, barierę stanowi cena i ograniczona ogólnodostępna infrastruktura ładowania.

To się jednak zmienia. Pojawiają się dofinansowania do samochodów elektrycznych – np. Mój Elektryk. Jednocześnie według danych z końca września 2022 roku w Polsce działa już prawie 2500 ogólnodostępnych stacji ładowania EV (dla porównania w 2020 roku było ich ok. 1,5 tysiąca). W ramach tej liczby użytkownicy aut elektrycznych mogą natomiast korzystać z prawie 5000 punktów ładowania. Według ekspertów rynkowych rewolucja będzie postępować, bo zgodnie z ambitnym planem Unii Europejskiej, do 2030 roku w krajach członkowskich ma być w ciągłym użyciu 30 mln aut elektrycznych.

Elektryki powoli zastępują więc auta spalinowe. Główną zaletą tych pierwszych jest możliwość właściwie bezemisyjnego poruszania się i to praktycznie za darmo. Wystarczy, że oprócz ładowania samochodu w płatnych punktach, właściciel pojazdu zdecydujecie się na ładowanie samochodu z fotowoltaiki.

Ładowanie samochodu z fotowoltaiki - jakie korzyści?

Coraz więcej firm montujących stacje ładowania samochodów elektrycznych poszerza swoją ofertę o możliwość instalacji ładowarki w pakiecie z fotowoltaiką. Oczywiście do częściej spotykanych należą działania o charakterze odwrotnym, a więc instalatorzy od lat specjalizujący się w montażu paneli fotowoltaicznych reagują na rosnącą popularność elektromobilności i inwestują w poszerzenie kompetencji swoich pracowników w zakresie przygotowywania przyłączy dla stacji ładowania. Rozwój rynku zmierzający w tym kierunku podyktowany jest między innymi wzrastającą świadomością korzyści wynikających z użytkowania domowych stacji ładowania w połączeniu z fotowoltaiką. Ten sam system można oczywiście zastosować również w przypadku przedsiębiorstw korzystających z energii słonecznej i decydujących się na inwestycję w stacje ładowania dla firmy. Do najważniejszych zalet ładowania samochodu z fotowoltaiki należą:

• ekonomiczne wykorzystanie ewentualnych nadwyżek energii – zwiększenie poziomu autokonsumpcji energii może być przydatne szczególnie obecnie, gdy fotowoltaika odnotowuje problemy wynikające ze zbyt dużego obciążenia przestarzałych i mało elastycznych sieci elektroenergetycznych. Chcąc dodatkowo podnieść autokonsumpcję można kupić oddzielny magazyn energii, w pikach produkcji ładować samochód bezpośrednio z fotowoltaiki lub akumulatora, ograniczając tym samym prądu eksport do sieci;
• obniżenie kosztów eksploatacji pojazdu – jedną z najbardziej oczywistych i szeroko komunikowanych korzyści wynikających z połączenia stacji ładowania z fotowoltaiką, jest minimalizacja kosztów użytkowania samochodu elektrycznego. Jeżeli dodatkowo pojazd wykorzystywany jest na przykład jako drugi w rodzinie, a jego zasięg na pełnej baterii w zupełności wystarcza by pokryć zapotrzebowanie kierowcy w ciągu doby, to poza aspektami związanymi z serwisowaniem eksploatacja pojazdu może być darmowa;
• ograniczenie śladu węglowego – funkcjonowanie duetu “samochód elektryczny – fotowoltaika” w domowym lub firmowym systemie elektroenergetycznym sprawia, że negatywny wpływ zasilania gospodarstwa domowego na środowisko naturalne zostaje istotnie ograniczony. Ładowanie samochodu z fotowoltaiki jest więc rozwiązaniem nie tylko dla osób dbających o swój budżet, ale także tych, którym zależy na życiu zgodnie z założeniami ekologicznego i zrównoważonego gospodarowania zasobami naturalnymi;
• pozytywny wizerunek - zarówno w kontekście użytkownika prywatnego, jak i instytucjonalnego inwestycja w stację ładowania EV połączoną z fotowoltaiką będzie wpływała pozytywnie na ich wizerunek. Wizytówka nowoczesnego przedsiębiorstwa dbającego o dobrostan środowiska, czy wzrost wartości nieruchomości wyposażonej w ekonomiczne rozwiązania, to z pewnością dodatkowe zalety takiego systemu.

Fotowoltaika do samochodu – czym się różni od standardowej instalacji?

Elementy wchodzące w skład zestawu fotowoltaicznego są w większości przypadków standardowe dla każdej instalacji. Gdy fotowoltaika działa, produkowana energia po przekształceniu z prądu stałego na prąd zmienny jest kierowana do wewnętrznej, domowej lub firmowej sieci elektrycznej. Tam, ze względu na nieco wyższe napięcie jest konsumowana w pierwszej kolejności, a nadwyżki odsyłane są do sieci. I właśnie by ograniczyć wysyłkę prądu do ZE, co dla prosumenta zawsze wiąże się ze stratą, nadwyżkami prądu można ładować samochód elektryczny.

Źródło: teslamotorsclub.com

Właściwie jedyną różnicą dzielącą standardową instalację fotowoltaiczną oraz tę przystosowaną do ładowania aut elektrycznych, jest podłączenie do inwertera optymalnej mocowo stacji ładowania. Ciekawą i zdecydowanie zwiększającą efektywność systemu możliwością, jest dodatkowa inwestycja w urządzenie inteligentnie zarządzające energią. Jednym z nich jest na przykład SMA Sunny Home Manager (cena ok. 1500 zł), który kontroluje wszystkie przepływy energii w gospodarstwie domowym, ogranicza czynną moc energii wprowadzanej do sieci, automatycznie reguluje obciążenia, a także analizuje zużycie dla wszystkich odbiorników. Zastosowanie tego typu urządzenia pozwala oddawać nadwyżki energii do sieci dopiero po uzupełnieniu zapotrzebowania wszystkich sprzętów, w tym baterii w samochodzie.

W teorii samochody elektryczne można ładować bezpośrednio z gniazdka z napięciem 230 V. Maksymalna moc takiej mobilnej ładowarki to 3,7 kW. Nie zawsze będzie to jednak optymalne rozwiązanie. Jest bowiem czasochłonne, gdyż ładowanie w takiej konfiguracji zajmuje zwykle od kilkunastu do kilkudziesięciu godzin – w zależności o pojemności baterii, a dodatkowo obciąża domową sieć elektryczną. Dość wspomnieć, że w połowie 2022 roku Norwegia będąca liderem w branży elektromobilności zakazała tej metody ładowania pojazdów elektrycznych. Oczywistym plusem tego rozwiązania są natomiast niskie koszty inwestycyjne – przewód (ładowarka) potrzebny do ładowania jest bowiem zwykle w zestawie z autem.

Stacja ładowania EV i fotowolotaika - jakie urządzenie wybrać?

Z instalacją fotowoltaiczną kompatybilna jest większość stacji ładowania dostępnych obecnie na rynku. Inwestor, wybierając odpowiednie urządzenie powinien zatem wziąć pod uwagę parametry, które pozwolą mu efektywnie ładować baterię w użytkowanym przez niego modelu auta. W kontekście współdziałania ładowarki i instalacji fotowoltaicznej warto skupić się przede wszystkim na trzech poniższych parametrach:

• moc stacji ładowania - standardowo domowe ładowarki AC dysponują maksymalną mocą do 3,7 kW, 7,4 kW, 11 kW lub 22 kW. Decydując się na konkretny model trzeba dostosować podawaną przez niego moc zarówno do możliwości samochodu (ograniczonym przez konwerter), jak również konfiguracji instalacji elektroenergetycznej i ewentualnych planów rozbudowy domowego (bądź firmowego) systemu. Najlepszym rozwiązaniem zwykle będzie stacja ładowania z funkcją regulacji mocy ładowania;
• sposób i miejsce montażu - planując inwestycję w ładowarkę połączoną z fotowoltaiką warto zwrócić uwagę na miejsce, w którym ma ona zostać zamontowana oraz na wynikający z tego faktu stopień zaawansowania prac przyłączeniowych koniecznych do wykonania. Zazwyczaj najłatwiej zamontować i podłączyć stację ładowania typu wallbox, którą umieszcza się na ścianie budynku. Jeżeli jednak inwestor zdecyduje się na instalację ładowarki na wolnostojącym słupku, powinien liczyć się z wyższymi kosztami usług montażowych;
• zabezpieczenia - każde kolejne urządzanie zasilane z instalacji fotowoltaicznej stwarza potencjalne zagrożenie dla bezpieczeństwa całego systemu. Wybierając ładowarkę EV trzeba upewnić się zatem w kontekście zabudowanych w niej zabezpieczeniach, a tym samym tych, które będzie trzeba zapewnić po stronie instalacji. Do przykładowych zabezpieczeń należą na przykład uziemienie, zabezpieczenie przed przeciążeniem, przepięciem, upływem prądu stałego DC, wyłączniki różnicowoprądowe RCD typu A lub typu B.

Przykładowe modele stacji ładowania wraz z cenami i zakresami mocy, które doskonale współpracują z fotowoltaiką zostały zestawione w poniższej tabeli:

Ładowanie samochodu z paneli fotowoltaicznych - jakie koszty?

Choć samo ładowanie samochodu z fotowoltaiki przy optymalnie skonfigurowanym systemie może zapewniać bezkosztową jazdę, to wymaga wkładu określonych środków finansowych na początkowym etapie inwestycji. Wynika to oczywiście z faktu konieczności zakupienia podzespołów instalacji fotowoltaicznej oraz infrastruktury ładującej, a także opłacenia kosztów montażu. Przykładowe ceny stacji ładowania wskazaliśmy w tabeli powyżej. Trzeba jednak pamiętać, że będą się one różnić w zależności od technologicznego zaawansowania urządzenia, oferowanych przez nie funkcji dodatkowych, zabudowanych zabezpieczeń itp. W ramach kosztów samej stacji ładowania można przyjąć szacunkowo przedział od 3000 do 10000 zł (stacje do użytku ogólnodostępnego mogą być znacznie droższe).

Przypadki, w których inwestor decyduje się na instalację fotowoltaiki jedynie do zasilania stacji ładowania są raczej rzadkie. Jeżeli jednak przyjrzeć się bliżej temu zagadnieniu, warto orientacyjnie określić moc instalacji, która będzie optymalna w tym zakresie. Weźmy jako przykład, jeden z elektrycznych samochodów dostępnych na polskim rynku o średnim zużyciu energii ok. 16,8 kWh na 100 km – to daje nam 0,168 kWh/km. W Polsce największa grupa kierowców robi średnio 20.000 kilometrów rocznie. Po obliczeniu wychodzi, że w ciągu roku nasze auto “spali” 3360 kWh prądu (bo 0,168 kWh x 20.000 = 3360 kWh). A zatem, w tym przypadku fotowoltaika do ładowania samochodu powinna mieć ok. 3,4 kW mocy, ponieważ w Polsce z 1 kW instalacji PV zwykle uzyskujemy ok. 1000 kWh energii rocznie.

Koszty instalacji fotowoltaicznej do samochodu są identyczne jak w przypadku przypadku zwykłej fotowoltaiki dla domu. Mając na uwadze planowany roczny przebieg elektrykiem i znając parametry jego akumulatora, można określić przybliżoną liczbę ładowań oraz zużycie energii wymagane do tego. Zakładając, że auto będzie potrzebować około 3 360 kWh rocznie, moc instalacji słonecznej będzie musiała wynosić około 3,4 kW. Koszt takiej fotowoltaiki będzie wynosić około 17 000 zł.

Czy instalowanie fotowoltaiki do samochodu jest opłacalne?

Cena prądu z uwzględnieniem pełnej stawki VAT oraz opłat dystrybucyjnych w taryfie G11 wyniesie w 2022 roku ok. 0,77 zł za kilowatogodzinę. Skoro nasze auto potrzebuje 3360 kWh rocznie, za energię dostarczoną do pojazdu prosto z sieci zapłacilibyśmy około 2590 zł. Trzeba brać w tym miejscu poprawkę na dużą szacunkowość tych kwot.

Jeśli jako prosumenci, inwestorzy będą korzystać z net-billingu, będą mogli zaoszczędzić około 65% tej kwoty (sprawdźcie artykuł o tym czy fotowoltaika się opłaca). W efekcie w net-billingu, zamiast 2590 zł, ładowanie samochodu elektrycznego z paneli fotowoltaicznych będzie nas kosztować ok. 907 zł. Daje to nam oszczędności rzędu ok. 1683 zł. Tym samym, fotowoltaika do samochodu zwróci się po ok. 8 latach. Oczywiście czas ten można skrócić, wykorzystując ulgi i dotacje.

Dofinansowania fotowoltaiki do samochodu - jak skorzystać?

W 2022 roku w polskim systemie nie funkcjonuje jeszcze żadne dofinansowanie przeznaczone specjalnie do fotowoltaiki do samochodu, jednak inwestorzy nadal mogą skorzystać ze wsparcia finansowego dla swojego przedsięwzięcia. Ostatecznie panele fotowoltaiczne do ładowania samochodu są niczym innym jak instalacją fotowoltaiczną dla domu. A to oznacza, że istnieje kilka opcji wsparcia:

• dotacja Mój Prąd – jest ona przewidziana dla nowych systemów solarnych (nie obejmuje więc rozbudowy) o mocy od 2 do 10 kW. Jednym z warunków uzyskania dofinansowania jest wykorzystanie energii na potrzeby własne (a więc np. do ładowania samochodu) oraz korzystanie z net-billingu. Można otrzymać 6.000 zł lub więcej (o ile zamontujemy np. system EMS lub magazyn energii);
• program Czyste Powietrze – w tym przypadku również zakres mocy instalacji wynosi od 2 do 10 kW. Instalacja musi być nowa (nie może być rozbudową), a dodatkowo w domu trzeba posiadać ekologiczne źródło ogrzewania (można je wymienić przy okazji montażu PV). Dotacja wynosi 5.000 zł.

Jeśli inwestor posiada już system fotowoltaiczny, ale chce go rozbudować pod ładowanie samochodu elektrycznego, może odliczyć fotowoltaikę od podatku, np. w ramach ulgi termomodernizacyjnej. Skala oszczędności w tym przypadku będzie wahać się od ok. 17% do nawet 32% ceny instalacji (w zależności od stawki podatkowej, z której korzysta).

Przedsiębiorcy, rolnicy indywidualni, czy jednostki samorządu terytorialnego mogą obecnie zostać beneficjentami dofinansowania do stacji ładowania w ramach programu Wsparcie infrastruktury do ładowania pojazdów elektrycznych i infrastruktury do tankowania wodoru. Nie funkcjonują niestety podobne dotacje dla prywatnych użytkowników aut elektrycznych, którzy chcieliby zakupić stację ładowania i podłączyć ją do fotowoltaiki. Pozostałe formy wsparcia pozwalają jednak uzyskać wysoką opłacalność takiej inwestycji.

Fotowoltaika na dach samochodu, a może fotowoltaika zintegrowana z pojazdem?

Panele fotowoltaiczne do samochodu mogą sprawdzić się na kilka sposobów. Pierwszą opcją jest panel zintegrowany z samochodem elektrycznym. Na rynku są dostępne moduły, które można zamontować na dachu pojazdu, co pozwala na zasilanie akumulatora za pomocą alternatywnego źródła energii. Najczęściej takie panele pełnią funkcję fotowoltaiki do kampera. Dzięki niej użytkownicy mogą zasilać różne sprzęty znajdujące się w aucie, nawet podczas postoju. IWarto wiedzieć, że obecnie istnieją już nawet auta elektryczne, które posiadają dach fotowoltaiczny jako jedną z opcji wyposażenia (przykładem może być Ioniq 5 Hyundaia).

Takie “nietypowe” wykorzystanie fotowoltaiki do samochodu ma za zadanie bezpośrednio zasilać pojazd z paneli słonecznych. Może to służyć zwiększeniu zasięgu aut elektrycznych, czy doładowywaniu akumulatora zwykłych pojazdów (na przykład kamperów). Pakiet fotowoltaiki do samochodu w takim przypadku składa się z:

• panelu fotowoltaicznego – warto wybrać jak najmocniejszy, ze względu na niewielką ilość miejsca montażowego na dachu pojazdu,
• regulator ładowania,
• przewody,
• przelotki na kable.

W przypadku samochodów najlepiej sprawdzi się panel elastyczny, nieposiadający ramki i bardzo płaski. Znacznie lepiej będzie się on prezentować na dachu. W przypadku np. fotowoltaiki do kampera nie ma to aż takiego znaczenia i można zastosować w nim zwykłe, grube panele fotowoltaiczne – o ile nie wyklucza tego gwarancja produktu.

Fotowoltaika zintegrowana z pojazdem

Zintegrowana fotowoltaika z pojazdem jest specjalnym rozwiązaniem, nad którym pracują badacze z instytutu Fraunhofer ISE. W tym wypadku instalacja fotowoltaiczna jest połączona z autem elektrycznym. Panele fotowoltaiczne idealnie wpasowują się w powłokę pojazdu, a podłączone są do odbiorników elektrycznych lub akumulatora napędowego.

Fotowoltaika zintegrowana musi spełnić kilka warunków – w przypadku zwykłego samochodu powinna być ona estetyczna, a w pojazdach użytkowych takich jak ciężarówki czy autobusy, jej waga nie może ograniczać ładowności, czyli musi być lekka.

Zalety fotowoltaiki zintegrowanej mogą być następujące:

• Zwiększenie zasięgu pojazdów elektrycznych;
• Oszczędność kosztów związanych z ładowaniem na stacjach ładujących;
• Odciążenie infrastruktury sieci energetycznej poprzez wytwarzanie energii ze słońca i bieżące jej zużycie.

Niestety przed tego typu instalacjami stoją również wyzwania. Fotowoltaika zintegrowana z pojazdem musi zmierzyć się z:

• Nowymi materiałami oraz procesami produkcyjnymi;
• Moduły zastosowane w fotowoltaice zintegrowanej muszą być bardzo wydajne ze względu na małą ilość miejsca montażowego w pojazdach;
• Zindywidualizowana produkcja dla różnego typu obszarów zastosowania i pojazdów.

Fotowoltaika zintegrowana z pojazdem może wnieść wiele dobrego dla pojazdów elektrycznych. Badacze Fraunhofer ISE oceniają potencjał energetyczny fotowoltaiki zintegrowanej z samochodem na co najmniej 55 GW!

Ładowanie samochodu z fotowoltaiki - czy ma ograniczenia?

Koszty ładowania samochodu z fotowoltaiki, które przy odpowiedniej konfiguracji systemu można zredukować niemal do zera, stanowią największą zaletę zasilania stacji ładowania EV za pomocą energii słonecznej. Fakt ten jest także jedną z najskuteczniejszych zachęt do inwestowania w zakup pojazdu elektrycznego i ładowarek. Mogłoby się wydawać, że ekologiczny system łączący elektromobilność i pobieranie energii słonecznej generuje jedynie korzyści zarówno dla inwestorów, jak i środowiska naturalnego. Czy istnieją jednak ograniczenia tego rozwiązania, na które warto zwrócić uwagę? Można w tym kontekście wymienić:

• spore koszty początkowe inwestycji;
• ewentualna rozbudowa instalacji, jeżeli w domu lub firmie pojawią się kolejne pojazdy elektryczne;
• konieczność zastosowania dodatkowych zabezpieczeń instalacyjnych;
• rekomendowany zakup urządzeń inteligentnie zarządzających energią;
• większe koszty utrzymania i opieki serwisowej.

Korzyści wynikające z ładowania samochodu z fotowoltaiki wydają się zdecydowanie przeważać nad ewentualnymi ograniczeniami takiego rozwiązania. Na każdym etapie inwestycji warto pozostawać w konsultacji ze specjalistami w branży (np. firmami montującymi stacje ładowania), którzy na podstawie wiedzy i doświadczenia wybiorą rozwiązanie optymalne zarówno pod względem opłacalności, jak i efektywności systemu.