Fotowoltaika on-grid vs. off-grid – jakie są różnice?

Właściciele nieruchomości oraz podmioty dążące do energetycznej niezależności mogą wybierać pomiędzy dwoma podstawowymi typami instalacji fotowoltaicznych: on-grid oraz off-grid. Wybór ten ma kluczowe znaczenie dla zakresu funkcjonalności systemu, w tym jego zdolności do pracy w trybie niezależnym lub współpracy z siecią, a także dla całkowitych kosztów inwestycji.

Z artykułu dowiesz się:

• Jakie są podstawowe różnice między systemami fotowoltaicznymi on-grid, off-grid i hybrydowymi?
• Jakie są główne zalety i ograniczenia instalacji on-grid oraz off-grid?
• W jakich sytuacjach warto wybrać system on-grid, off-grid lub hybrydowy?
• Jakie czynniki należy wziąć pod uwagę przy wyborze optymalnego systemu fotowoltaicznego?

Wybór odpowiedniego systemu fotowoltaicznego wymaga dogłębnej analizy zarówno technologicznej, jak i ekonomicznej. Instalacje on-grid i off-grid różnią się nie tylko sposobem podłączenia, ale także architekturą, zakresem zastosowań, poziomem autonomii oraz wpływem na środowisko. Decyzja o wyborze powinna uwzględniać indywidualne potrzeby użytkownika oraz specyfikę lokalnych warunków, aby zapewnić optymalną efektywność i trwałość systemu.

Podstawowe różnice między systemami on-grid i off-grid

Systemy fotowoltaiczne on-grid, zwane również systemami przyłączonymi do sieci, stanowią najczęściej spotykany rodzaj instalacji fotowoltaicznych. Ich główną cechą charakterystyczną jest bezpośrednie połączenie z siecią elektroenergetyczną. Nadwyżki wyprodukowanej energii są oddawane do sieci, a w przypadku niedoborów energia jest z niej pobierana. Instalacja off-grid natomiast działa całkowicie niezależnie od sieci elektroenergetycznej. System taki musi być wyposażony w magazyn energii (najczęściej w postaci akumulatorów), który gromadzi nadwyżki energii wyprodukowanej w ciągu dnia, aby można było z nich korzystać w nocy lub podczas pochmurnych dni.

Oba typy instalacji wymagają zastosowania inwertera, który przekształca prąd stały (DC) generowany przez panele fotowoltaiczne na prąd zmienny (AC) wykorzystywany w gospodarstwach domowych i przedsiębiorstwach. W przypadku systemów hybrydowych stosuje się inwertery umożliwiające zarówno pracę w trybie on-grid, jak i off-grid, co zwiększa elastyczność i bezpieczeństwo zasilania. Wybór pomiędzy systemem on-grid a off-grid powinien być poprzedzony analizą lokalnych warunków technicznych, ekonomicznych oraz prawnych, w tym statusu prosumenta oraz dostępnych mechanizmów wsparcia.

Instalacja on-grid – charakterystyka, zalety i ograniczenia

Systemy on-grid są najpopularniejszym wyborem dla większości gospodarstw domowych i przedsiębiorstw. Co decyduje o takim wyborze?

• Niższy koszt inwestycji początkowej – brak konieczności zakupu kosztownych magazynów energii.
• Prostota instalacji i mniejsza ilość komponentów systemu.
• Możliwość korzystania z mechanizmów wsparcia, jak net-metering czy sprzedaż nadwyżek.
• Wysoka stabilność zasilania dzięki stałemu połączeniu z siecią.

Instalacja on-grid jest szczególnie korzystna na obszarach z dobrze rozwiniętą infrastrukturą energetyczną. System taki działa jak uzupełnienie konwencjonalnego źródła energii, zmniejszając rachunki za prąd i ograniczając emisję CO2. Istotnym komponentem systemu on-grid jest inwerter sieciowy, który zapewnia synchronizację parametrów instalacji z siecią publiczną oraz wyposażony jest w zaawansowane zabezpieczenia. Należy jednak pamiętać, że w przypadku awarii sieci elektroenergetycznej klasyczna instalacja on-grid również przestaje działać, nawet jeśli panele fotowoltaiczne są w stanie produkować energię. Wynika to z wymogów bezpieczeństwa oraz konieczności ochrony pracowników sieci przed tzw. zjawiskiem wyspowym (anti-islanding). 

Systemy off-grid – pełna niezależność energetyczna

Systemy off-grid dedykowane są przede wszystkim obiektom zlokalizowanym poza zasięgiem sieci elektroenergetycznej lub tam, gdzie przyłączenie do sieci byłoby nieopłacalne bądź niemożliwe. Typowe zastosowania obejmują:

• domki letniskowe i rekreacyjne,
• gospodarstwa rolne w odległych lokalizacjach,
• stacje badawcze, monitoringowe oraz telekomunikacyjne,
• oświetlenie uliczne i systemy bezpieczeństwa w miejscach oddalonych od infrastruktury.

Cechą instalacji off-grid jest konieczność samodzielnego magazynowania energii. System taki musi być zaprojektowany z uwzględnieniem maksymalnego zapotrzebowania energetycznego oraz najtrudniejszych warunków pogodowych, co często prowadzi do przewymiarowania instalacji i wyższych kosztów inwestycyjnych. Postęp technologiczny, zwłaszcza w dziedzinie magazynowania energii, znacząco poprawił efektywność i niezawodność systemów off-grid. Nowoczesne akumulatory litowo-jonowe charakteryzują się dłuższą żywotnością, wyższą sprawnością oraz większą odpornością na głębokie rozładowania. Coraz częściej spotyka się również rozwiązania umożliwiające wykorzystanie nadwyżek energii do podgrzewania wody użytkowej, co dodatkowo zwiększa efektywność systemu.

Systemy off-grid są bardziej odporne na zmiany regulacji dotyczących prosumentów oraz wahania cen energii na rynku, co w dłuższej perspektywie może stanowić ich istotną przewagę. Regulacje zawarte w pakiecie “Fit For 55” mogą dodatkowo zwiększyć atrakcyjność systemów off-grid, szczególnie w kontekście redukcji emisji CO2 i zwiększania udziału odnawialnych źródeł energii w miksie energetycznym.

Systemy hybrydowe – elastyczność i bezpieczeństwo energetyczne

Rosnącą popularnością cieszą się systemy hybrydowe, które łączą zalety instalacji on-grid i off-grid. Ważnym elementem jest tutaj zastosowanie inwertera hybrydowego, umożliwiającego zarówno współpracę z siecią elektroenergetyczną, jak i pracę autonomiczną w przypadku zaniku napięcia. Do najważniejszych cech systemów hybrydowych należą:

• możliwość priorytetowego wykorzystania energii zgromadzonej w akumulatorach przed poborem z sieci;
• funkcja zasilania awaryjnego (UPS) w przypadku przerw w dostawie energii;
• inteligentne zarządzanie przepływem energii w zależności od produkcji, zapotrzebowania i stanu naładowania magazynów;
• optymalizacja zużycia energii w kontekście zmiennych taryf energetycznych.

Systemy hybrydowe są szczególnie rekomendowane na obszarach o niestabilnej sieci elektroenergetycznej lub dla użytkowników, którzy oczekują niezależności energetycznej przy jednoczesnym zachowaniu rozsądnych kosztów inwestycji. Rozwiązania te wpisują się również w strategię zrównoważonego rozwoju i realizację celów związanych z ESG. Wprowadzenie systemu ETS 2 może dodatkowo zwiększyć ekonomiczną atrakcyjność takich rozwiązań, szczególnie w kontekście rosnących cen energii z paliw kopalnych. Opłacalność każdego z rozwiązań jest silnie uzależniona od lokalnych warunków prawnych, dostępnych mechanizmów wsparcia oraz indywidualnych potrzeb użytkownika. Warto także uwzględnić potencjalne zmiany w regulacjach dotyczących prosumentów oraz prognozowane wzrosty cen energii.

Podsumowanie – off-grid vs on-grid: jak wybrać optymalny system fotowoltaiczny?

Decyzja o wyborze systemu fotowoltaicznego powinna być poprzedzona szczegółową analizą potrzeb energetycznych, warunków lokalnych oraz możliwości finansowych.

• Systemy on-grid rekomendowane są dla użytkowników z dostępem do stabilnej sieci elektroenergetycznej, gdzie priorytetem jest ekonomiczna opłacalność oraz redukcja rachunków za energię.
• Systemy off-grid sprawdzą się w miejscach pozbawionych dostępu do sieci lub tam, gdzie kluczowa jest pełna niezależność energetyczna, nawet kosztem wyższych nakładów inwestycyjnych.
• Systemy hybrydowe stanowią kompromis, oferując zarówno oszczędności ekonomiczne, jak i podstawowy poziom niezależności oraz bezpieczeństwa energetycznego.

Niezależnie od wybranego rozwiązania, inwestycja w fotowoltaikę przyczynia się do realizacji celów transformacji energetycznej, ograniczenia emisji CO2 oraz zwiększenia udziału odnawialnych źródeł energii w miksie energetycznym. Warto również pamiętać, że technologie fotowoltaiczne i magazynowania energii dynamicznie się rozwijają, co może w przyszłości zmienić bilans korzyści i kosztów poszczególnych typów instalacji.

Akademia ESG

Akademia ESG to największa w Polsce baza wiedzy o ESG. Inspirujemy do wdrażania zrównoważonych praktyk, stając się miejscem pierwszego wyboru dla każdego, szukającego najlepiej przygotowanych informacji na temat ESG. e-mail: redakcja@akademiaesg.pl

Napisz do nas