kWp, kWh i kW w fotowoltaice – czym się różnią?

Aby zrozumieć działanie fotowoltaiki, warto rozróżnić kilowaty (kW) od kilowatogodzin (kWh). Kilowaty to jednostka mocy, natomiast kilowatogodziny mierzą ilość energii zużywanej lub wytwarzanej przez określony czas. Na przykład urządzenie o mocy 1 kW, pracujące przez godzinę, zużyje 1 kWh energii. Z kolei kWp, czyli kilowatpik, odnosi się do maksymalnej mocy paneli fotowoltaicznych w standardowych warunkach testowych. Jest to wartość, która pozwala ocenić potencjał generowania energii przez instalację fotowoltaiczną. Co warto wiedzieć o kW, kWh i kWp?

Przeczytaj także:

• Na ile wystarczy magazyn energii?
• Black out w Polsce – magazyny energii jako rozwiązanie na black out
• Co to jest pasywacja ogniw fotowoltaicznych?

Czym jest wat?

Wat (W) to jednostka mocy, która określa zdolność do wykonywania pracy. W ujęciu technicznym wat mierzy transfer energii równy jednemu dżulowi na sekundę, ale w codziennym języku zwykle nie używa się terminu „dżul”. Waty są najczęściej spotykanym określeniem mocy. W przypadku energii elektrycznej w domach i instalacjach fotowoltaicznych częściej stosuje się kilowaty (kW), które odpowiadają 1000 watów. W skali większych instalacji lub elektrowni, moc mierzy się w megawatach (MW), gdzie 1 MW to 1000 kW.

W systemie jednostek międzynarodowych wykorzystuje się przedrostki łacińskie, które pozwalają w prosty sposób wyrażać wielokrotności watów. Poza kilowatami i megawatami stosuje się także gigawaty (GW), terawaty (TW) i inne, w zależności od skali produkcji lub zużycia energii. Taka systematyka pozwala łatwiej operować dużymi liczbami w dziedzinie energetyki.

1 kW ile to jest kWh?

Na co dzień waty pojawiają się najczęściej przy wyborze żarówek. Na przykład żarówka o mocy 100 W wymaga 100 watów energii, aby świecić pełnym światłem. Jeśli pozostanie włączona przez godzinę, zużyje 100 watogodzin energii.  Kilowat (kW) to równowartość 1000 watów. W praktyce oznacza to, że dziesięć 100-watowych żarówek włączonych przez godzinę zużyje 1 kilowatogodzinę (kWh) energii. 

Zmiana tradycyjnych żarówek na LED znacząco wpływa na obniżenie zużycia energii. Diody LED mogą emitować tyle samo światła co 100-watowa żarówka, ale potrzebują zaledwie 14 watów. Dzięki temu dziesięć takich żarówek LED może świecić przez ponad siedem godzin, zużywając tyle samo energii, co tradycyjne żarówki w ciągu godziny. 

Rachunki za prąd a oznaczenia kWh i kW

Podczas codziennego użytkowania energii elektrycznej w domu, licznik rejestruje ilość zużytego prądu. Na koniec miesiąca podliczana jest całkowita liczba kilowatogodzin, które zostały wykorzystane. Pod koniec okresu rozliczeniowego dostawca energii odczytuje stan licznika, zapisuje zużycie i oblicza opłatę za energię. Liczba zużytych kWh jest mnożona przez obowiązującą stawkę za jednostkę energii, a następnie doliczane są dodatkowe opłaty, takie jak stałe koszty przesyłu. Na przykład, przy zużyciu 1000 kWh miesięcznie i stawce 0,84 zł za kWh, rachunek wyniesie 840 zł plus ewentualne dodatkowe opłaty. 

kWp, Wp, kWh w fotowoltaice

W fotowoltaice stosuje się jednostki 1 Wp (watpik) i 1 kWp (kilowatpik) do określania maksymalnej mocy panelu lub całej instalacji. Jednostki te odnoszą się wyłącznie do systemów fotowoltaicznych i różnią się od standardowego mierzenia mocy elektrycznej w watach. Dopisek „peak” lub „pik” wskazuje, że jest to moc instalacji fotowoltaicznej uzyskiwana w określonych, standardowych warunkach testowych (STC). Dzięki temu można porównywać wydajność różnych modułów, niezależnie od zmiennych warunków środowiskowych, jak np. temperatura czy nasłonecznienie, które wpływają na rzeczywistą produkcję energii.

Instalacja fotowoltaiczna – kilowat i kilowatogodzina

Światło docierające do ogniwa fotowoltaicznego, złożonego z fotonów, powoduje wybicie elektronów ze stanu spoczynku, co inicjuje przepływ prądu elektrycznego. Po podłączeniu przewodów do ogniw można wykorzystać wytworzoną energię do zasilania domowych urządzeń. Każdy panel fotowoltaiczny jest zaprojektowany do przekształcania określonej liczby fotonów na elektrony i generuje określoną moc prądu stałego (DC). Maksymalna moc panelu osiągana jest przy idealnych warunkach pogodowych, zwykle w południe. W przypadku słabszego nasłonecznienia produkcja energii jest niższa. Obecnie standardowa moc pojedynczego panelu wynosi około 450 Wp.

Typowa domowa instalacja fotowoltaiczna składa się z około 16 takich paneli, co daje łączną moc około 7 kWp. Moc ta odnosi się do maksymalnej produkcji prądu stałego w optymalnych warunkach. Magazyny energii, wykorzystywane w takich systemach, mierzą swoją pojemność w kWh, które wskazuje ilość energii, jaką mogą zgromadzić. Jednocześnie zdolność baterii do dostarczania energii jest mierzona w kW, co określa, jak szybko mogą one zasilać urządzenia w domu.

Jak panele fotowoltaiczne pozwalają obniżyć rachunki za energię elektryczną?

Instalacje fotowoltaiczne dostarczają energię do zasilania takich urządzeń jak zmywarki, pralki czy pompy ciepła, przyczyniając się do zmniejszenia rachunków za prąd, który w innym przypadku pochodziłby z sieci energetycznej. Fotowoltaika o mocy 7 kWp osiąga maksymalną wydajność w optymalnych warunkach, głównie w południe, gdy panele są odpowiednio skierowane na południe. W innych porach dnia, ze względu na zmieniający się kąt padania promieni słonecznych, produkcja energii jest niższa.

Napięcie panela słonecznego osiąga niemal pełną wartość już przy niewielkiej ilości promieni słonecznych, ale przy niskiej intensywności światła natężenie prądu pozostaje niewielkie. Wraz ze wzrostem intensywności słońca, zwiększa się liczba wzbudzanych elektronów, a co za tym idzie, natężenie przepływu prądu wzrasta. Produkcja energii w ciągu dnia ma charakterystyczny przebieg. Najniższe wartości występują o wschodzie i zachodzie słońca, a największa wydajność przypada na środek dnia, gdy słońce znajduje się najwyżej na niebie.

Ilość energii elektrycznej wytwarzanej przez instalację fotowoltaiczną o mocy 1 kWp zależy od takich czynników jak kierunek ułożenia paneli, kąt nachylenia oraz poziom nasłonecznienia. W Polsce można przyjąć, że 1 kWp mocy generuje rocznie około 1000 kWh energii, jeśli moduły są skierowane na południe.

Jeśli chodzi o dzienną produkcję energii, instalacja fotowoltaiczna o mocy 10 kW średnio wytwarza około 27 kWh dziennie. Wyniki te różnią się jednak w zależności od pory roku. W miesiącach letnich, takich jak czerwiec, taka instalacja może generować około 45 kWh dziennie, natomiast zimą, w grudniu, produkcja spada do około 8 kWh na dobę.