Co to jest fotowoltaika?

Co to jest fotowoltaika?

 

Fotowoltaika daje ponad 25 lat gwarancji na produkcję darmowego prądu. Wśród zalet tej  formy pozyskiwania energii należy wymienić fakt, że jest odnawialna oraz bezobsługowa. Te oraz inne korzyści płynące ze stosowania instalacji fotowoltaicznej sprawiają, że grono jej zwolenników stale rośnie. Czym tak właściwie jest fotowoltaika i jak działa cały jej mechanizm? Dowiesz się z poniższego artykułu.

 

Energia słoneczna, dzięki zastosowaniu paneli fotowoltaicznych, przekształcana jest w energię elektryczną. Przyłączenie fotowoltaiki do instalacji elektrycznej danego budynku sprawia, że zyskujemy tańszy prąd w naszych domach. Wyprodukowana energia może zostać zmagazynowana, sprzedawana bądź na bieżąco wykorzystywana do ogrzewania wody oraz całego gospodarstwa. Moment montażu instalacji fotowoltaicznej jest więc momentem, w którym możemy przestać już się martwić o rachunki za prąd.

 

ZASADA DZIAŁANIA

Zasadniczym elementem instalacji fotowoltaicznej są ogniwa. Najczęściej zbudowane są one z krystalicznego krzemu, który pochłania fotony, czyli najmniejsze cząstki światła, jakie padają na ogniwo. Następnie dochodzi do wybicia elektronu, w wyniku czego następuje jego ruch. Zjawisko takiego właśnie ruchu elektronów nazywane jest przepływem prądu elektrycznego.

 

ELEMENTY INSTALACJI FOTOWOLTAICZNEJ

W skład instalacji fotowoltaicznej wchodzą 3 zasadnicze elementy: moduły, ogniwa oraz falownik. Zadaniem modułu jest zmiana energii pochodzącej ze słońca w prąd stały. W skład modułów fotowoltaicznych wchodzą ogniwa, które tak jak wcześniej wspomniano zbudowane są z krystalicznego krzemu. Następnie całość zostaje obudowana w ramy i ułożona w tzw. panele słoneczne.

 

Bardzo ważną składową instalacji fotowoltaicznej, odpowiadającą za jej prawidłowe działanie, jest falownik. Jego rola polega na przekształceniu wyprodukowanego prądu stałego na prąd zmienny, a także na kontrolowaniu przepływającej energii.

 

Moduł

Moduł fotowoltaiczny składa się z połączonych ze sobą nawet kilkudziesięciu ogniw. Najczęściej spotyka się moduły o wymiarach 200 x 100 x 4 cm. Górną ich część pokrywa się folią termoutwardzalną, na której znajduje się szyba hartowana. Celem takiego zabiegu jest ochrona przed uszkodzeniami. Moduł otacza aluminiowa rama. Dzięki przymocowanej do niej puszce przyłączeniowej możliwe jest łączenie ze sobą modułów za pośrednictwem odpowiednich przewodów.

 

Ogniwo

Istotną rolę w przekształcaniu energii słonecznej na elektryczną odgrywają ogniwa fotowoltaiczne. Można wyróżnić ich 3 rodzaje: ogniwa monokrystaliczne, polikrystaliczne oraz amorficzne.

 

Ogniwa amorficzne cechuje najmniejsza wydajność, a co za tym idzie najniższa cena. Produkowane są one z nie wykrystalizowanego krzemu i nanoszone na płytkę ze stali nierdzewnej, szkła lub tworzywa sztucznego. Charakterystyczną cechą jest ich brązowy bądź bordowy kolor.

 

Ogniwa polikrystaliczne mają większą efektywność (15-18 %) niż amorficzne lecz mniejszą niż monokrystaliczne. Cechuje je kolor niebieski, a ich wytwarzanie polega na przetopieniu i wykrystalizowaniu krzemu, po czym wycinane są z bloków krystalicznych.

 

Największą sprawnością (w zakresie 18-20 %), a jednocześnie najwyższą ceną cechują się ogniwa monokrystaliczne. Oprócz wysokiej sprawności na cenę ma także wpływ jakość wykorzystywanego materiału półprzewodnikowego. Do produkcji tego typu ogniw stosuje się tylko walcowate kryształy stopionego krzemu o dużej czystości. Cechuje je zwykle sześciokątny kształt i jednorodna, ciemna barwa.

 

Falownik

Falownik (inaczej inwerter) to urządzenie, którego zadaniem jest zmiana prądu stałego w prąd zmienny. W jego skład wchodzą 3 podstawowe elementy:

  1. a) układ wejściowy – odpowiada za reakcje urządzenia na zmiany w wartościach prądu stałego;

 

  1. b) układ tranzystorowy mostkowy – to najważniejszy element falownika, odpowiadający za przekształcanie prądu stałego na zmienny;

 

  1. c) układ wyjściowy – odpowiada za usuwanie nagłych i niespodziewanych zmian prądu, aby nie dopuścić do uszkodzenia przewodów i urządzeń elektrycznych stosowanych w gospodarstwach domowych.

 

WPŁYW NASŁONECZNIENIA NA WYDAJNOŚĆ INSTALACJI

Na wydajność instalacji fotowoltaicznej duży wpływ mają warunki atmosferyczne panujące w rejonach, na których zostały zamontowane, a zwłaszcza poziom nasłonecznienia. W Polsce ilość energii dostarczanej przez promieniowanie słoneczne waha się w zakresie 900 – 1200 kWh/m2. Tak wysoki stopień nasłonecznienia sprzyja rozwojowi fotowoltaiki.

 

Pomimo tego, że największa ilość promieni słonecznych docierających do naszego kraju przypada na okres wiosenno-letni, panele fotowoltaiczne produkują niezbędną ilość prądu także w miesiącach zimowych.

 

OBLICZANIE MOCY

Podczas wyboru paneli fotowoltaicznych konieczne jest obliczenie mocy instalacji, która zapewni produkcję energii w ilości odpowiadającej jej zużyciu w ciągu roku. W tym celu można posłużyć się poniższym wzorem:

 

Moc instalacji fotowoltaicznej [kWp] =

gdzie:

Ek – roczne zużycie energii [kWh],

opust – 0,8 dla instalacji o mocy ≤10kW lub 0,7 dla instalacji o mocy >10 kW,

uzysk – ilość wyprodukowanej energii z 1 kWp,

a – ilość zużytej energii na potrzeby własne [%],

b – ilość energii, jaka została oddana do sieci [%].

 

UPROSZCZONY SCHEMAT DZIAŁANIA

W celu łatwiejszego zrozumienia, na czym polega fotowoltaika, poniżej zamieszczono uproszczony schemat działania instalacji. Światło słoneczne padające na panele fotowoltaiczne (składające się z ogniw), przekształcane jest w prąd stały. Później w falowniku ulega on przemianie w prąd zmienny i przekazywany jest do gniazdek elektrycznych w naszych domach.

 

Jeśli zamontowana instalacja produkuje prąd w nadwyżce zostaje on przekazany do sieci elektrycznej. Użytkownik może w późniejszym czasie skorzystać z 80% nadprodukowanej energii.

  1. Promienie słoneczne padają na ogniwa
  2. Zjawisko fotowoltaiczne – przemiana energii słonecznej na prąd stały
  3. Zamiana prądu stałego na zmienny dzięki falownikowi
  4. Zasilanie urządzeń elektrycznych w domu prądem zmiennym
  5. Przekazanie nadwyżki prądu do sieci energetycznej
  6. Odbiór nadmiaru energii z sieci energetycznej w 80%

Jak widzisz, mechanizm działania instalacji fotowoltaicznej nie jest aż tak skomplikowany, jak mogłoby się wydawać. Wystarczy poznać kilka podstawowych praw natury, abyś zrozumiał liczne udogodnienia płynące z montażu fotowoltaiki w Twoim domu. Pozwól sobie z nich skorzystać.

Skontaktuj się z nami