Co to jest fotowoltaika? Najprościej rzecz ujmując, to wytwarzanie prądu elektrycznego z promieniowania słonecznego. Pobieranie energii elektrycznej ze słońca to nowoczesny sposób na znalezienie oszczędności w budżecie domowym. Co ważne – jest ona całkowicie darmowa pod jednym warunkiem – musimy nasz dom wyposażyć w instalację, której elementem są panele fotowoltaiczne. To właśnie w nich zachodzi zjawisko fotowoltaiczne. W tym artykule odpowiadamy na pytanie: co to jest fotowoltaika i jak działają panele fotowoltaiczne?
Fotowoltaika, co to jest?
Czy wiesz, że słoneczna rewolucja rozpoczęła się w 1954 roku? Właśnie wtedy naukowcy z Bell Telephone odkryli, że krzem podczas działania nań słońca, wytwarza ładunek elektryczny. Ten pierwiastek występuje powszechnie m.in. w piasku. Efektem tego odkrycia było stworzenie ogniw słonecznych, w których energia słoneczna była przekształcana w energię elektryczną.
Przez niemalże 70 lat technologia ta stale ewoluuje i staje się coraz popularniejszym rozwiązaniem. Dzieje się tak dlatego, że fotowoltaika pozwala na znaczne oszczędności – koszt instalacji fotowoltaicznej szybko się zwraca, a my otrzymujemy mniejsze rachunki za prąd i centralne ogrzewanie.
Energia, którą uzyskujemy dzięki fotowoltaice jest odnawialnym źródłem energii (OZE) z jednego prostego powodu – pochodzi ze słońca. Obwody w panelach działają przez cały dzień, w tym czasie zbierają ją oraz przekształcają w prąd stały. Później trafia ona do falownika, który przekształca ją w prąd zmienny.
Przeciętna instalacja fotowoltaiczna składa się właściwie z 4 elementów:
- Paneli fotowoltaicznych
- Inwertera (inna nazwa to falownik)
- Systemu montażowego
- Aplikacji do pomiaru wytwarzanej energii (zazwyczaj jest to aplikacja producenta falownika, którą dostajemy wraz z urządzeniem)
Wyprodukowaną energię można oddać do sieci (później odebrać ją z powrotem) albo zmagazynować w bateriach / magazynach energii.
Panele fotowoltaiczne, co to jest?
Panele fotowoltaiczne odpowiadają za zjawisko przekształcenia energii słonecznej w prąd, który płynie w naszych gniazdkach. Zawierają one ogniwa, które są wykonane z materiału półprzewodnikowego. Zazwyczaj jest to krzem. Są one zbudowane z dużej, metalowej ramy oraz w wysokiej jakości hartowanego szkła, w którym są zatopione krzemowe ogniwa.
Montuje się je najczęściej na dachu lub, jeśli nie ma takiej możliwości, na gruncie. Pomaga w tym specjalna konstrukcja wsporna. Miejsce montażu jest dobierane tak, by jak najdłużej były one w zasięgu działania promieni słonecznych.
W tym celu najczęściej stawiamy na miejsca, gdzie prawie w ogóle w ciągu dnia nie pada cień. Dzięki działaniu promieni słonecznych, w ogniwach wytwarza się przepływ ładunku elektrycznego. Krąży on wewnątrz, ponieważ zachodzi w nim efekt fotowoltaiczny.
Więcej o tym, jak wybrać miejsce pod montaż paneli fotowoltaicznych, pisaliśmy tutaj.
Główne typy paneli fotowoltaicznych.
W instalacjach fotowoltaicznych, które są montowane w budynkach mieszkalnych najczęściej stosowane są moduły lub panele fotowoltaiczne, które zawierają monokrystaliczne lub wielokrystaliczne (polikrystaliczne) ogniwa słoneczne.
Oba powyższe typy wytwarzają energię elektryczną z promieni słonecznych. Warto jednak wspomnieć, że istnieją między nimi zasadnicze różnice:
– wygląd – komórki monokrystaliczne mają ciemniejszy kolor, często jest to czerń, grafit, zaś komórki polikrystaliczne maja odcień ciemnoniebieski, a gdy będziesz je obserwował w pełnym słońcu, zauważysz małe, krystaliczne cząsteczki, które tworzą wzór na kształt wafla.
– cena – komórki monokrystaliczne gwarantują wyższą wydajność paneli. Z tego powodu zawierające je produkty są po prostu droższe.
Który typ paneli fotowoltaicznych wybrać?
Interesujący jest fakt, że wielu producentów paneli fotowoltaicznych tworzy je w taki sposób, by zawierały oba rodzaje płytek. Dzięki temu są one zdolne do zbierania energii ze znacznie większego spektrum światła.
W wypadku znacznie ograniczonej przestrzeni dachu (lub innego miejsca, w którym jest montowana instalacja) jest znacznie ograniczona, doświadczony doradca z pewnością doradzi wybór paneli fotowoltaicznych monokrystalicznych o wyższej wydajności. Taki rozwiązanie gwarantuje bowiem znacznie wyższy poziom zwrotu inwestycji.
Aktualnie moduły polikrystaliczne montuje się bardzo rzadko, ponieważ pomimo, że są nieco tańsze od monokrystalicznych, to przez ich niższą wydajność ich opłacalność jest niższa.
Falownik – ważny element instalacji fotowoltaicznej
Aby energia słoneczna, którą wyłapuje panel fotowoltaiczny stała się prądem, który wykorzystujemy w naszych gniazdkach, niezbędne są inne elementy instalacji fotowoltaicznej. Energia przemieszcza się do falownika. Jest to urządzenie, które przekształca prąd stały (DC), jakim jest energia przetworzona w panelu słonecznym, na prąd zmienny (AC). Ten ostatni płynie w naszych domowych gniazdkach. Jest to ważne – dopasowanie częstotliwości prądu pozwala nam na bezpieczne korzystanie z niego w naszych mieszkaniach i domach.
Falownik jest połączony nie tylko z panelami fotowoltaicznymi. Jego zadaniem jest także kompatybilne działanie z instalacją elektryczną obiektu, w którym jest podłączona fotowoltaika. Ponadto jest on połączony z siecią – w zależności od tego, ile energii zostanie wytworzone, nadmiaru może on oddawać lokalnemu przedsiębiorstwu elektrycznemu.
Systemy montażowe pod instalacje fotowoltaiczne
Panele fotowoltaiczne montowane są na specjalnych systemach montażowych. Do każdego rodzaju powierzchni są odrębne systemy wsporcze. Inny jest na dach płaski, inny na dach skośny a jeszcze inny na grunt. Rodzaj pokrycia dachowego, też ma rolę w doborze systmu montażowego. Różne są systemy na blachodachówkę, blachę trapezową czy gont.
Dobór systemu zawsze leży w gestii instalatora. Warto zwrócić uwagę na dobrego producenta oraz czy system spełnia wymagane normy jakościowe. Systemy montażowe zazwyczaj wykonane są ze stali i aluminium, w ich skład wchodzi wiele elementów, takich jak rama wspierająca, profil główny, mostki, łączniki profilowe, klemy, wsporniki, specjalne haki.
Dobry system montażowy to niezbędny element każdej instalacji fotowoltaicznej i gwarancja trwałości oraz długiego i bezproblemowego użytkowania.
Instalacji fotowoltaiczna, jak przebiega montaż?
Bardzo ważne jest, by panele fotowoltaiczne montowała sprawdzona firma. Warto wybór skonsultować z doświadczonym doradcą solarnym. Najczęściej panele słoneczne montowane są na dachu, jeśli spełnia on kilka ważnych kryteriów. Idealny dach ma orientację południową oraz powierzchnię od 100 do 150 m2. Ważne by w ciągu dnia prawie w ogóle nie padał na niego cień.
Jeśli nie posiadamy dachu nadającego się do montażu paneli fotowoltaicznych, specjalista poszuka możliwości ich montażu na gruncie. Całkowity koszt ich instalacji będzie zależny od tego, w jakim miejscu go dokonano. W wielu wypadkach montaż na gruncie może być droższy, gdyż niezbędny będzie dodatkowy stelaż i specjalne uchwyty.
