BOGMARG

Fotowoltaika – Czym jest ?

Słońce ma średnicę około 109 razy większą od Ziemi i waży jakieś 330 tysięcy razy więcej. Powstało ok.4,5miliarda lat temu a wyemitowana fala światła potrzebuje 8 minut i 19 sekund na dotarcie do Ziemi.
Światło słoneczne przed wejściem do atmosfery ziemskiej przenosi 1368 Wat na metr kwadratowy powierzchni ustawionej prostopadle do promieni (to tzw. stała słoneczna) i składa się (w procentach całkowitej energii) z około 50% promieniowania podczerwonego , 40% światła widzialnego i 10% ultrafioletu.

Światło słoneczne przechodząc przez atmosferę zostaje osłabione w wyniku pochłonięcia i rozproszenia przez atmosferę Ziemi, tak że w najbardziej sprzyjających warunkach, przy czystym niebie, gdy Słońce znajduje się w pobliżu zenitu , w Polsce do powierzchni
dociera około 1000 Wat na metr kwadratowy. I to jest właśnie użyteczna gęstość mocy, którą dzięki rozwojowi technologii możemy na
Ziemi wykorzystywać do własnych celów, ogrzewając wodę w dość popularnych już Polsce tzw. „solarach” czy posiadających olbrzymi potencjał ogniwach fotowoltaicznych, pozwalających na bezpośrednią zamianę promieniowania słonecznego w energię elektryczną, bez której coraz trudniej nam się obejść. Takie wykorzystywanie energii słonecznej do naszych celów uznawane jest za ekologiczne bo pozyskujemy ją z odnawialnego DOMOWEGO źródła energii , w przeciwieństwie do nieodnawialnych źródeł energii, jak ropa naftowa, węgiel, gaz ziemny czy uran.

Efekt fotowoltaiczny

Efekt fotowoltaiczny jest zjawiskiem, w którym pod wpływem światła padającego na ciało stałe produkowana jest energia. Pod warunkiem, że to ciało jest półprzewodnikiem, czyli mieć możliwość zmiany swoich właściwości przewodzenia prądu elektrycznego pod wpływem różnych czynników, jak domieszkowanie, ogrzewanie, oświetlanie lub inne
czynniki. Najczęstszym pierwiastkiem wykorzystywanym do budowy struktur półprzewodnikowych jest krzem. Każdy moduł fotowoltaiczny zawiera określoną liczbę ogniw fotowoltaicznych odpowiedzialnych za pochłanianie promieniowania świetlnego. Kiedy na powierzchnię pojedynczego ogniwa pada foton wzbudza przepływ ładunków
między warstwami, w następstwie czego dochodzi do przepływu elektronów, czyli prądu elektrycznego. Na elektrodach pojedynczego ogniwa fotowoltaicznego opartego na krzemie podczas oświetlenia światem słonecznym powstaje różnica potencjałów (napięcie
elektryczne) o wartości ok. 0,6 V.

Moduł fotowoltaiczny

Moduł fotowoltaiczny jest wyrobem złożonym. Jego podstawą, rdzeniem, jest arkusz o określonej ilości (ok. kilkadziesiąt sztuk) półprzewodnikowych ogniw fotowoltaicznych, otoczony z obu stron specjalnymi foliami, przednią i tylną, o wielkiej przezroczystości i
dużej odporności na oddziaływanie warunków atmosferycznych, w tym zmiennych temperatur, wilgoci, promieniowania słonecznego, itp. Od strony zewnętrznej moduł przykrywa płyta wysokogatunkowego, doskonale przezroczystego szkła. Moduły ujęte są w ramy zapewniające im, w połączeniu ze szkłem i foliami, odpowiednią szczelność,
gwarantującą brak dostępu wilgoci i ich połączeń elektrycznych. Całość́ uzupełnia duża ilość drobnych elementów, takich jak przewody, skrzynki łączeniowe, zapewniające połączenia pomiędzy poszczególnymi modułami. Patrząc na różne moduły można zauważyć, że składające się na nie ogniwa mają różne kolory i odcienie. Jedne są ciemno granatowe do czarnych inne bardziej niebieskie z
wyraźnymi kryształami. Kolor ogniwa zależy od technologii produkcji oraz użytego materiału. 85% ogniw dostępnych na rynku zbudowana jest z krzemu.

Ogniwo monokrystaliczne

Wykonane z jednego monolitycznego kryształu krzemu. Charakteryzuje się wysoką sprawnością zazwyczaj 18-22% oraz wysoką ceną. Posiadają charakterystyczny ciemny kolor. Posiadają charakterystyczne obcięte rogi oraz równomierną, jednolitą strukturę. Zmiana mocy generowanej z ogniwa w małym stopniu zależy do temperatury oraz ogniwo
to ma mniejszy spadek mocy w czasie.

Ogniwo polikrystaliczne

Wykonane są z wykrystalizowanego krzemu. Charakteryzują się sprawnością w przedziale 14-18% oraz umiarkowaną ceną, gdyż technologia ich produkcji jest znacznie mniej  energochłonna i nie wymaga tak restrykcyjnego reżimu jakościowego. Zazwyczaj
posiadają charakterystyczny niebieski kolor i wyraźnie zarysowane kryształy krzemu. Sprawność ogniw jest mniejsza niż ogniw monokrystalicznych, ale fakt znacznego obniżenia kosztów produkcji sprawia, że są nadal najpowszechniej stosowanymi ogniwami
w fotowoltaice.

Ogniwo z krzemu amorficznego

Wykonane z amorficznego, bezpostaciowego niewykrystalizowanego krzemu. Charakteryzują się niską sprawnością w przedziale 6-10% oraz niską ceną. Zazwyczaj posiadają charakterystyczny lekko bordowy kolor i brak widocznych kryształów krzemu.

System ON-GRID

Stosuje się go najczęściej wtedy, gdy dom podłączony jest do sieci energetycznej. System ten jest stosunkowo prosty i składa się z: modułów fotowoltaicznych, inwertera zamieniającego prąd stały na zmienny o napięciu sieciowym 230 V i dwukierunkowego
licznika mierzącego energię zużytą przez odbiorniki energii (pobraną z sieci operatora OSD) jak i wprowadzoną do sieci energetycznej.

System OFF-GRID

Polecane rozwiązanie dla osób mających na przykład domy letniskowe (oddalone od istniejącej sieci energetycznej, gdzie koszt jej doprowadzenia byłby znaczny) lub dla tych, którzy chcą być sie całkowicie uniezależnić od dostawców energii elektrycznej. System
ten jest bardzo podobny do opisanego powyżej, z tym że do inwertera dołączony jest magazyn energii (najczęściej akumulatory) oraz instalacja nie jest podłączona do sieci energetycznej. W przypadku kiedy nasza elektrownia słoneczna produkuje więcej energii
niż nasze bieżące potrzeby, jej nadmiar jest gromadzony w magazynie energii, natomiast kiedy nasza elektrownia słoneczna produkuje mniej energii w stosunku do bieżących potrzeb lub nie produkuje jej wcale (np. w nocy), nasze urządzenia domowe są zasilane z magazynu energii. Możemy tak dobrać parametry elektrowni i baterii, abyśmy mogli zasilać nasze urządzenia przez cała dobę

System hybrydowy

Będący kombinacją dwóch wyżej opisanych, gdyż podłączony jest zarówno do sieci dystrybucyjnej Operatora OSD jak i zawiera baterie akumulatorów do magazynowania wyprodukowanej przez elektrownie słoneczną energii. To rozwiązanie ma wiele zalet, jednak na razie stosowanie tego typu rozwiązań jest ograniczone ze względu na znaczną cenę baterii. Jednak w miarę rozwoju technologii  magazynowania energii i spadku ich ceny rozwiązania te będą coraz bardziej popularne.

Przewiń do góry