Adam Tomasiewicz 20 października, 2021 • 9 min czytania
Facebook LinkedIn
Spis treści

Fotowoltaika pozwala na generowanie darmowej energii, którą można dowolnie wykorzystywać w gospodarstwie domowym, rolnym lub w przedsiębiorstwie. Instalacja fotowoltaiczna jest obecnie najpopularniejszym rodzajem odnawialnych źródeł energii (OZE). Jej popularność wynika także z prostego sposobu działania i wytwarzania energii fotowoltaicznej. Zobacz poniżej, jaki jest mechanizm działania fotowoltaiki! 

Zasada działania instalacji fotowoltaicznej

Jak działają panele fotowoltaiczne? Sposób funkcjonowania instalacji PV i generowania energii bazuje na tzw. zjawisku fotowoltaicznym. Dzięki specjalnej konstrukcji promieniowanie padające na panele fotowoltaiczne powoduje zmiany, których rezultatem jest wytwarzanie darmowej energii fotowoltaicznej. Każdy element instalacji fotowoltaicznej ma ogromne znaczenie dla funkcjonowania całości.

Schemat działania instalacji fotowoltaicznej

Aby zobaczyć, jak działa fotowoltaika, warto przyjrzeć się zadaniom wszystkich komponentów instalacji. Każdy zestaw fotowoltaiczny składa się z różnych podzespołów. Wszystkie elementy instalacji fotowoltaicznej odpowiadają za określone zadania. Kompletna, profesjonalna instalacja PV składa się z następujących części: 

1. Panele fotowoltaiczne

Najważniejszy element całego systemu fotowoltaicznego, który odpowiada za faktyczną produkcję prądu. Ze względu na rodzaj ogniw fotowoltaicznych wyróżniamy panele monokrystaliczne, polikrystaliczne i cienkowarstwowe. Jeden panel może składać się z wielu modułów, przy czym wyrażenia te obecnie są często używane zamiennie. Panele są zamontowane na konstrukcji wsporczej (stelaż dachowy lub na gruncie), którą czasem wyróżnia się jako odrębny element instalacji. 

2. Inwerter fotowoltaiczny

Panele fotowoltaiczne generują prąd stały. Inwerter fotowoltaiczny, określany także jako falownik, ma za zadanie zmieniać prąd stały na prąd zmienny. W standardowych systemach fotowoltaicznych stosuje się jeden inwerter, do którego podłączone zostają wszystkie panele. Jeżeli jednak instalacja jest większa powierzchniowo lub części urządzeń grozi temporalne zacienienie, stosuje się wówczas mikroinwertery fotowoltaiczne – kilka sztuk w zależności od indywidualnych parametrów instalacji. 

3. Magazyn energii

Opcjonalny, ale bardzo przydatny element instalacji fotowoltaicznej, który powinien być podłączony do falownika. Odpowiada za bieżące magazynowanie części energii elektrycznej wytwarzanej przez fotowoltaikę. Decyzja o samodzielnym magazynowaniu części energii wymusi jednak zastosowanie specjalnych falowników, przystosowanych do obsługi magazynów.

4. Licznik dwukierunkowy

Jego najważniejszym zadaniem jest dokonywanie pomiarów przepływu prądu. Urządzenie zapewnia i nadzoruje połączenie z zewnętrzną siecią energetyczną.

5. Instalacja elektryczna w domu

Otrzymuje prąd zmienny z fotowoltaiki i z sieci, rozprowadzając go do gniazdek elektrycznych.

Powyższa budowa instalacji fotowoltaicznej jest najczęściej spotykanym wariantem, choć nie jedynym. Wyróżnić można także schemat instalacji  wyspowej, w którym zasadnicza różnica polega na braku podłączenia systemu do sieci zewnętrznej. Takie systemu są jednak znacznie bardziej skomplikowane. Co istotne, każda możliwa wersja instalacji fotowoltaicznej wymaga wyposażenia się w panele słoneczne, inwerter fotowoltaiczny, a także wszystkie elementy pośrednie, np.:

  • okablowanie zewnętrzne,
  • przewody instalacyjne,
  • systemy mocowań montażowych,
  • dodatkowe akcesoria montażowe.

5 etapów tworzenia energii z fotowoltaiki, czyli jak działają ogniwa fotowoltaiczne i instalacja PV? 

Zasada działania ogniw fotowoltaicznych opiera się na wykorzystywanym zjawisku fotowoltaicznym. Ale co to tak naprawdę oznacza? Aby zrozumieć, jak działają instalacje PV, trzeba zacząć od szczegółu do ogółu – a w tym przypadku od poziomu fotonów światła. To najważniejszy i najbardziej złożony etap powstawania darmowej energii fotowoltaicznej!

1. Zjawisko fotowoltaiczne w ogniwach PV – promieniowanie słoneczne

Zjawisko fotowoltaiczne – potocznie określane efektem fotowoltaicznym lub solarnym – zachodzi w samym wnętrzu modułów. Znajdują się w nich ogniwa fotowoltaiczne, których rdzeniem są półprzewodniki krzemowe. Każdy półprzewodnik składa się z dwóch warstw (typu n i typu p), które różnią się liczbą elektronów na poszczególnych powłokach. 

Proces tworzenia energii zachodzi w momencie padania promieniowania słonecznego, czyli fotonów. Fotony trafiają do odpowiednich warstw w ogniwach fotowoltaicznych, powodując kolejne reakcje. Warto wiedzieć, że budowa ogniwa fotowoltaicznego sprawia, że zjawisko fotowoltaiczne zachodzi przez cały czas, gdy na panel padają promienie słoneczne. W nocy, w zacienieniu lub przy bardzo ograniczonym świetle słonecznym (np. zachmurzenie całkowite, zmrok) moduły nie będą pracowały.

2. Zjawisko fotowoltaiczne w ogniwach PV – energia z fotonów i generowanie prądu stałego

W momencie gdy promieniowanie pada na panele, energia zawarta w fotonach zostaje pochłonięta przez elektrony w odpowiednich warstwach ogniw. Tym samym cząstki te zostają wybite i zaczynają zbierać się z jednej strony ogniwa. W rezultacie zaczyna powstawać różnica potencjałów. Po zamknięciu obwodu elektrycznego zaczyna przepływać prąd stały. 

3. Zmiana prądu stałego na prąd zmienny

Każda instalacja fotowoltaiczna musi być wyposażona w falownik. To właśnie w nim, jak wspominaliśmy powyżej, zachodzi proces zmiany prądu stałego na prąd zmienny. Ten ostatni nadaje się do powszechnego użytkowania. Inwertery dokonują także bieżącej kontroli stanu całej instalacji PV. Wyłączają moduły w przypadku wykrycia awarii lub błędu, zapewniając tym samym całkowite bezpieczeństwo systemowi fotowoltaicznemu. 

4. Magazynowanie i zarządzanie energią fotowoltaiczną

Wytwarzana energia może też bezpośrednio trafiać do własnych magazynów energii, ale jest to metoda opcjonalna. W zależności od bieżącego wyniki nadmiar energii może trafiać do sieci energetycznej, podłączonej do licznika dwukierunkowego (szczegółowe informacje na ten temat znajdziesz poniżej). 

5. Darmowy prąd trafia do gniazdek elektrycznych

Kolejnym etapem procesu jest rozprowadzenie prądu zmiennego w sieci budynku, dzięki czemu można się cieszyć darmową energią z fotowoltaiki. Jeżeli w danym momencie występuje nadwyżka produkcji, prąd ten przepływa przez licznik dwukierunkowy, który dokonuje pomiarów nadwyżek. 

Co z nadwyżkami wyprodukowanej energii?

Efektywność energetyczna paneli fotowoltaicznych zmienia się w zależności od sezonu i warunków pogodowych. Zazwyczaj zimą instalacje produkują mniej prądu, dlatego konieczny bywa pobór niedoborów z sieci. Latem z kolei mamy do czynienia ze zjawiskiem odwrotnym – panele generują więcej energii, niż gospodarstwo jest w stanie zużyć. 

Wykorzystywanie nadwyżek wyprodukowanej latem energii jest kluczowe dla zbilansowania całego roku energetycznego. Jeżeli system fotowoltaiczny jest podłączony do sieci, posiada licznik dwukierunkowy, a także spełnia się określone wymogi prawne, można oddawać nadwyżki do sieci Operatora. 

Sposób rozliczania nadwyżek i poboru energii od sieci obecnie zależy głównie od tego, kiedy został zainstalowany system fotowoltaiczny. Użytkownicy mający panele słoneczne do końca 2021 roku, będą mogli rozliczać się jako prosumenci na starych zasadach. Upraszczając nieco ten schemat, umożliwia to oddawanie prądu do sieci w zamian za możliwość pobrania energii w razie potrzeby ze współczynnikiem 0,8 lub 0,7. Z kolei użytkownicy, którzy zainstalują panele od 1 stycznia 2022 roku, będą zmuszeni sprzedawać prąd z paneli w cenie hurtowej i kupować po cenie detalicznej. Ogniwa fotowoltaiczne wciąż będą bardzo opłacalną inwestycją, jednak jeśli jest to możliwe, warto skorzystać ze sposobu rozliczania się na starych zasadach!

Podziel się artykułem:

Facebook LinkedIn

Sprawdź konkretne oferty instalatorów

Porównaj oferty instalatorów z Twojej okolicy i wybierz najlepszą!

Porównaj oferty
  • Sprawdzeni instalatorzy
  • Najlepsze ceny sprzętu
  • Gwarancja satysfakcji

Sprawdź, ile możesz zaoszczędzić!

Skorzystaj z kalkulatora online i zobacz o ile mniej możesz płacić.

Sprawdź obliczenia

Masz pytania? Poproś o pomoc naszego doradcę.

Adam Tomasiewicz

Ekspert ds. fotowoltaiki
  • •  Doświadczenie w branży fotowoltaicznej 7 lat.
  • •  Chętnie odpowiem na wszystkie Twoje pytania.
Umów się na konsultację

Zobacz inne artykuły:

Strona wykorzystuje pliki cookies w celu jej prawidłowego funkcjonowania oraz w celach korzystania z narzędzi społecznościowych (Facebook, Instagram), analitycznych (Google Analytics), marketingowych (Piksel Facebooka). Możesz w każdej chwili określić warunki przechowywania lub dostępu do plików cookies we własnej przeglądarce. Jeśli będziesz korzystał z naszej strony bez zmiany w ustawieniach swojej przeglądarki, będziemy zapisywali i uzyskiwali dostęp do tych informacji (cookies) w pamięci Twojego urządzenia końcowego (komputer, telefon itp.) w wymienionych celach. Więcej informacji znajdziesz w naszej Polityce Prywatności i Regulaminie. Czy zgadzasz się na wykorzystywanie plików cookies?