1. Zasada działania instalacji fotowoltaicznej
Z jakich elementów składa się zestaw fotowoltaiczny
Ponieważ nie jesteśmy w stanie bezpośrednio korzystać z energii wyprodukowanej w panelach fotowoltaicznych, panele pracują wraz z całą instalacją PV. (Działanie paneli fotowoltaicznych opisane jest tutaj).
Zestaw instalacji fotowoltaicznej, który jest źródłem energii odnawialnej składa się z:
- paneli fotowoltaicznych – zbudowanych z ogniw fotowoltaicznych, które wykorzystują energię słoneczną do produkcji energii elektrycznej,
- inwertera (falownika) - zmieniającego prąd stały na prąd zmienny,
- liczników zużycia i produkcji energii,
- okablowania,
- akumulatora wraz z regulatorem ładowania - w zależności od tego czy jest to instalacja niezależna (off-grid - wyspowa) czy przyłączona do sieci elektroenergetycznej (on-grid).
Połączenie tych elementów ma zapewnić ciągłość przesyłu energii elektrycznej.
Bardziej szczegółowe informacje na temat instalacji on-grid i off-grid znajdują się w dziale rodzaje instalacji fotowoltaicznych.
Jak działają panele fotowoltaiczne?
Fotowoltaika, jako odnawialne źródło energii produkujące prąd nie wpływa negatywnie na środowisko. Zasada działania paneli fotowoltaicznych polega na tym, że ogniwa fotowoltaiczne, z których złożone są panele zamieniają energię słoneczną w energię elektryczną. W tym celu foton (czyli minimalna jednostka światła) pada na płytkę krzemową, z której zbudowane jest ogniwo fotowoltaiczne. Jednostka światła jest pochłaniana przez krzem i wybija elektron ze swojej pozycji zmuszając go do ruchu. Ten ruch to właśnie przepływ prądu elektrycznego. Dzięki zastosowaniu złącza półprzewodnikowego typu p-n możliwe jest połączenie tego procesu z obiegiem elektronów w sieci energetycznej, w ten sposób energia świetlna zostaje przekształcona w elektryczną. Panele fotowoltaiczne produkują prąd stały, więc aby korzystać z energii elektrycznej musimy zainstalować falownik (inwerter), który zmieni prąd stały paneli fotowoltaicznych na prąd zmienny (a właściwie, przemienny). Instalacja PV jest dobrym rozwiązaniem ekologicznym ze względu na brak emisji dwutlenku węgla czy siarczanów. Nie produkuje spalin zanieczyszczających środowisko. Inwestując w instalację fotowoltaiczną kończą się problemy z rachunkami za prąd. Korzystanie z instalacji fotowoltaicznej jest całkowicie darmowe i długotrwałe.
2. Opłacalność fotowoltaiki
Jak rozliczyć się z energetyką? - Net metering
Co to jest licznik dwukierunkowy i jak działa?
Nazwa pochodzi od angielskiego wyrażenia net metering - czyli opomiarowanie netto. W Polsce zapisywana jest w różny sposób (netmetering, net metering, net-metering), ale oznacza to samo - możliwość magazynowania energii elektrycznej w sieci energetycznej.
Net metering w dość jednoznaczny sposób nawiązuje do lokalnego konsumenta, który jest jednocześnie producentem energii elektrycznej czyli tzw. prosumentem. W tym kontekście net metering to określenie oznaczające rozliczanie się z dostawcą energii elektrycznej z różnicy energii pobranej i oddanej do sieci. Tę różnicę można określić dzięki licznikowi dwukierunkowemu, który wskazuje dokładne ilości energii oddanej i pobranej.
Net metering - ustawa o Odnawialnych Źródłach Energii (OZE)
Wytworzony w mikroinstalacji fotowoltaicznej prąd można na bieżąco zużywać, magazynować lub sprzedawać. Nowa ustawa o OZE stworzyła dla prosumentów kolejną możliwość - net metering, czyli przechowywanie energii w sieci.
Net metering umożliwia oddawanie energii elektrycznej, której na bieżąco nie zużywamy do sieci energetycznej i magazynowanie jej tam, a kiedy zajdzie potrzeba odebranie z sieci. Koszty ponoszone podczas korzystania z net meteringu, to koszty związane z dystrybucją energii.
Z dostawcą energii rozliczenie następuje w okresach półrocznych. W sierpniu 2015r. Ministerstwo Gospodarki doprecyzowało, że będą to okresy: styczeń - czerwiec i lipiec - grudzień. Codziennie odsyłamy i pobieramy energię, a po pół roku następuje podsumowanie.
Zgodnie z ustawą o OZE, net metering wchodzi w życie 1 stycznia 2016r.
Po co jest net metering? Jak wygląda w praktyce?
Czas zwrotu inwestycji w instalację fotowoltaiczną zależy od tego jak wykorzystujemy wyprodukowany prąd. Im więcej energii wyprodukowanej przez panele fotowoltaiczne jest przez nas zużyte, tym okres zwrotu kosztów zakupu instalacji jest krótszy. Najlepszym sposobem na szybki zwrot inwestycji jest zużycie 100% energii wyprodukowanej przez instalację PV. Dlatego umożliwiono korzystanie z sieci jak z akumulatora, czyli net metering.
Jeśli produkcja energii w danym półroczu była niewystarczająca i dodatkowo pobieraliśmy prąd z sieci, wtedy musimy zapłacić cenę dobieranej energii.
Gdy bilans jest zerowy, czyli zużyliśmy tyle samo prądu, ile wyprodukowała instalacja, ponosimy tylko koszty związane z obsługą sieci.
Natomiast, jeśli nasza produkcja była większa niż pobór, nadwyżki sprzedajemy do sieci.
Jeśli założymy, że nasze gospodarstwo domowe zużywa 3000 kWh rocznie, będzie to wyglądało następująco:
- Bilans zerowy - występuje w przypadku, gdy instalacja PV produkuje 3000 kWh, czyli tyle ile zużywamy. Energię zużywamy na bieżąco, a kiedy jej w danej chwili nie potrzebujemy, to oddajemy ją do sieci ("magazynujemy"). A następnie możemy skorzystać z niej w dowolnym czasie, płacąc tylko stałe koszty abonamentowe oraz koszty związane z przesyłem energii, którą pobieramy z sieci ("odzyskujemy") licznik wskaże ilość oddanej i pobranej energii.
- Zbyt mała produkcja - występuje w przypadku, gdy instalacja PV produkuje np. 2000 kWh, czyli o 1000 kWh mniej niż zużywamy. Energię zużywamy na bieżąco, a jej nadwyżki oddajemy do sieci ("magazynujemy") - licznik wskaże ilość tej oddanej energii. Następnie, gdy nasza instalacja nie produkuje energii w danym momencie - pobieramy potrzebną nam ilość z sieci. Licznik wskazuje, ile energii pobraliśmy a my płacimy za sam przesył energii. Gdy wskazania na liczniku dwukierunkowym wykażą, że pobraliśmy z sieci więcej energii niż wyprodukowaliśmy i oddaliśmy, wtedy płacimy sieci różnicę (w tym przypadku za 1000 kWh energii ).
- Nadwyżka energii - występuje w przypadku, gdy instalacja PV produkuje np. 4000 kWh, czyli o 1000 kWh więcej niż zużywamy. Energię zużywamy na bieżąco, a jej nadwyżki oddajemy do sieci ("magazynujemy") - licznik wskaże ilość tej oddanej energii. Następnie, gdy nasza instalacja nie produkuje energii w danym momencie - pobieramy potrzebną nam ilość z sieci a licznik wskazuje ile energii pobraliśmy, a my płacimy za sam przesył energii. Gdy wskazania na liczniku dwukierunkowym wykażą, że pobraliśmy z sieci mniej energii niż wyprodukowaliśmy i oddaliśmy, wtedy sieć płaci nam za tę różnicę ( w naszym przypadku różnica ta wynosi 1000 kWh, czyli dostawca energii płaci nam za 1000 kWh ).
Zalety net meteringu
Ile energii oddamy do sieci - tyle możemy pobrać. Takie rozwiązanie promuje instalowanie dobrych jakościowo komponentów, ponieważ ważne będzie nie to jaką mamy moc nominalną naszego systemu, ale ile nasz system realnie produkuje energii. Jest to ważna informacja żeby dowiedzieć się ile oszczędzamy.
Jeśli oddamy nadwyżki energii wyprodukowanej przez nasz system fotowoltaiczny do sieci, może ona trafić do domu naszego sąsiada, jeśli będzie on akurat jej potrzebował. Straty w przesyle energii z naszej instalacji do domu sąsiada, który ją zużyje, będą wielokrotnie niższe niż przy przesyle energii z elektrowni do sąsiada.
Rozliczenie z dostawcą energii jest półroczne. Przy dobrym doborze okresów rozliczeniowych można latem wyprodukować taką ilość energii, która zimą zaspokoi nasze potrzeby.
Zalety net meteringu:
- Oszczędność - oszczędzasz pieniądze i środowisko.
- Brak akumulatorów - magazynujesz energię w sieci.
- Półroczne rozliczenie.
Net metering - pytania i odpowiedzi (faq)
1. Kto ponosi koszty przyłączenia instalacji do sieci?
Wszystkie koszty związane z przyłączeniem mikroinstalacji do sieci energetycznej, czyli koszty instalacji układów zabezpieczających i nowego licznika dwukierunkowego, ponosi operator.
2. Skąd będę wiedział, ile energii oddałem a ile pobrałem z sieci?
Podczas przyłączania instalacji fotowoltaicznej do sieci operator montuje specjalny licznik dwukierunkowy, który zlicza ile energii zostało pobrane a ile oddane do sieci.
3. Czy operator sieci energetycznej ma obowiązek przyłączyć moją instalację fotowoltaiczną?
Operator ma obowiązek przyłączyć Twoją instalację do sieci. Zazwyczaj wszystkie informacje dotyczące potrzebnych dokumentów oraz wniosku w tej sprawie dostępne są na stronie internetowej sieci.
Najczęściej całą dokumentacją wymaganą przez operatora zajmuje się instalator, który montował system fotowoltaiczny.
3. Budowa i wytrzymałość paneli fotowoltaicznych
Czy fotowoltaika jest odporna na warunki atmosferyczne?
Tak. Panele zostały zaprojektowane by wytrzymywać burze, gradobicia, czy temperarury -30°C. Mają większą odporność na warunki atmosferyczne niż nowoczesne okna, czy drewniane budynki.
Jak wygląda instalacja?
Instalacja fotowoltaiczna (inaczej instalacja PV) wyglądem przypomina bardzo popularne w Polsce płaskie kolektory słoneczne, służące do ogrzewania wody. Pojedynczy panel jest najczęściej prostokątną taflą o powierzchni 0,7 – 2,5 metra kwadratowego. Panele fotowoltaiczne mogą być ułożone bezpośrednio obok siebie tworząc jednolitą powierzchnię, lub nawet zostać wkomponowane w dach budynku na etapie jego budowy. Najbardziej popularne panele fotowoltaiczne mają kolor niebieski, ale w zależności od typu mogą też być czarne, brązowe lub o kolorze krzemienia.
Jak jest zbudowany panel fotowoltaiczny?
"Każdy panel fotowoltaiczny składa się z krzemowych ogniw fotowoltaicznych połączonych szeregowo i/lub równolegle. Od góry i od dołu moduły są zalaminowane przezroczystą folią EVA, dzięki czemu ogniwa pozostają w próżni. Przed uszkodzeniami mechanicznymi moduł chroniony jest hartowaną szybą o grubości 3,2 lub 4mm. Szyba ta zmniejsza także ilość odbitego promieniowania słonecznego, ograniczając straty energii, które powodują zmniejszenie uzyskanej przez moduł PV mocy. W ograniczeniu tych strat pomocne jest również wypolerowanie powierzchni szkła. W celu zmniejszenia odbicia światła pokrywa się je warstwą przeciwodblaskową lub stosuje się teksturowanie powierzchni. Od dołu modułu szczelność zapewnia specjalna folia typu „backsheet”. Do usztywnienia całej konstrukcji służy rama aluminiowa. Kolejnym elementem jest puszka przyłączeniowa, z której wychodzą dwa kable zakończone wtyczkami łączące moduły w szeregi. W tej puszce znajdują się diody bocznikujące („by passy”). Ich zadaniem jest niedopuszczenie do przegrzania panelu, w przypadku wystąpienia zacienienia oraz niedopuszczenie do znaczącego obniżenia ilości wytwarzanej energii elektrycznej. Niektóre puszki posiadają specjalny rozłącznik, który rozłączy szereg lub pojedynczy moduł w razie awarii.
Więcej na temat budowy i działania ogniw fotowoltaicznych przeczytasz tutaj!"
Rodzaje paneli (ogniwa monokrystaliczne, polikrystaliczne i amorficzne)
Instalacje fotowoltaiczne z roku na rok są coraz bardziej popularne. Jeśli szukasz pomocy przy wyborze i miejsca, w którym porównasz dostępne typy paneli fotowoltaicznych, to kompendium jest stworzone dokładnie dla Ciebie! Wszystkie ogniwa solarne gwarantują oszczędność w rachunkach, ale nie są one sobie równe. Wyróżnia się trzy główne rodzaje paneli fotowoltaicznych – panele monokrystaliczne, polikrystaliczne i amorficzne. Przy wyborze należy wziąć pod uwagę różnice między różnymi instalacjami PV. Dostrzegalne są one w obrębie wszystkich kluczowych płaszczyzn, tj.: wydajności, wyglądzie oraz cenie instalacji i jej opłacalności energetycznej. Spośród wszystkich przedstawianych wariantów zdecydowanie najczęściej wybierane instalacje fotowoltaiczne w Polsce to moduły mono- i polikrystaliczne. Sprawdź poniżej, czym należy się kierować przy wyborze paneli solarnych i który rodzaj najlepiej wybrać w określonym przypadku!
Panele i ogniwa fotowoltaiczne monokrystaliczne
Panele monokrystaliczne na pierwszy rzut oka poznamy po ciemniejszym kolorze, zwykle czarnym lub ciemnogranatowym. Tego rodzaju ogniwa PV są wykonane z płytek skrojonych do przekroju kwadratowego o wymiarach 0,10 x 0,10 m. Jednolity kolor wynika z zastosowania pojedynczych kryształów krzemu tego samego typu, co przekłada się na efektywność generowania energii.
Najwyższa jakość używanego materiału półprzewodnikowego, pojedynczego krzemu (mono C-Si), sprawia, że modele te są najdroższe. Niewątpliwą zaletą jest jednak to, że panele monokrystaliczne charakteryzują się najwyższą wydajnością: rzędu 17% – 23%. Oddawana moc użyteczna zmniejsza się wraz z temperaturą, a moc ogniw fotowoltaicznych zależy od gęstości strumienia promieniowania słonecznego. Stając przed wyborem, czy lepsze są panele monokrystaliczne, czy polikrystaliczne, trzeba pamiętać, że te pierwsze będą wolniej traciły swoją wydajność i mają dłuższą żywotność. Ponadto jednolite panele krystaliczne z pojedynczych kryształów krzemu są doskonale wydajne i trwałe, a dodatkowo wykazują świetne parametry w zakresie odporności na warunki atmosferyczne. Standardowa norma jakości dla paneli solarnych monokrystalicznych to PN-EN 61215:2005.
Panele i ogniwa fotowoltaiczne polikrystaliczne
Panele słoneczne polikrystaliczne dostępne są w niższych cenach w porównaniu do instalacji monokrystalicznych. Stworzone są z niejednolitych (stąd przedrostek poli-) kryształów krzemu polikrystalicznego (poly C-Si) i lepiej radzą sobie w warunkach rozproszonego światła oraz słabszego nasłonecznienia.
Instalację fotowoltaiczną polikrystaliczną bardzo łatwo rozpoznać po intensywnej niebieskiej barwie – znacznie jaśniejszej względem modułów monokrystalicznych. Panele te pod względem kolorystycznym będą mieniły się większą liczbą barw na skutek mniejszej jednolitości – budowy składającej się z wielu różnych kryształów. Wewnątrz struktury ogniwa fotowoltaicznego polikrystalicznego występuje pionowy przepływ ładunków. Prostokątny kształt ogniw w przypadku tego rodzaju paneli solarnych umożliwia efektywne wypełnienie całej przestrzeni tak, że pokrywają one 100% całości. Panele polikrystaliczne te są odporne na czynniki zewnętrzne i stosunkowo łatwo dostępne. Produkowane są również w oparciu o standardową normę bazową PN-EN 61215:2005 tak, jak w przypadku paneli fotowoltaicznych monokrystalicznych.
Panele fotowoltaiczne polikrystaliczne czy monokrystaliczne? Jakie są różnice?
Jak wybrać instalację PV? Czy lepiej wybrać panele monokrystaliczne, czy polikrystaliczne? To jedne z najczęściej zadawanych pytań w trakcie wyboru instalacji fotowoltaicznej. Te dwa rodzaje ogniw pod wieloma względami są nieco inne, a różnice wynikają przede wszystkim ze struktury głównego pierwiastka – krzemu. Wszystkie moduły PV pozwalają na ograniczenie rachunków za prąd, a czasem – w zależności od wielkości i efektywności instalacji – nawet na pełną niezależność energetyczną. Nie ma jednak jednoznacznej odpowiedzi na pytanie, które panele solarne są najlepsze, ponieważ wiele zależy od głównych celów zakupowych i indywidualnych preferencji kupującego. Poniżej jednak przedstawiamy trzy główne kryteria, za pomocą których w przejrzysty sposób można porównać ze sobą poszczególne rodzaje paneli fotowoltaicznych.
Wydajność – wszystkie rodzaje paneli krystalicznych mają określoną wydajność. Efektywność energetyczna wszystkich instalacji solarnych oscyluje między 14 – 23%. Na ten parametr wpływa jednak mnóstwo czynników. Wśród nich wymienić należy czynniki zewnętrzne, na które nie mamy wpływu, takie, jak np. panujące warunki atmosferyczne, pora roku i szerokość geograficzne. Pozostałe różnice wynikają ze sposobu i rodzaju konstrukcji paneli fotowoltaicznych. Tego typu czynniki techniczne określają ogólną sprawność instalacji solarnej. Jak więc widać, sprawność nie powinna być mylona z wydajnością ogólną, na którą wpływa wiele innych pozatechnicznych czynników, jednakże bez wątpienia trzeba brać ją pod uwagę przy wyborze paneli fotowoltaicznych. Na sprawność PV wpływa zastosowana technologia, rodzaj ogniw fotowoltaicznych (ogniwa polikrystaliczne, ogniwa monokrystaliczne, amorficzne), a także powłoka antyrefleksyjna oraz poszczególne rodzaje połączeń między kryształami.
- Wydajność – wszystkie rodzaje paneli krystalicznych mają określoną wydajność. Efektywność energetyczna wszystkich instalacji solarnych oscyluje między 14 – 23%. Na ten parametr wpływa jednak mnóstwo czynników. Wśród nich wymienić należy czynniki zewnętrzne, na które nie mamy wpływu, takie, jak np. panujące warunki atmosferyczne, pora roku i szerokość geograficzne. Pozostałe różnice wynikają ze sposobu i rodzaju konstrukcji paneli fotowoltaicznych. Tego typu czynniki techniczne określają ogólną sprawność instalacji solarnej. Jak więc widać, sprawność nie powinna być mylona z wydajnością ogólną, na którą wpływa wiele innych pozatechnicznych czynników, jednakże bez wątpienia trzeba brać ją pod uwagę przy wyborze paneli fotowoltaicznych. Na sprawność PV wpływa zastosowana technologia, rodzaj ogniw fotowoltaicznych (ogniwa polikrystaliczne, ogniwa monokrystaliczne, amorficzne), a także powłoka antyrefleksyjna oraz poszczególne rodzaje połączeń między kryształami.
- Wygląd – kryterium dla jednych osób bardziej, dla innych mniej istotne, ale z pewnością warte uwzględnienia przy wyborze paneli solarnych. Dwie najchętniej wybierane technologie – instalacje mono- i polikrystaliczne – powodują, że zróżnicowanie kolorystyczne paneli waha się od jednolitej czerni po barwy jasno niebieskie. Kolor paneli fotowoltaicznych zależy od struktury krzemowej ogniw. Produkty stworzone z ogniw wielokryształowych będą niejednolite, toteż mogą mienić się w blasku słońca większą paletą barw. Z kolei w przypadku paneli monokrystalicznych efekt ten będzie bardziej ograniczony, ponieważ – zgodnie z nazwą – cała konstrukcja opiera się na pojedynczych i jednolitych kryształach. Z pewnością jednak kryterium wizualne nie wpływa na pozostałe – cenowe i wydajnościowe. Pod tym względem to, jakie wybrać panele PV, będzie zależało wyłącznie od preferencji stylistycznych użytkownika.
- Cena – na łączny koszt instalacji fotowoltaicznej składają się wydatki montażowe i produktowe (konkretne panele). Cena ostateczna jest najbardziej zróżnicowanym parametrem, ponieważ wpływa na niego zarówno wybór rodzaju paneli solarnych, jak i pożądana wielkość całej instalacji. Przy porównaniu najlepszych modułów fotowoltaicznych często stosuje się jednak kryterium średniej ceny za kWp (kilo Watt peak). Wskaźnik odzwierciedla, jaką wydajność osiąga instalacja solarna przy założeniu, że jej praca odbywa się w standardowych warunkach pomiarowych. Inaczej mówiąc, jest to wartość wyznaczająca ilość energii elektrycznej w kWh (kilowatogodzinach) generowanej przez jeden poszczególny lub wszystkie zainstalowane panele (w zależności od sposobu porównania). Na tej płaszczyźnie średnie ceny za kWp są z reguły najkorzystniejsze dla paneli polikrystalicznych.
Panele i ogniwa fotowoltaiczne amorficzne
Alternatywą dla najpopularniejszych instalacji monokrystalicznych i polikrystalicznych mogą być panele amorficzne. Ogniwa fotowoltaiczne amorficzne, zwane także cienkowarstwowymi, to nowoczesne produkty charakteryzujące się minimalną grubością. Indywidualną cechą tych produktów jest elastyczna konstrukcja, która pozwala na zróżnicowany montaż. Wysoka moc paneli amorficznych (cienkowarstwowych) uzyskiwana jest dzięki zmniejszeniu negatywnie wpływających odblasków poprzez technologię absorpcji promieni słonecznych. Panele amorficzne występują w różnych wersjach kolorystycznych, najczęściej jako ciemne, matowe, zbliżone wyglądem do instalacji monokrystalicznych, czasem jednak także jako ogniwa brązowe lub bordowe. To innowacyjne technologicznie rozwiązanie, które ma wysoką sprawność energetyczną także przy niskim nasłonecznieniu, co jest szczególnie istotne w Europie Środkowej. Wadą konstrukcji amorficznych jest wciąż relatywnie wysoka cena w porównaniu do oferowanej efektywności (skuteczności generowania prądu).
FAQ – najczęściej zadawane pytania
Wybór paneli fotowoltaicznych to inwestycja, która wymaga wiedzy. Na każdym etapie znajdziesz u nas pomoc. Przedstawiamy także odpowiedzi na najczęściej zadawane pytania z zakresu wyboru rodzaju instalacji solarnych.
Czym różnią się panele polikrystaliczne i monokrystaliczne?
Panele monokrystaliczne stworzone są z jednakowych ogniw krzemowych, mają czarną barwę i gwarantują bardzo dobre rezultaty w zakresie efektywności energetycznej. Panele polikrystalicznie – zgodnie z nazwą – stworzone są z różnych rodzajów ogniw krzemowych. Są nieco mniej wydajne od monokrystalicznych, ale dostępne w znacznie niższych cenach.
Jaki rodzaj paneli fotowoltaicznych jest najlepszy?
To pytanie, na które nie ma jednoznacznej odpowiedzi. Wszystko zależy bowiem od indywidualnych warunków. Przykładowo, przy niedużej powierzchni dachowej, chcąc zyskać najwyższą wydajność, warto zdecydować się na panele monokrystaliczne. Decydując się na większą instalację, można wybrać moduły polikrystaliczne, aby ograniczyć koszty całości.
Jakiego rodzaju panele fotowoltaiczne są najbardziej wydajne?
Względnie najbardziej wydajne są panele monokrystaliczne. Wiele zależy jednak od pozostałych czynników. W przypadku destynacji o bardzo częstym występowaniu zachmurzenia największą wydajność mogą zaoferować panele amorficzne (cienkowarstwowe). W każdym przypadku na ostateczną wydajność paneli wpływa także sposób ich zamontowania – kierunek (południe, wschód, zachód), jak i kąt nachylenia.
5. Montaż instalacji fotowoltaicznej - Fotowoltaika - FAQ - ekofachowcy.pl
Jak długo trwa założenie instalacji fotowoltaicznej?
Instalacja przeznaczona dla domu jednorodzinnego powinna zostać założona w ciągu 1-3 dni. Wyjątkowo złe warunki pogodowe lub nietypowa konstrukcja struktury na której mają być umieszczone panele może wydłużyć czas pracy.
Czy kąt i położenie dachu mają znaczenie?
Tak. Jako, że przebywamy na półkuli północnej, panele słoneczne powinny zostać skierowane na południe z możliwym odchyleniem najwyżej kilkunastu stopni. Optymalnie jeśli panele będą pochylone pod kątem 35° (od 30° do 60°). Jeśli powierzchnia dachu skierowana jest w złą stronę, lub pod nieodpowiednim kątem, konieczne będzie zastosowanie dodatkowych wysięgników. Nieznacznie wzrosną więc koszty instalacji, a efekt wizualny może być gorszy.
Gdzie mogę zamontować panele fotowoltaiczne?
Wszędzie gdzie będą wystawione na działanie promieni słonecznych. Optymalny jest dach skierowany na południe, nachylony pod kątem 35°. Panele mogą być instalowane na własnych wysięgnikach, ogrodzeniach i innych strukturach. Instalacja paneli bezpośrednio na gruncie jest mniej opłacalna i z reguły niezasadna.
Rodzaje inwerterów wykorzystywanych w instalacjach fotowoltaicznych
Ogniwo fotowoltaiczne wytwarza z energii promieniowania słonecznego prąd stały. Większość urządzeń elektrycznych a przede wszystkim sieci energetyczne, wymagają prądu zmiennego. Konieczne jest przekształcenie napięcia i w tym celu w instalacjach fotowoltaicznych montowane są inwertery.
To samo urządzenie może być nazywane różnie przez producentów instalacji. Prawidłowe są nazwy inwerter, przetwornica i konwerter mocy. Można również używać węższego określenia „falownik”, które oznacza inwerter zmieniający jedynie prąd stały na zmienny, bez możliwości zamiany odwrotnej. Takie inwertery są najczęściej instalowane w fotowoltaice. Falownik jest zasilany prądem stałym, generuje zaś prąd zmienny (falowy).
Podział falowników/inwerterów wykorzystywanych w produkcji energii elektrycznej z promieniowania słonecznego odbywa się na kilku płaszczyznach.
Jeśli element instalacji ma przetwarzać prąd jedynie z jednego ogniwa, nazywany jest mikroinwerterem lub mikrofalownikiem. Inwerter stringowy pozwala połączyć kilka do kilkunastu ogniw solarnych. Największe inwertery centralne (centrale) niejako zbierają prąd wytworzony przez całą farmę fotowoltaiczną i dostosowują jego napięcie do właściwego napięcia dla sieci energetycznej lub urządzenia odbiorczego.
Inwertery mogą być również podzielone na wyspowe i sieciowe. Te pierwsze dostosowują napięcie jedynie do potrzeb podłączonych urządzeń lub akumulatorów, drugie są kompatybilne z siecią energetyczną. Najczęściej mikroinwertery i inwertery stringowe są również inwerterami wyspowymi, natomiast centralne sieciowymi. Nie jest to jednak niezmienna reguła.
Aktualnie niemal nie stosuje się już inwerterów elektromechanicznych. Inwertery (przetwornice) elektroniczne pozwalają na dużo większą precyzję w zakresie sterowania i określania napięcia wyjściowego. W zależności od modelu falowniki są przystosowane do generowania prądu o ściśle określonym napięciu, lub mogą być dostosowywane do sieci i urządzeń, do których są podłączone.
Więcej na temat inwerterów przeczytaszj tutaj!
Jakie są elementy instalacji fotowoltaicznej
Najważniejszym elementem instalacji fotowoltaicznej są panele fotowoltaiczne, składające się z wielu ogniw słonecznych. W zależności od instalacji czy korzystamy z typu "on-grid" czy "off-grid" elementy instalacji są różne. W obu instalacjach oprócz paneli potrzebny jest inwerter, który wyprodukowany prąd stały zmienia nam na prąd zmienny (230V), który można bezpośrednio przesyłać do sieci, lub może być połączony z instalacją wewnątrz budynku i wykorzystywany do użytku własnego. W przypadku instalacji "on-grid" potrzebne są przyłączenia do sieci oraz liczniki produkcji prądu i zużycia prądu. Natomiast w przypadku instalacji typu "off-grid" potrzebny jest akumulator oraz pracujący z nim regulator ładowania.
Przeczytaj więcej na temat paneli fotowoltaicznych.
Jaki jest koszt założenia instalacji?
Koszt założenia instalacji waha się znacznie w zależności od wybranych paneli fotowoltaicznych, zapotrzebowania na energię czy trudności założenia. Można przyjąć, że typowa rodzina potrzebuje 2500-3500 kWh rocznie. Chcąc produkować tyle energii z paneli słonecznych należy przygotować się na wydatek ok.15 000 do 25 000 zł.
6. Użytkowanie fotowoltaiki / eksploatacja
Gdzie mogę zamontować panele fotowoltaiczne?
Wszędzie gdzie będą wystawione na działanie promieni słonecznych. Optymalny jest dach skierowany na południe, nachylony pod kątem 35°. Panele mogą być instalowane na własnych wysięgnikach, ogrodzeniach i innych strukturach. Instalacja paneli bezpośrednio na gruncie jest mniej opłacalna i z reguły niezasadna.
Ile energii wytworzy instalacja fotowoltaiczna?
Rzeczywista moc paneli fotowoltaicznych? Ile prądu mogą wytworzyć ogniwa?
W zależności od wielkości instalacji fotowoltaicznej, ilość energii elektrycznej wyprodukowanej przez panele fotowoltaiczne będzie różna. Nie bez znaczenia jest też miejsce umieszczenia instalacji PV. Przyjmuje się, że panel skierowany na południe, mający 1 kWp wyprodukuje w ciągu roku ok. 900-1100 kWh energii elektrycznej. Produkcja energii jest większa latem przy pełnym słońcu, bez zacienienia paneli. Panele fotowoltaiczne zbudowane z krzemu działają najsprawniej w temperaturze ok. 25°C. Im niższa jest temperatura tym mniej fotonów dociera do ogniw, im wyższa temperatura tym moc paneli spada - wiąże się to z przegrzaniem paneli i przy długotrwałej pracy w bardzo wysokiej temperaturze może dojść do spalenia ogniw fotowoltaicznych. W polskich warunkach jest to zjawisko niespotykane - biorąc pod uwagę klimat, ale pojedyncze przypadki potwierdzają teorię związaną z przepaleniem. Wówczas należy pamiętać, że panele fotowoltaiczne to połączone ze sobą ogniwa fotowoltaiczne. Wszystkie ogniwa połączone szeregowo i/lub równolegle tworzą całość. Gdy jedno ogniwo jest z jakiegoś powodu uszkodzone wpływa to na moc całego panelu. W takiej sytuacji warto oddać do serwisu moduł aby wymienione zostało to jedno zużyte ogniwo, wtedy cała instalacja będzie mogła znów działać w 100%.
Różnica w pracy paneli fotowoltaicznych jest najbardziej widoczna podczas poszczególnych ciepłych miesięcy. W Polsce przyjmuje się, że miesiącem, w którym produkcja energii będzie największa jest maj. W lipcu, gdy temperatura powietrza może przekroczyć 30°C prowadzi do spadku sprawności i mniejszej produkcji energii elektrycznej. Warto też zwrócić uwagę czy panele nie są w cieniu lub nie są czymś przykryte. Tak jak w przypadku jednego uszkodzonego ogniwa tak samo podczas jednego zasłoniętego ogniwa (liściem, śniegiem) efekty pracy całej instalacji PV w obu przypadkach jest taki sam. Należy zadbać by miejsce montażu instalacji fotowoltaicznej nie było zacienione przez najbliższe drzewa czy budynki.
Ile paneli fotowoltaicznych do domu? Jak duża instalacja będzie potrzebna?
Przyjmując, że 4 osobowa rodzina zużywa rocznie ok. 2500-3500 kWh oznacza to, że należy zainwestować w instalację o mocy 3 kWp.
Fotowoltaika najlepiej sprawdzi się w połączeniu z pompą ciepła. Instalacje te działają synergicznie: energia elektryczna wyprodukowana przez panele fotowoltaiczne, wykorzystywana jest do działania pompy ciepła. Dzięki takiemu rozwiązaniu oszczędza się jednocześnie na rachunkach za energię elektryczną i cieplną.
Jaki jest koszt założenia instalacji?
Koszt założenia instalacji waha się znacznie w zależności od wybranych paneli fotowoltaicznych, zapotrzebowania na energię czy trudności założenia. Można przyjąć, że typowa rodzina potrzebuje 2500-3500 kWh rocznie. Chcąc produkowac tyle energii z paneli słonecznych nalezy przygotować się na wydatek ok. 15 000 do 25 000 zł.
Serwis instalacji
"Instalacje fotowoltaiczne uchodzą za mało awaryjne i bezobsługowe. Gwarancja producenta na efektywność prądotwórczą systemów wynosi około 25 lat! Oczywiście czasem firmy w celu utrzymania gwarancji mogą wymagać corocznych przeglądów serwisowych. Koszt i zakres takiego przeglądu zazwyczaj ustalany jest indywidualnie."
Gdzie montuje się instalację fotowoltaiczną
Już na etapie planowania instalacji fotowoltaicznej warto wybrać dla niej optymalne miejsce, w którym uzysk energetyczny będzie najwyższy, a sama instalacja nie będzie przeszkadzać w użytkowaniu terenu w inny sposób.
Farmy fotowoltaiczne najczęściej umiejscowione zostają na otwartym terenie, bezpośrednio na ziemi lub wysięgnikach. W przypadku przydomowych instalacji fotowoltaicznych możliwości jest więcej.
Konieczne jest jedynie znalezienie stabilnego podłoża w nasłonecznionym miejscu. Panele fotowoltaiczne są dość ciężkie i powinny być montowane na strukturach przystosowanych do tego ciężaru. W Polsce ich wydajność jest największa gdy są skierowane na południe (z możliwym odchyleniem do 30°) pod kątem ok. 30-60°.
Optymalnym rozwiązaniem jest zainstalowanie paneli fotowoltaicznych na skośnym dachu, skierowanym na południe. Wówczas jednocześnie pozostają one dobrze nasłonecznione i nie zajmują dodatkowej przestrzeni. Ponadto jeśli instalacja solarna zostanie uwzględniona już na etapie budowy domu, jej koszty mogą zostać znacznie obniżone, a same panele słoneczne zostaną wkomponowane jako element dachu.
Montaż instalacji fotowoltaicznej w innych miejscach również może być opłacalny. Dzięki zastosowaniu wysięgników instalacja fotowoltaiczna może zostać zainstalowana na dachu płaskim, ogrodzeniu, strukturach nie mieszkalnych lub bezpośrednio na ziemi. Ponieważ jednak optymalnie w polskich warunkach jest kierować panele słoneczne na południe, północny spad dachu lub ściana budynku nie będą odpowiednim miejscem na instalację fotofoltaiczną. Zbyt nisko założona instalacja będzie natomiast zacieniona w godzinach rannych i wieczornych, przez co będzie generować nieznacznie mniej energii.
Dlatego instalacje solarne naziemne warto podnieść na wysokość około 1,5 – 2,5 m, dzięki czemu nie będą one również zajmować tak wiele miejsca na działce. Często wybieranym miejscem na panele fotowoltaiczne są budynki gospodarcze. Raczej natomiast nie należy instalować paneli na drzewach i niestabilnych strukturach.
Co w sytuacji gdy instalacja wytwarza więcej energii niż mogę zużyć?
To zależy od rodzaju instalacji.
Możesz magazynować energię w akumulatorach lub odsprzedawać ją do sieci energetycznej w oparciu o net metering. W przypadku gdy instalacja nie jest podłączona do sieci, a akumulator jest pełny, zadziała regulator ładowania, odłączając panele od akumulatora. W takiej sytuacji nadmiar energii zostanie zmarnowany, ale nie spowoduje szkód.
Jak wygląda obsługa fotowoltaiki?
Instalacja fotowoltaiczna jest wysoce zautomatyzowana. Produkcja energii elektrycznej i przesyłanie jej dalej za pośrednictwem inwertera odbywa się be obsługowo. Instalacja jest wyposażona we własny system bezpieczeństwa i najlepiej po prostu pozwolić jej działać zgodnie z pierwotnym założeniem. Obsługa fotowoltaiki przeważnie ogranicza się do jej włączenia/wyłączenia. Bardziej zaawansowane systemy fotowoltaiczne pozwalają jednak np. zmienić kąt pod jakim skierowane są panele fotowoltaiczne by zoptymalizować uzysk energii.
Czy fotowoltaika wymaga konserwacji?
Instalacja fotowoltaiczna nie wymaga stałej, ani cyklicznej konserwacji. Okazjonalna konserwacja fotowoltaiki polega na sprawdzeniu czy akumulator i inwertery (falowniki) działają poprawnie. Można robić to raz na kilka lat i w przypadku działania wadliwego zgłosić się do wyspecjalizowanej firmy. Faktycznie raczej nie powinny one wymagać interwencji użytkownika. Same panele nie wymagają konserwacji wcale.
Zacienienie instalacji
Często podczas planowania budowy instalacji fotowoltaicznej powstaje pytanie czy w sytuacji gdy na instalację pada cień, w dalszym ciągu wytwarza ona energię, czy też wymagane jest 100% wystawienie jej na światło słoneczne. To ostanie może być niekiedy trudne do osiągnięcia i dlatego warto wiedzieć że:
Zacieniona instalacja fotowoltaiczna w dalszym ciągu działa i wytwarza energię elektryczną. Nowoczesne ogniwa dostępne w sprzedaży korzystają nie tylko promieniowania słonecznego padającego bezpośrednio na panel, ale również promieniowania słonecznego odbitego i rozproszonego. Ponadto poszczególne ogniwa pracują niezależnie i zacienienie części z nich nie ma wpływu na pracę pozostałych. W ciepły, słoneczny dzień, nawet całkowicie zacieniona instalacja wytworzy niewielką ilość energii. Instalacja fotowoltaiczna wraz z poziomem zacienienia traci jednak wydajność i generuje mniej energii elektrycznej w tym samym okresie.
Lekkie zachmurzenie, cień siatki lub przybrudzonej szyby spowodują jedynie niewielkie obniżenie sprawności instalacji fotowoltaicznej. Im jednak bardziej zacieniona instalacja, tym mniejszy uzysk energii, a co za tym idzie również opłacalność całej inwestycji.
Zdecydowanie optymalnym rozwiązaniem jest umiejscowienie ogniw fotowoltaicznych w taki sposób by nie były zacienione, a raczej skierowane możliwie bezpośrednio w stronę słońca. Dopiero wówczas gdy rozwiązanie takie nie jest możliwe, należy rozważyć jakie zacienienie instalacji będzie występować w różnych porach dnia. Nisko umieszczone panele mogą na przykład znajdować się w cieniu drzew i budynków tuż po świcie i przed zmierzchem. Wówczas uzysk energii tak czy inaczej jest najniższy i straty nie powinny być wysokie.
Natomiast instalacja fotowoltaiczna umiejscowiona tak, że będzie zacieniona przez znaczną część dnia, może utracić 50% i więcej swojej sprawności. Pomóc może zwłaszcza podniesienie paneli fotowoltaicznych na wysięgnikach, skierowanie ich na południe (przynajmniej na terytorium Polski) lub usunięcie powodujących zacienie struktur jeśli nie są one użyteczne.
Czy mogę sprzedawać nadwyżki produkowanej energii?
Tak, operator sieci ma obowiązek odbierać wyprodukowaną energię elektryczną. Dodatkowo, najnowsze zapisy prawne sprawiają, że dla małych wytwórców prądu sieć staje się swego rodzaju akumulatorem ponieważ w oparciu o net metering prosumenci będą mogli odbierać z sieci energię, którą do niej przesłali. Dodatkowo, tzw. "taryfy gwarantowane" sprawiają, że również sprzedaż energii do sieci staje się opłacalna.
7. Fotowoltaika, a kolektory słoneczne
Czy fotowoltaika to to samo co kolektory słoneczne (solary)?
Panele fotowoltaiczne i kolektory słoneczne to dwa różne urządzenia. Nie może więc być mowy o wyborze: fotowoltaika, a kolektory słoneczne. Oba urządzenia korzystają z energii słonecznej. Panele fotowoltaiczne służą jednak do produkcji prądu, czyli zamieniają energię promieniowania słonecznego na energię elektryczną (dokonują konwersji). Kolektor natomiast używa energii słonecznej (ciepła) do podgrzania płynu (np. wody). Mimo, że panele fotowoltaiczne mogą wyglądać podobnie do kolektorów, ich przeznaczenie jest odmienne. Nie ma natomiast żadnych przeciwwskazań przed łączeniem obu instalacji.
Jaki wpływ ma pogoda na efektywność pracy paneli i kolektorów?
Fotowoltaika podobnie jak kolektory bardzo dobrze działa w bezchmurne dni przy temperaturze 25°C. Ale czy efektywność paneli fotowoltaicznych w różnych warunkach podowych jest taka sama jak kolektorów słonecznych? Sprawność urządzeń spada wraz zachmurzeniem, ale nawet przy pełnym zachmurzeniu nie osiąga wartości zerowej. Jednocześnie w temperaturach bardzo wysokich ogniwo fotowoltaiczne nie osiąga lepszych wyników niż w temperaturze do jakiej zostało zaprojektowane. Porównując z kolektorami słonecznymi (solarami), efektywność paneli w różnych warunkach pogodowych plasuje się pomiędzy efektywnością kolektorów płaskich, a próżniowych.
Fotowoltaika a kolektory fotowoltaika panele fotowoltaiczne OZE Odnawialne źródła energii energia słoneczna
Czy mogę jednocześnie korzystać z fotowoltaiki i kolektorów słonecznych?
Tak, oczywiście. Oba urządzenia muszą być jedynie wystawione na działanie promieni słonecznych, toteż konieczne jest ustawienie ich tak by nie zasłaniały sobie wzajemnie słońca. Jeśli jednak dysponujesz odpowiednią powierzchnią, możesz zainstalować obie instalacje korzystające z energii słońca. W żaden sposób nie przeszkadzają one sobie wzajemnie, nie ma więc powodu by wybierać: fotowoltaika, a kolektory słoneczne. To tak jakby wybierać między pralką, a lodówką. Przecież obie są potrzebne.
Czy mogę otrzymać dofinansowanie zarówno na fotowoltaikę jak i na kolektory słoneczne?
Z programu Prosument można dostać dofinansowanie na instalację, której elementami będą zarówno panele fotowoltaiczne jak i kolektory słoneczne. Jest to bardzo istotne dla osób planujących wyposażenie się w kolektory słoneczne, na które nie można uzyskać dofinansowania jeśli w projekcie nie pojawią się obok nich urządzenia produkujące energię elektryczną ze źródeł odnawialnych (fotowoltaika, mikroelektrownia wiatrowa). Można więc uzyskać samodzielne dofinansowanie fotowoltaiki lub dofinansowanie na kolektory słoneczne i fotowoltaikę łącznie.
8. Przyłączenie instalacji fotowoltaicznej do sieci
Kto ponosi koszty związane z przyłączeniem mojej instalacji do sieci?
W przypadku gdy dana nieruchomość jest już podłączona do sieci energetycznej (jako odbiorca), koszty związane z przyłączeniem mikroinstalacji do sieci energetycznej (do wysokości aktualnej mocy przyłączeniowej) ponosi jej operator. Oczywiście chodzi tutaj o wszelkie układy zabezpieczające, montaż licznika dwukierunkowego itp. - prosument jest zwolniony z tego typu opłat.
Czy operator sieci energetycznej ma obowiązek przyłaczyć moją minielektrownię słoneczną?
Tak. Operator ma taki obowiązek. Na stronie internetowej operatora sieci powinny być również dostepne informacje na temat wniosku jaki trzeba złożyć w tej sprawie i dokumentów, które powinny być do niego dołączone (warunki zabudowy, specyfikacja mikroelektrowni słonecznej itp). Operator powinien odpowiedzieć na wniosek w ciągu 30 dni w przypadku mikroelektrowni. Oczywiście wszelką wymaganą przez operatora dokumentacją najczęściej zajmuje się instalator, który montuje instalację fotowoltaiczną.
9. Zalety i wady fotowoltaiki
Czy fotowoltaika jest odporna na warunki atmosferyczne?
Tak. Panele zostały zaprojektowane by wytrzymywać burze, gradobicia, czy temperarury -30°C. Mają większą odporność na warunki atmosferyczne niż nowoczesne okna, czy drewniane budynki.
Jak długo działa fotowoltaika?
Instalacje fotowoltaiczne mają bardzo długi czas użytkowania. By odpowiedzieć sobie na pytanie jak długo będzie działać fotowoltaika trzeba uświadomić sobie, że w tak prostym układzie faktycznie nie ma co się zepsuć. Przez pierwsze 20 lat po założeniu instalacji powinna ona działać bez zarzutu. Potem sprawność paneli zacznie powoli spadać. Po 25 latach użytkowania będą one miały ok. 90% pierwotnej sprawności, wtedy też najprawdopodobniej będzie należało wymienić falownik. Teoretycznie jeszcze po 40 latach panele fotowoltaiczne będą wytwarzały nieco energii. Producenci zdają sobie sprawę jak trwały jest ich produkt i proponują wieloletnie gwarancje. Zazwyczaj jest to od 5 do 15 lat, przy zakładanym czasie eksploatacji 25-30 lat.
Czy korzystanie z paneli fotowoltaicznych może wpływać na okolicę?
Wpływ paneli fotowoltaicznych na środowisko naturalne jest niemalże identyczny jak każdego innego przedmiotu nie przepuszczającego światła. Panele na dachu nie wpływają na otoczenie bardziej niż sam dach. Panele na wysięgnikach wpływają na otoczenie w ten sposób, że dają nieco cienia. Nie mają wpływu na faunę i florę, ich skala jest zbyt mała by wpłynąć na temperaturę otoczenia. Praca paneli fotowoltaicznych nie powoduje również hałasu, ani drgań, które mogłoby być szkodliwe.
Czy fotowoltaika powoduje hałas?
Same panele nie powodują żadnego hałasu. Jedynie inwerter(falownik) wytwarza dźwięk o głośności ok. 18-25 dB. To znaczy, że bezpośrednio przy inwerterze słychać szum o natężeniu zbliżonym do ludzkiego szeptu. Fotowoltaika przydomowa pozostaje praktycznie niesłyszalna, nie wywołuje też infradźwięków. Jedynie inwertery centralne dużych farm fotowoltaicznych są znacznie głośniejsze i dlatego montowane są w oddzielnych pomieszczeniach/budkach.
Czy fotowoltaika powoduje emisję CO2 i innych substancji?
Nie. Praca fotowoltaiki nie wpływa na środowisko naturalne poprzez emisję jakichkolwiek substancji chemicznych. Emisja CO2 nie występuje. Faktycznie instalacja fotowoltaiczna nie zawiera żadnych płynów, ani gazów, które mógłby się ulotnić na przykład w przypadku fizycznego uszkodzenia. Nie spala też żadnych paliw kopalnych, ani nie wymaga dostarczenia żadnych substancji. Poziom emisji instalacji fotowoltaicznej jest zerowy. Fotowoltaikę najlepiej połączyć ze źródłem ciepła np. pompą ciepła, wtedy w jeszcze większym stopniu ograniczamy emisję CO2.
Dlaczego ogniwa fotowoltaiczne są rozwiązaniem ekologicznym?
Ogniwa fotowoltaiczne produkują przez bardzo długi okres energię z nieskończonego w ludzkiej skali źródła – promieniowania słonecznego. W przeciwieństwie do innych typów elektrowni fotowoltaika nie wymaga dostarczenia paliw kopalnych, nie emituje spalin i nie powoduje hałasu. Ma też znikomy wpływ na faunę i florę w okolicy. W razie potrzeby panele fotowoltaiczne są łatwe w demontażu i wykorzystują surowce możliwe do przetworzenia ponownie. Ochrona środowiska polega w tym wypadku również na rozdrobnieniu źródeł energii i zbliżeniu ich do urządzeń końcowych. Niweluje to w znacznym stopniu duże straty energetyczne występujące podczas przesyłania energii przez sieci energetyczne na odległość kilkudziesięciu kilometrów.
10. Dla dociekliwych
Panele fotowoltaiczne - zasada działania
Panele fowoltaiczne zbudowane są z ogniw fotowoltaicznych, a ogniwa z krzemu, który jest zaliczany do półprzewodników. Ogniwo fotowoltaiczne wykorzystuje efekt fotowoltiaczny, który charakteryzuje zmiana własności elektrycznych ciała stałego pod wpływem światła. Dotyczy to w szczególności półprzewodników, w których występuje złącze p-n. Zjawisko fotowoltaiczne zachodzi w wyniku padającego promieniowania (fotonów). Krzem jako pierwiastek w półprzewodniku zawiera 4 elektrony walencyjne na powłoce, do której zapełnienia potrzebnych jest 8 elektronów. Każdy pierwiastek dąży do tego by uzupełniać tę powłokę o brakujące elektrony. Podczas "wymiany" elektronów tworzą się tzw. wiązania kowalencyjne, w efekcie czego brak elektronów swobodnych (walencyjnych). Aby taki związek zaczął przewodzić prąd potrzebna jest energia, która musi być na tyle duża aby elektron pokonał barierę potencjału. Bariera ta powstaje na styku półprzewodników p-n (ujemna w p, dodatnia w n). Na promieniowanie słoneczne składa się promieniowanie bezpośrednie, dyfuzyjne (rozproszone) oraz odbite. Gdy promieniowanie te jest wystarczająco duże powstaje para elektron - dziura. Elektron, który opuścił swoje miejsce, pozostawił po sobie "dziurę" w półprzewodniku typu p (przyjmuje się, że dziura ma ładunek dodatni). Działanie bariery zależne jest od naświetlenia. W przypadku braku naświetlenia płynie niewielki wsteczny prąd dyfuzyjny. W obecności złącza p-n, pole elektryczne wewnątrz półprzewodnika (bariera potencjału) przesuwana nośniki w przeciwne strony, tak, że elektrony do obszaru N, a dziury do obszaru P. Prowadzi to do powstania na złączu zewnętrznego napięcia elektrycznego. Ładunki mają nieskończony czas życia, a napięcie na złączu p-n jest stałe. Gdy materiały p – n zostaną połączone zewnętrznym obwodem elektrycznym to płynący w nim prąd elektryczny można wykorzystać do zasilania urządzeń elektrycznych.
11. Słowniczek
Definicje
Fotowoltaika
z ang. photo-voltaic. Photo - jako światło, voltaic - od volt, jednostka napięcia energii elektrycznej
Ogniwo fotowoltaiczne
Najmniejsza części paneli, zbudowana z krzemu. W ogniwie zachodzi proces przemiany energii słonecznej na energię elektryczną.
Moduł fotowoltaiczny
Zbudowany z szeregowo połączonych ze sobą ogniw fotowoltaicznych.
Panel fotowoltaiczny
Zbudowany jest z połączonych ze sobą modułów. Podział panelu na moduły pozwala zapobiec negatywnym skutkom zacienienia. Dzięki temu podczas zacienienia tylko część panelu ma mniejszą sprawność, a nie cały.
Instalacja PV (fotowoltaiczna)
Instalacja to połączenie paneli fotowoltaicznych z innymi elementami potrzebnymi do instalacji. Elementy się różnią w zależności od rodzaju instalacji.
Folia EVA
(etylen-winyl-acetat)
Folia, która chroni ogniwa przed szkodliwym działaniem promieniu UV oraz przed wilgocią.
Folia typu "backsheet"
Folia, która jest mocowana od dołu panelu w celu zapewnienia szczelności.
Diody bocznikujące "by-passy"
Podczas gdy część panelu jest zacieniona, diody bocznikujące chronią ogniwo przed przegrzaniem. Ich zadaniem jest też niedopuszczenie do znaczącego obniżenia ilości wytwarzanej energii elektrycznej.
Inwerter (falownik)
To urządzenie, którego praca ma na celu zmianę prądu stałego produkowanego przez panele fotowoltaiczne na prąd zmienny (230V).
Regulator ładowania
Regulator jest nieodłącznym elementem instalacji PV, pracującym z akumulatorem. Jego praca polega na tym, żeby akumulator był w pełni sprawny. Nie pozwala na rozładowanie akumulatora poniżej napięcia minimalnego oraz jego nadmiernemu ładowaniu. Produkowana energia elektryczna jest kierowana do regulatora, który najpierw przekazuje do akumulatora dopiero później do inwertera.
On-grid i Off-grid
On-grid i Off-grid