Jak działa fotowoltaika?

Energia elektryczna może być tania, a do tego ekologiczna! W tym celu pomóc może fotowoltaika, która bazuje na odnawialnych źródłach energii. Zapewnia ona niższe rachunki za prąd, niezależność energetyczną, a także jest przyjazna dla środowiska naturalnego. Jak działa fotowoltaika? Z jakich elementów składa się instalacja fotowoltaiczna? Jak dobrać moc instalacji fotowoltaicznej? Dowiesz się tego z poniższego artykułu.

Zasada działania instalacji fotowoltaicznej

Jak działa instalacja fotowoltaiczna? Otóż bazuje ona na efekcie fotowoltaicznym, czyli na wykorzystaniu promieni słonecznych do wytwarzania energii elektrycznej. Proces ten jest stosunkowo prosty – pojedyncza cząstka światła, czyli foton, pada na wykonany z krzemu panel słoneczny, wprawiając w ruch elektron. To z kolei powoduje wytworzenie energii elektrycznej.

Za pomocą paneli fotowoltaicznych wygenerowany zostaje prąd stały, który następnie trafia do urządzenia zwanego falownikiem lub inwerterem, gdzie przekształcany jest w prąd zmienny. Jest to rodzaj prądu, który może płynąć w sieci energetycznej i zasilać urządzenia elektryczne.

Pozyskanie energii elektrycznej w przypadku instalacji fotowoltaicznej jest całkowicie darmowe i ekologiczne. Systemy fotowoltaiczne, w odróżnieniu od tradycyjnych elektrowni, nie produkują spalin i szkodliwych substancji. Cały proces opiera się o naturalne, odnawialne i bezpłatne zasoby środowiska.

Z jakich elementów składa się instalacja fotowoltaiczna?

Instalacja fotowoltaiczna składa się z kilku komponentów, które mają ogromne znaczenie dla jej wydajnej pracy. System fotowoltaiczny składa się z:

• Paneli fotowoltaicznych – mogą być one montowane na dachu budynku lub na gruncie. Panele słoneczne zbudowane są z połączonych ogniw fotowoltaicznych, które przechwytują energię słoneczną i wytwarzają z niej energię elektryczną.
• Inwertera – jego głównym zadaniem jest zamiana prądu stałego w prąd zmienny. Oprócz tego monitoruje on pracę całej instalacji i pełni rolę zabezpieczającą podczas awarii.
• System montażowy – za jego pomocą układ jest przymocowany do dachu lub umiejscowiony na gruncie. Powinien być wykonany z odpornych na korozję materiałów.
• Okablowanie oraz inne elementy łączące instalację – skrzynki przyłączeniowe, złącza, rozgałęźniki, zabezpieczenia AC/DC.
• Ewentualnie magazyn energii, w którym kumulowana jest energia wytworzona przez instalację fotowoltaiczną – dzięki niemu nie ma konieczności przesyłania energii elektrycznej do zewnętrznej sieci.

Jak działają ogniwa fotowoltaiczne?

Za wytworzenie prądu przez instalację fotowoltaiczną odpowiadają ogniwa fotowoltaiczne. Są one najczęściej zbudowane z krzemu, czyli materiału półprzewodzącego, dzięki czemu możliwy jest proces przemiany energii słonecznej w energię elektryczną. Fotony, z których składa się strumień światła zderzają się z elektronami z ogniw fotowoltaicznych, wprawiając je w ruch. Zainicjowana w ten sposób zostaje reakcja, której efektem jest wytworzenie energii elektrycznej.

Pojedyncze ogniwo fotowoltaiczne nie ma zbyt dużej mocy – osiąga ona maksymalnie kilka watów. Właśnie dlatego ogniwa łączone są w moduły fotowoltaiczne, a ich moc dobierana indywidualnie do zapotrzebowania na prąd gospodarstwa domowego lub firmy.

Jednak same ogniwa fotowoltaiczne, nawet połączone w moduły, nie wystarczą. Aby instalacja fotowoltaiczna mogła działać i zasilać urządzenia elektryczne, niezbędne jest przekształcenie wytworzonego przez ogniwa fotowoltaiczne prądu stałego w prąd zmienny, który płynie w domowych obwodach elektrycznych. W tym celu niezbędny jest inwerter.

Rodzaje instalacji fotowoltaicznych

Instalacja fotowoltaiczna może być skonstruowana w różny sposób. Wyróżnić można przede wszystkim:

• systemy fotowoltaiczne on-grid – połączone z zewnętrzną siecią energetyczną. Wygenerowana za pomocą instalacji fotowoltaicznej nadwyżka energii elektrycznej trafia do sieci publicznej. Można z niej skorzystać w momencie, gdy panele fotowoltaiczne produkują mniej prądu, czyli np. nocą lub w okresie zimowym. Wadą tego rozwiązania jest brak możliwości odzyskania całości wygenerowanej energii elektrycznej – można uzyskać jedynie 80% energii przesłanej do sieci.
• systemy fotowoltaiczne off-grid – instalacja fotowoltaiczna wyposażona jest we własny magazyn energii, w którym kumulowane są nadwyżki. Tego rodzaju system zapewnia niezależność od sieci energetycznej oraz przerw w dostawach prądu. W tym przypadku nadwyżki są efektywniej wykorzystywane, jednakże koszt inwestycji jest wyższy.
• systemy hybrydowe – posiadają własny magazyn energii, a jednocześnie są podłączone do sieci publicznej.

Jak dobrać moc instalacji fotowoltaicznej?

Przed wykonaniem montażu instalacji fotowoltaicznej bardzo ważne jest przygotowanie jej projektu, w tym także ustalenie mocy systemu fotowoltaicznego. Odpowiedni dobór mocy instalacji fotowoltaicznej przekłada się na jej efektywność. Jeśli wyprodukowania za pomocą paneli fotowoltaicznych energia elektryczna pokrywa zapotrzebowanie na prąd w całości, oszczędności wynikające z instalacji będą najwyższe.

Moc instalacji fotowoltaicznej powinna zostać dobrana w oparciu o roczne zużycie energii elektrycznej. Nie powinna ona przekraczać tej ilości, gdyż spowoduje nadmierną produkcję prądu, którego w żaden sposób nie będzie można spożytkować – nadwyżka wprowadzona do sieci przepada po 365 dniach. Dodatkowo, nie wraca ona w całości, lecz jedynie w 80%. Co więcej, zbyt duża moc instalacji przyczyni się to do spowolnienia tempa zwrotu z inwestycji.

Z tej właśnie przyczyny bardzo istotne jest, aby w doborze mocy instalacji fotowoltaicznej uczestniczyli specjaliści. Pomogą oni dobrać odpowiednią ilość paneli fotowoltaicznych biorąc pod uwagę roczne zużycie prądu, a tym samym ograniczą ryzyko odprowadzania zbyt dużej nadwyżki energii do sieci.