Jak działają panele fotowoltaiczne?

Fotowoltaika jest aktualnie bardzo popularnym sposobem uzyskiwania energii. Doskonale współpracuje z domami pasywnymi, czyli energooszczędnymi i ekologicznymi budynkami, które czynią fotowoltaikę niezwykle opłacalną inwestycją. Odpowiedni montaż instalacji pozwala na znaczące obniżenie rachunków za prąd, a zwłaszcza w przypadku posiadania pompy ciepła lub kotła elektrycznego. Sprawdź, jak działają panele fotowoltaiczne.

Czym jest fotowoltaika?

Instalacja fotowoltaiczna to jedna z najprostszych form pozyskiwania energii, wytwarzanej bezpośrednio przez jej konsumenta. Składa się ona z paneli, wykonanych z krzemowych modułów, a te natomiast są tworzone przez ogniwa fotowoltaiczne. To właśnie w ogniwach zachodzi tzw. zjawisko fotowoltaiczne, które odpowiada za przekształcenie energii słonecznej w prąd stały.

Wykonuje się je z materiału półprzewodnikowego, czyli krzemu o różnych właściwościach. Dzięki krzemowym ogniwom, na skutek działania promieni słonecznych lub wysokiej temperatury, możliwe jest przewodzenie dalej ładunku elektrycznego. Instalacje fotowoltaiczne można podzielić na kilka odmian, właśnie ze względu na zastosowany w nich rodzaj krzemu. Różnią się one poziomem uporządkowania struktury krystalicznej tego materiału, co ma bezpośredni wpływ na jakość i sprawność paneli:

• Krzem monokrystaliczny charakteryzuje się najlepiej uporządkowaną strukturą, która posiada bardzo ograniczoną ilość skaz oraz wysoką sprawnością modułów. Oznacza to, że energia słoneczna działająca na 1m2 paneli zostaje przekształcona w energię elektryczną w 15%. Sprawność krzemu monokrystalicznego utrzymuje się na poziomie od 15 do 19%.

• Krzem polikrystaliczny posiada już nieco mniej uporządkowaną strukturę z większą ilością wad oraz obniżoną względem swojego poprzednika sprawność, plasującą się na poziomie od 14 do 16%.

• Krzem amorficzny wypada najsłabiej w całym zestawieniu, ponieważ właściwie nie posiada żadnego porządku strukturalnego. Taka struktura powoduje pojawianie się wielu skaz, przez co sprawność modułów wynosi już tylko od 9 do 14%.

Sprawność modułów ma też bezpośredni wpływ na cenę instalacji, przez co w domach jednorodzinnych najczęściej stosuje się fotowoltaikę z krzemem polikrystalicznym. Jest on tańszy, a poziom jego sprawności nie odbiega znacznie od sprawności krzemu monokrystalicznego. Warto jednak zawsze skorzystać z porady ekspertów, których można znaleźć w firmach takich jak Solaris, specjalizujących się w sprzedaży i montażu instalacji jedynie najwyższej jakości.

Jak działa instalacja fotowoltaiczna?

Panele umieszcza się na dachach budynków, gdzie otrzymują one największą ilość światła słonecznego. Ważne jest, aby zainstalować je po odpowiedniej stronie dachu, aby znajdowały się one w stałym oświetleniu przez większość dnia. Światło słoneczne, padające na panele, zostaje przekształcone przez ogniwa krzemowe w prąd stały. Zjawisko to nazwane jest efektem fotowoltaicznym.

Następnie prąd trafia do falownika, czyli elementu instalacji odpowiedzialnego za przekształcanie  wytworzonego przez światło słoneczne prądu stałego, na prąd zmienny, czyli dopasowany do parametrów gniazdek elektrycznych. Falownik, zwany także inwerterem fotowoltaicznym, kontroluje pracę całej instalacji i odpowiada za prawidłowe dopasowanie parametrów prądu generowanego przez moduły, do prądu płynącego w domowej sieci. W przypadku awarii falownik wyłącza zasilanie instalacji, przez co zapewnia też wysoki poziom bezpieczeństwa.

Ostatnim elementem instalacji fotowoltaicznej jest licznik dwukierunkowy, który dokonuje pomiarów dwukierunkowego przepływu prądu. Konieczność przeprowadzania takiej kontroli wynika ze sposobu działania fotowoltaiki. Wyprodukowana energia trafia bezpośrednio do sieci elektrycznej, która następnie oddaje prosumentowi 80% wytworzonego przez niego prądu. Jeśli gospodarstwo domowe nie wytworzyło wystarczającej ilości energii, sieć elektryczna wyrównuje wszelkie braki, aby zapewnić prawidłowe funkcjonowanie całego domu.

Instalacja fotowoltaiczna jest doskonałym sposobem na oszczędność, ponieważ dzięki współpracy z piecami elektrycznymi lub pompami ciepła, może obniżyć rachunki za energię do zera. Inwestycja nie jest tania, jednak zwraca się z nawiązką już po ok. 8-10 latach, przez co stanowi świetne rozwiązanie dla osób planujących pozostanie w danym domu przez wiele lat.