W jaki sposób system fotowoltaiczny wytwarza energię elektryczną?

Jeszcze kilka lat temu wykorzystywanie energii słonecznej na własne potrzeby było trudnodostępne ze względu na wysokie koszty. Dziś jednak coraz częściej można spotkać się z prywatnymi instalacjami PV i niemal każdy może sobie na nie pozwolić.

W dzisiejszych czasach korzystnie z energii słonecznej już nikogo nie dziwi, a wiele osób zastanawia się nad zamontowaniem w swoim domu instalacji fotowoltaicznej. Fotowoltaika jest procesem wytwarzania energii elektrycznej z promieniowania słonecznego, które jest darmowe i dostępne dla każdego. Przedstawiamy, jak działa fotowoltaika i jaką drogę muszą przebyć promienie słoneczne, aby mogły zasilać domowe sprzęty elektryczne.

Jak działa system fotowoltaiczny słoneczny?[1]

Podstawowym elementem każdego systemu fotowoltaicznego są panele fotowoltaiczne – słoneczne. Przekształcają one energię fotonów – cząstek światła – w energię. Proces ten nosi nazwę efektu fotowoltaicznego. W momencie, gdy foton uderza w urządzenie fotowoltaiczne (PV), jego energia przenoszona jest z fotonu do znajdujących się w materiale lokalnych elektronów. Wzbudzone elektrony zaczynają z kolei płynąć i w ten sposób wytwarzają prąd elektryczny.

Ogniwa słoneczne, które znajdują się w panelach słonecznych, wytwarzają prąd stały (DC). Ten jest następnie przetwarzany na prąd przemienny (AC). Za tę przemianę odpowiada falownik. Z prądu zmiennego korzystają sieci elektryczne, co oznacza, że jest on wykorzystywany do zasilania domowych urządzeń. Jeśli domowy system fotowoltaiczny wytwarza więcej energii, niż wynosi zapotrzebowanie gospodarstwa domowego, prąd odsyłany jest do ogólnej sieci elektrycznej. [AO1] 

Co się dzieje z energią wytwarzaną przez system PV?[2]

Może się zdarzyć, że nasza mikroelektrownia wytworzy za dużo lub za mało energii w stosunku do naszego zapotrzebowania. Z pomocą przychodzi tu licznik dwukierunkowy – urządzenie, które dokonuje pomiarów dwukierunkowego przepływu prądu. Oznacza to, że zlicza on zarówno energię elektryczną, która została wyprodukowana przez naszą instalację, jak również tę pobraną z zewnętrznej sieci energetycznej.

Nadmiar energii wyprodukowanej przez naszą mikroelektrownię zostanie przekazany do sieci energetycznej. Tym samym staniemy się prosumentami, czyli jednocześnie producentami i konsumentami energii elektrycznej. Za każdą wysłaną 1 kWh do zewnętrznej sieci elektrycznej prosument otrzymuje:

  • 0,7 kWh darmowej energii elektrycznej pochodzącej z zewnętrznej sieci, w przypadku instalacji od 10 do 50 kWp,
  • 0,8 kWh darmowej energii elektrycznej pochodzącej z zewnętrznej sieci, w przypadku instalacji do 10 kWp.

Tę energię można wykorzystać w sytuacji, gdy nasza instalacja fotowoltaiczna nie da rady pobierać energii solarnej lub dostęp do tej energii jest ograniczony (np. zimie, w dni pochmurne czy w nocy).

Jakie są części systemu fotowoltaicznego?

System fotowoltaiczny, mikroelektrownia słoneczna, domowa elektrownia słoneczna czy instalacja fotowoltaiczna to określenia, które coraz częściej stosowane są jako synonimy, co nie dziwi ze względu na coraz szerszy dostęp do takich rozwiązań. Oto poszczególne elementy, z jakich składa się taka mikroelektrownia słoneczna:

  • panele fotowoltaiczne (słoneczne) – to główny i kluczowy element systemu fotowoltaicznego, dzięki którym można pozyskiwać prąd z promieniowania słonecznego. Zamieniają one promieniowanie słoneczne, padające na nie, na energię elektryczną o napięciu stałym, budowa takiego panelu opiera się na szeregowo połączonych ze sobą ogniwach fotowoltaicznych,
  • inwerter (falownik) – przekształca prąd o napięciu stałym w prąd o napięciu zmiennym, czyli taki, który można użyć do zasilania elektrycznych urządzeń domowych,
  • przewody łączeniowe – służą do połączenia ze sobą paneli fotowoltaicznych i inwertera, a także do podłączenia falownika do rozdzielnicy,
  • zabezpieczenia – zarówno po stronie DC (prądu stałego), jak i AC (prądu zmiennego),
  • zestawy montażowe – na nich panele są mocowane na dachu.

Jakie czynniki wpływają na wydajność systemu fotowoltaicznego?

System fotowoltaiczny nigdy nie będzie wydajny w 100%. Mają na to wpływ zarówno czynniki środowiskowe, jak i straty w komponentach elektrycznych:

  • temperatura – wydajność systemu fotowoltaicznego zmienia się w zależności od temperatury, bardzo wysokie temperatury mają negatywny wpływ na wydajność systemu,
  • zanieczyszczenia – materiał gromadzący się na powierzchni paneli blokuje dopływ światła do ogniw słonecznych,
  • zacienienie – może być spowodowane drzewami, budynkami, pofałdowanym terenem i innymi obiektami w otoczeniu,
  • okablowanie i połączenia – rezystancja w połączeniach elektrycznych zazwyczaj powoduje straty energii o kilka procent,
  • niedopasowanie – ze względu na różne warianty produkcyjne moduły tego samego typu mogą mieć nieco inne właściwości elektryczne, a niedopasowanie to może prowadzić do utraty wydajności,
  • wydajność falownika – wydajność falowników zazwyczaj wynosi w przedziale około 96–97%, mają zwykle wyższą wydajność, jeśli moc wejściowa prądu stałego jest wyższa,
  • wiek – panele fotowoltaiczne tracą swoją wydajność z czasem, zakłada się, że spadek ich wydajności wynosi około 0,5% rocznie.

Domowe systemy fotowoltaiczne – małe prywatne elektrownie słoneczne – jeszcze do niedawna były trudno dostępne dla statystycznego Kowalskiego. Jednak współcześnie to ekologiczne i ekonomiczne rozwiązanie zyskuje coraz więcej zwolenników, ma coraz szersze zastosowanie i staje się coraz bardziej dostępne. Warto jednak skontaktować się z profesjonalistami, którzy mają doświadczenie w instalacjach na wielu rodzajach pokryć dachowych, jak na przykład eksperci Stilo Energy. Aby zachować nienaruszone pokrycie dachowe, konieczna jest precyzja i wysoka jakość instalacji, tak aby panele były zamocowane bezpośrednio do konstrukcji nośnej dachu. Staną się one wtedy integralną częścią budynku i będą bezpieczne nawet podczas ekstremalnych warunków pogodowych.


[1] źródło: https://www.innogy.pl/pl/portal-o-energii-slonecznej/2018/fotowoltaika-jak-dziala.

[2] źródło: https://stiloenergy.pl/prosument-czyli-kto-nowa-definicja-w-nowelizacji-ustawy-o-oze/.

Jeśli zainteresował Cię temat fotowoltaiki to zapraszamy do wypełnienia formularza

Leave a Reply

Your email address will not be published.Required fields are marked *