Jak działa fotowoltaika?

Słowo fotowoltaika (symbol PV) jeszcze kilka lat temu było kompletnie obce dla zwykłego zjadacza chleba i znane było jedynie wśród pasjonatów nowinek technicznych i ochrony środowiska. Ostatnie kilka lat przyniosło zarówno w obszarze całego Świata jak i Polski ogromny wzrost zainteresowania tą formą pozyskiwania energii elektrycznej oraz inwestowania w tym obszarze. W znaczący sposób pomogły w tym dotacje i formy wsparcia ze strony instytucji Państwowych. Dzięki temu częściowe uniezależnienie się od dostawców energii i wzrostu jej cen jest możliwe niemalże dla każdego. Obecnie coraz częściej przy rozmowach w trakcie niedzielnego obiadu, czy podczas spotkań ze znajomymi pojawiają się dyskusje na temat tego jak działa fotowoltaika, czy też kto i w jaki sposób udoskonalił swoją instalację PV, prześcigając się wiedzą na ten temat.

Co to jest i jak działa instalacja fotowoltaiczna?

Poprzez kompletną instalację fotowoltaiczną należy rozumieć zestaw urządzeń i elementów mających na celu zamianę energii słonecznej na elektryczną. Wspomniany proces zachodzi w panelach fotowoltaicznych, w których znajdują się ogniwa. Dla umożliwienia wystąpienia tego zjawiska wykorzystuje się półprzewodnik, jakim w zdecydowanej większości przypadków na chwilę obecną jest krzem. Powstający w ogniwach ruch elektronów skutkuje pojawieniem się różnicy potencjałów czyli napięcia elektrycznego.

Czy panel fotowoltaiczny to jedyne potrzebne urządzenie do wytwarzania własnego prądu?

Panel pozwalający na wytworzenie prądu elektrycznego generuje prąd stały (DC), zatem możliwości jego wykorzystania byłyby ograniczone i nie pozwoliłoby np. na zasilenie w pełni gospodarstwa domowego, które potrzebuje prądu zmiennego (AC). Operacja jego zmiany zachodzi w inwerterze, który może być nazywany również falownikiem. Stanowi on serce instalacji fotowoltaicznej, bez którego nie byłoby możliwe jej prawidłowe działanie. W dużym przybliżeniu nie zgłębiając szczegółów technicznych – na inwerter składa się układ wejściowy, decydujący o możliwości wykorzystania energii w zależności od nasłonecznienia i temperatury, układ mostkowy tranzystorowy zamieniający prąd DC na AC, a także układ wyjściowy odpowiedzialny za jakość i stabilność prądu zmiennego.

Po co i jak energia elektryczna trafia do sieci?

Wykorzystywanie wyłącznie PV jako źródła energii elektrycznej do zasilenia np. gospodarstwa domowego mogłoby być często mocno utrudnione ze względu na dużą zależność od warunków pogodowych, a dokładniej od występowanie i natężenia promieni słonecznych. Byłoby to szczególnie trudne w okresie zimowym, kiedy energia mogłaby być wykorzystywana wyłącznie w momencie, w którym jest produkowana. Oznacza to, że np. oświetlenie domu w godzinach wieczornych byłoby niemal niemożliwe. Z kolei największa produkcja z instalacji często ma miejsce w okresie dnia, kiedy większość ludzi jest w pracy, a zapotrzebowania na energię w domach jest minimalne.

Dlatego też, niejako formę magazynu energii stanowi sieć energetyczna. Odbywa się to poprzez doprowadzenie przewodów AC instalacji fotowoltaicznej do licznika energii elektrycznej, który na nasz wniosek wymieniany jest przez dostawcę prądu na dwukierunkowy. Dzięki temu, w momencie, kiedy gospodarstwo domowe nie wykorzystuje całości produkowanej energii trafia ona do sieci, której właściciel umożliwia nam jej późniejsze częściowe (80% przy instalacjach o mocy do 10kW i 70% do 50kW) odebranie. Możemy wykorzystać ją w momentach, kiedy uzysk z naszej instalacji jest niewystarczający do zaspokojenia naszych bieżących potrzeb. Dzięki temu zabiegowi nie marnujemy energii, która została wyprodukowana, w momencie, kiedy nie była nam potrzebna.

Warto zwrócić uwagę na fakt, iż zawsze w pierwszej kolejności wykorzystujemy prąd produkowany na bieżąco z instalacji fotowoltaicznej. Dopiero w momencie, gdy jest ona niewystarczająca, pobieramy prąd z sieci. Dzieje się tak dzięki temu, iż energia elektryczna z PV ma minimalnie wyższe napięcie.

Farmy fotowoltaiczne

Poruszane powyżej rozważania dotyczą przede wszystkim mniejszych instalacji, które służą głównie zaspokajając bieżące potrzeby gospodarstw domowych lub mniejszych przedsiębiorstw. Nie oznacza to jednak, że instalacje fotowoltaiczne nie mogą być realizowane na większą skalę. Wówczas zazwyczaj są nazywane farmami fotowoltaicznymi i zasilają duże zakłady produkcyjne. Mogą być także budowane jako forma inwestycji – wtedy produkowana z nich energia elektryczna jest sprzedawana. Prywatni inwestorzy decydują się często na instalacje rzędu kilkuset czy też 1MWp, jednak zarówno w Polsce jak i na Świecie częściowo istnieją, a częściowo budują się instalacje rzędu kilkudziesięciu czy nawet kilkuset MWp. Na popularność tego typu inwestycji ma wpływ z jednej strony fakt promowania tej formy produkcji energii elektrycznej przez UE, Polskę jak i obowiązki nakazujące zwiększanie udziału OZE w miksie energetycznym, a docelowo osiągnięcie neutralności klimatycznej.

Najczęściej pojawiające się pytania przed podjęciem decyzji o zainwestowaniu w instalację fotowoltaiczną:

1. Jaki jest koszt instalacji fotowoltaicznej, czy to się opłaca?

2. Czy muszę wymienić istniejąca instalację elektryczną w domu?

3. W jaki sposób powinienem dbać o moja instalację?

4. Do czego i w jaki sposób mogę wykorzystać wyprodukowany prąd?

5. Przez jaki okres będę korzystał z instalacji?

Materiał przedstawiony powyżej opisuje zagadnienie fotowoltaiki w bardzo uproszczony sposób. W rzeczywistości pod każdym z podpunktów można by wyróżnić kolejnych kilka, a docelowo, zapewne nie trudne byłoby napisanie książki.

W przypadku zainteresowania działaniem instalacji fotowoltaicznych, czy też chęcią zainwestowania w tą formę pozyskiwania energii elektrycznej (zarówno dla potrzeb prywatnych jak również czysto biznesowych) Sigma Technology & Energy Solutions zaprasza do kontaktu.

Wesprzemy Państwa na każdym z etapów od doradztwa, poprzez projektowanie, wykonawstwo jak i późniejsze oddanie do eksploatacji.