Jak działa panel fotowoltaiczny?

Czym jest fotowoltaika? Zasada działania

Dziedzina nauki i techniki, o której mowa, staje się coraz popularniejsza zarówno w przypadku właścicieli firm, jak i prywatnych domów.

Wynika to z wielu zalet, jakie niesie za sobą wykorzystywanie odnawialnych źródeł energii. Nic dziwnego, że wiele osób zastanawia się, czym właściwie jest fotowoltaika, jakie są jej założenia oraz jakie może im przynieść korzyści.

Fotowoltaika posiada jeden prosty cel – pozyskiwanie i przetwarzanie energii słonecznej tak, by przekształcić ją w prąd lub ciepło. Dzieje się tak za sprawą zjawiska fotowoltaicznego, gdy pod wpływem promieniowania świetlnego w ciele stałym powstaje siła elektromotoryczna umożliwiająca przekształcenie energii z promieni słonecznych w energię elektryczną.

Zjawisko fotowoltaiczne wykorzystują ogniwa fotowoltaiczne. Łączy się je w moduły składające się na panel fotowoltaiczny. Montuje się go na dachu budynku lub na gruncie, używając konstrukcji wsporczej.

To jednak nie wszystkie elementy instalacji fotowoltaicznej. Co jeszcze warto o niej wiedzieć?

Jak jest zbudowana instalacja fotowoltaiczna?

Podstawowym elementem paneli jest ogniwo fotowoltaiczne. Muszą one posiadać właściwości półprzewodników, dlatego najczęściej wykonuje się je z takich materiałów jak:

• krzem,
• german,
• selen.

Najczęściej używa się tego pierwszego, ponieważ na ostatniej powłoce posiada on aż 4 elektrony. Dzięki temu zjawisko fotoemisji zachodzi w krzemie szybciej niż w przypadku dwóch pozostałych pierwiastków. Obecnie dla uzyskania lepszych efektów często łączy się go z pozostałymi.

Niezwykle istotnym elementem instalacji fotowoltaicznej jest również inwerter solarny – urządzenie umożliwiające przekształcenie pozyskanego prądu w taki sposób, by mógł on zasilić budynek oraz znajdujące się w nim urządzenia. Instalacje PV wyposaża się także w licznik dwukierunkowy monitorujący bilans energii wytworzonej przez panele słoneczne oraz tę, którą pobrano z sieci zewnętrznej.

Jak działają panele fotowoltaiczne?

Trudno sobie wyobrazić dom, który nie jest wyposażony w energię elektryczną. Fotowoltaika umożliwia jego sprytne wykorzystywanie, pozwalając czerpać z naturalnych odnawialnych źródeł energii, ponieważ energia elektryczna i cieplna pozyskiwane są ze słońca. A ono nieprędko przestanie grzać.

Jak funkcjonują instalacje fotowoltaiczne? Zasada działania jest następująca. 

W panelach słonecznych znajdują się ogniwa fotowoltaiczne. Każde zbudowane jest z 2 warstw półprzewodnika. Jedna z nich składa się z atomów o większej liczbie elektronów (warstwa typu n), dlatego ma ładunek ujemny. Druga warstwa ogniw posiada atomy z pustymi miejscami po elektronach. To tzw. dziury (warstwa typu p), które sprawiają, że ta warstwa ogniw posiada dodatni ładunek elektryczny.

Pod wpływem działania promieni słonecznych w każdym z ogniw dochodzi do tzw. efektu (zjawiska) fotowoltaicznego. Najpierw fotony, czyli najmniejsze jednostki światła, docierają do płytki krzemowej panelu. Tam zderzają się z elektronami, którym przekazują całą swoją energię. Oznacza to, że atomy z warstwy typu n oddają dodatkowe elektrony atomom z warstwy typu p. W ten sposób zapełniają dziury, tworząc złącze p-n zbudowane z atomów o obojętnym ładunku elektrycznym.

W konsekwencji powstaje prąd stały, który trafia do falownika (inwerter stały). Urządzenie zamienia prąd stały w prąd przemienny pozwalający zasilać urządzenia elektryczne w domu czy w firmie. Pozyskana w ten sposób energia wypiera prąd sieciowy i jest wykorzystywana preferencyjnie, czyli zanim urządzenia sięgną do zasilania z sieci energetycznej.  

Jak zarabiać na panelach fotowoltaicznych?

Dzięki panelom fotowoltaicznym każdy budynek może zyskać darmową, nieskończoną i w pełni ekologiczną energię. Może być ona wykorzystana zarówno w układzie zasilania budynku, jak i do podgrzania wody. Panele fotowoltaiczne występują w systemach:

• Off-grid, w którym instalacja fotowoltaiczna nie jest podłączona do sieci energetycznej i nie generuje zwykle tyle energii elektrycznej, by zapewnić gospodarstwu domowemu samowystarczalność.
• On-grid, kiedy instalacja jest podłączona do sieci energetycznej, zawiera inwerter prądu stałego na prąd zmienny, licznik produkcji i zużycia prądu oraz przyłączenia do sieci wraz z zabezpieczeniami.

Dowiedz się więcej o różnicy między systemami on-grid i off-grid >>

Warto dodać, że instalacja fotowoltaiczna on-grid umożliwia sprzedaż nadwyżek prądu zewnętrznym dostawcom. Dzięki temu nie tylko zaopatrujemy nasz budynek w prąd, ale również zarabiamy na energii słonecznej.

Działa to w ten sposób, że z naszej nadwyżki korzystają inni klienci dostawcy prądu, a ten rozlicza się za to z nami. Inny wariant to odebranie nadwyżki energii elektrycznej wytworzonej przez instalację PV – np. skorzystanie w styczniu z zapasów z czerwca. Takie magazynowanie pozwala uniezależnić się od zmian stawek za prąd.

Rodzaje paneli fotowoltaicznych

Na rynku fotowoltaicznym znajdziesz kilka rodzajów paneli słonecznych. Różnią się w zależności od tego, jakich ogniw użyto do ich wykonania. Zasadniczo wyróżniamy 3 rodzaje ogniw fotowoltaicznych:

• Amorficzne – używane najrzadziej ze względu na najniższą skuteczność na poziomie 6–10%. Wpływa to na ich niską cenę, bo za jeden panel słoneczny z ogniwami amorficznymi zapłacimy od 100 do 150 złotych. Nadają się one do wspomagania urządzeń lub elementów instalacji elektrycznej, jednak nie zasilą budynku lub sprzętu pobierającego większą ilość energii.
• Polikrystaliczne – tzw. opcja średnia. Cechują je skuteczność na poziomie 14–16% oraz cena wynosząca od 600 do 1500 zł.
• Monokrystaliczne to wybór z najwyższej półki. Skuteczność takich paneli wynosi średnio 16–19%, a ceny wahają się w granicach 800–1800 zł.

Planując wybór paneli, warto wziąć pod uwagę takie parametry jak: efektywność, długość gwarancji, odporność na czynniki zewnętrzne, wydajność, moc czy technologię. Największy potencjał posiadają monokrystaliczne ogniwa fotowoltaiczne. Jednocześnie są jednak najdroższe.

Dlaczego instalacja fotowoltaiczna się opłaca?

Korzystanie z fotowoltaiki i paneli słonecznych nie wymaga żadnych większych przeróbek w domu. Wystarczy trochę miejsca na dachu lub posesji oraz inwestycja, która z roku na rok się zwraca.

Sprawdź także możliwości dofinansowania do paneli fotowoltaicznych >>

Szukasz specjalisty, który pomoże Ci dobrać panele słoneczne według Twoich potrzeb? Napisz lub zadzwoń – chętnie pomożemy.