Energia słoneczna odgrywa coraz większą rolę w dzisiejszym świecie. Jednym ze sposobów jej wykorzystania są instalacje fotowoltaiczne, montowane zarówno w budynkach mieszkalnych, jak i obiektach komercyjnych. Pozwalają one na konwersję promieniowania słonecznego w energię elektryczną, którą można wykorzystać na własne potrzeby lub oddać do sieci energetycznej. Jak działają jednak panele fotowoltaiczne? Jaka jest zasada ich funkcjonowania? Wyjaśniamy!
Jak działają ogniwa fotowoltaiczne?
Podstawowym elementem każdej instalacji PV są ogniwa fotowoltaiczne, inaczej fotowoltaiczne lub solarne. Wykonuje się je najczęściej z krzemu, choć stosuje się również inne materiały półprzewodnikowe. Ogniwo fotowoltaiczne zbudowane jest z dwóch warstw krzemu - typu n i typu p. Gdy na ogniwo pada światło słoneczne, fotony są pochłaniane przez atom krzemu, powodując uwolnienie elektronów. Powstaje wtedy różnica potencjałów między dwiema warstwami półprzewodnika, skutkująca przepływem prądu elektrycznego.
Z czego składa się moduł fotowoltaiczny? Budowa paneli PV
Pojedyncze ogniwa fotowoltaiczne łączy się w moduły solarne, potocznie zwane panelami fotowoltaicznymi. Standardowy panel składa się z 60 lub 72 ogniw połączonych szeregowo i równolegle, laminowanych między dwiema warstwami szkła lub tworzywa. Całość umieszczona jest w aluminiowej ramie. Moduły PV montuje się następnie na konstrukcji wsporczej, tworząc instalację fotowoltaiczną.
Jak przebiega proces konwersji energii słonecznej w fotowoltaice?
Proces przemiany energii słonecznej w elektryczną w panelach fotowoltaicznych nazywany jest efektem fotowoltaicznym. Polega on na kilku zjawiskach.
Po pierwsze, fotony światła słonecznego uderzają w ogniwo PV i są pochłaniane przez atomy krzemu, powodując wybijanie elektronów. Elektrony przemieszczają się do warstwy n, a powstałe dziury ujemne do warstwy p. Tworzy się pole elektryczne, powodujące przepływ prądu stałego. Prąd ten płynie obwodem zewnętrznym, gdzie można go wykorzystać.
Jaka jest sprawność paneli fotowoltaicznych? Czynniki wpływające na wydajność
Sprawność paneli fotowoltaicznych określa, jaki procent energii słonecznej padającej na ogniwa zostaje zamieniony na energię elektryczną. Typowa sprawność modułów krzemowych wynosi 15-22%. Na wydajność paneli PV wpływają:
- natężenie promieniowania słonecznego - im większe, tym lepsza sprawność
- temperatura ogniw - wzrost temperatury powoduje spadek sprawności
- kąt padania promieni słonecznych - optymalny to 90 stopni
- czystość powierzchni modułów
Gdzie montować instalację PV, by zapewnić optymalną wydajność?
Aby zapewnić jak najwyższą wydajność instalacji PV, należy odpowiednio dobrać miejsce montażu paneli. Najlepiej zamontować moduły na dachu budynku skierowanym na południe, pod kątem około 30-40 stopni. Panele nie mogą być zacienione przez drzewa, budynki lub inne elementy. Dobrze jest zastosować systemy MPPT optymalizujące ułożenie paneli.
Jakie są rodzaje systemów fotowoltaicznych? Podłączenie on-grid i off-grid
Ze względu na sposób podłączenia do sieci energetycznej, wyróżnia się dwa typy instalacji PV:
- on-grid (podłączone do sieci) - nadmiar energii trafia do sieci, niedobory pokrywane są z sieci
- off-grid (nie podłączone do sieci) - energia magazynowana jest w akumulatorach
W Polsce dominują systemy on-grid ze względu na możliwość rozliczania nadwyżek z siecią.
Ile kosztuje montaż instalacji fotowoltaicznej w 2023 roku?
Ceny instalacji fotowoltaicznych w 2023 roku kształtują się następująco:
- mała instalacja 2-4 kW - 8 000-16 000 zł
- średnia instalacja 5-10 kW - 20 000-45 000 zł
- duża instalacja 10-20 kW - 40 000-80 000 zł
Na koszt finalny wpływa wielkość i moc instalacji, rodzaj paneli i falownika oraz konstrukcji montażowej.
Jakie są korzyści z zainstalowania paneli słonecznych? Oszczędności i ekologia
Decydując się na instalację fotowoltaiczną można liczyć na szereg korzyści:
- niższe rachunki za prąd - nawet 85% oszczędności
- zwrot inwestycji po 6-8 latach
- niezależność energetyczna
- dotacje i ulgi podatkowe
- ochrona środowiska - energia ze słońca nie emituje CO2
Montaż paneli solarnych to ekologiczna i opłacalna inwestycja na lata!
Podsumowanie - czy warto zainwestować w fotowoltaikę?
Instalacje fotowoltaiczne stają się coraz bardziej popularne i opłacalne. Pozwalają produkować czystą energię elektryczną z promieni słonecznych, obniżając rachunki za prąd nawet o 85%. Montaż paneli PV to świetna inwestycja, która zwraca się po 6-8 latach. Warto rozważyć fotowoltaikę, by cieszyć się niezależnością energetyczną i dbać o środowisko naturalne.
Tagi
Udostępnij
