Słońce każdego dnia dostarcza Ziemi naprawdę ogromne ilości energii, która w większości nie zostaje wykorzystywana. To ogromna strata, szczególnie dlatego, że jest to po prostu energia darmowa. W ostatnich latach zaczęto przykładać do tego nieco większą wagę, stawiając na rozwiązania z wykorzystywaniem energii słonecznej. Robi się to zaś przy pomocy paneli fotowoltaicznych – jak się to odbywa? O tym poniżej.
Słońce – odnawialne źródło energii
Według obliczeń naukowców, tyle energii ile zużywa się w ciągu całego roku kalendarzowego, Słońce dostarcza w ciągu ośmiu minut promieniowania. Takie dane pokazują, że nie wykorzystywanie takiego stanu rzeczy, stałoby się ogromnym błędem. Aby uzyskać prąd ze Słońca, wystarczy zaś zamontować na danym budynku (na przykład na własnym domu), baterie słoneczne, które zbudowane są z ogniw fotowoltaicznych. Baterie te będą „łapać” energię i ją przetwarzać.
Taka sytuacja sprawi, że człowiek przestane być uzależniony od nieodnawialnych źródeł energii, jakimi są paliwa kopalniane (które znacznie szybciej się wykorzystuje niż uzupełnia). Za wykorzystywaniem paneli fotowoltaicznych przemawia także to, że ceny energii wytwarzanej ze złóż nieodnawialnych ciągle wzrastają. Jednakże użytkowanie instalacji fotowoltaicznych, które nie są jeszcze tak powszechne, nadal związane jest z wieloma wątpliwościami i pytaniami. Warto więc dowiedzieć się jak takie panele wybierać i jak one działają.
Panele fotowoltaiczne – jak je wybierać?
Takie panele różnią się od siebie produkcją, w której wykorzystywać można dwie technologie:
1. Krzemową. Jest to tzw. I generacja, w której ogniwa wytwarzają napięcie stałe. Wtedy, w zależności od sposobu ich połączenia (równoległego bądź szeregowego), zwiększa się albo ich wydajność prądową albo napięcie wyjściowe.
2. Cienkowarstwową. Może być to II generacja, to znaczy moduły amorficzne na bazie krzemu. Jednak powstała już też III generacja ogniw, która jest mieszaniną związków półprzewodnikowych. Tutaj moduły wytwarza się poprzez napylanie warstwy związków półprzewodnikowych na różne materiały (które mogą być elastyczne lub sztywne, ale nie grubsze niż 2 mm).
W zależności od wyboru pierwszej lub drugiej technologii, można osiągnąć różne poziomy sprawności modułów. Oznacza to po prostu, że osiąga się inne wartości ilości energii elektrycznej, która będzie mogła zostać wyprodukowana z jednego m2 ogniwa fotowoltaicznego. Jeśli zaś chodzi o budowę samej baterii, to składa się ona z kilku/kilkunastu ogniw fotowoltaicznych. Pojedyncze ogniwo zbudowane jest z dwóch (bardzo cienkich) krzemowych płytek, które delikatnie się ze sobą stykają.
Gdzie można zamontować baterie słoneczne?
Odpowiedzi na to pytanie może być naprawdę wiele, ponieważ można je zainstalować:
- w domach jednorodzinnych – zazwyczaj bezpośrednio na pokryciu dachów (albo na stojakach umieszczanych nad powierzchnią dachu),
- na dachach budynków firmowych i przemysłowych,
- na elewacjach (co jest opcją rzadziej wykorzystywaną, ale skuteczną tak samo jak dachy)
- na oknach,
- na domowych przybudówkach (szklarniach, komórkach) czy konstrukcjach wolno stojących.
Najważniejszą zasadą we wszystkich tych przypadkach jest zaś to, by panele zostały skierowane na południe – po to, by były wystawione na jak najsilniejsze promieniowanie słoneczne. Tylko wtedy osiągną swoją największą wydajność i będą najbardziej efektywne. Co ważne, niewielkie baterie można zamontować samodzielnie – postępując według dołączanych do zestawów instrukcji. Jednak instalacje pokaźnych rozmiarów najlepiej powierzyć fachowcom, by całość działała jak najbardziej poprawnie. Warto też wiedzieć, że panele fotowoltaiczne instalowane na budynkach często zamyka się w obudowach wykonanych z szyb albo plexi.
Jak działają panele fotowoltaiczne?
Opisywane już wcześniej baterie, czyli ogniwa półprzewodnikowe (wykonane z krzemu) montowane są na dachach w dużej ilości – tworząc panele. W każdym z ogniw pod wpływem energii Słońca, zachodzi zjawisko fotowoltaiczne. Płytka wykonana z półprzewodnika, która posiada dwa przeciwstawne złącza sprawia, że pojawia się tam pole elektryczne. W momencie, gdy na ogniwo padają promienie słoneczne, to powstaje tam para nośników, które mają przeciwne ładunki elektryczne.
Ładunki te zostają rozdzielone przez pole elektryczne i wtedy w ogniwie tworzy się napięcie. Gdy do baterii słonecznej dołączy się obciążenie, to znaczy urządzenie pobierające energię, to nastąpi wtedy przepływ prądu elektrycznego. Za odprowadzanie prądu odpowiedzialna będzie zaś metalowa siatka, którą umieszcza się na wierzchu ogniwa oraz metalowa powłoka, znajdująca się na jego spodzie.
Aby ilość prądu powstałego z energii słonecznej była wystarczająca dla danego budynku, ogniwa łączy się w moduły, a z tych powstają całe układy instalacyjne. Bardzo ważną informacją jest ta, że powstały w opisywany tutaj sposób prąd może być wykorzystywany od razu, jednak może być on również magazynowany (np. w akumulatorach). W związku z tym, choć nocą panele słoneczne nie działają to możliwe jest:
- Bilansowanie pobranej nocą energii elektrycznej z sieci i energii wyprodukowanej oraz wpuszczonej do sieci za dnia. Należycie wykonana instalacja pozwoli wtedy wyjść „na zero”, a czasem nawet będzie wiązać się z zyskami.
- Magazynowanie prądu wytwarzanego przez panele (dzięki żelowym akumulatorom lub dzięki kogeneracji).
Jak więc widać, instalacja paneli fotowoltaicznych stać się może rozwiązaniem opłacalnym, a jednocześnie bezproblemowym.
