Co to jest fotowoltaika? Z jakich elementów zbudowana jest instalacja?

Popularność fotowoltaiki od kilku lat nieustannie rośnie zarówno wśród właścicieli domów jednorodzinnych, jak i przedsiębiorców i rolników. Pozwala ona zaoszczędzić sporo pieniędzy na prądzie, dlatego nic dziwnego, że coraz więcej osób szuka w Internecie informacji na jej temat.

Wielu z nich w poszukiwaniu odpowiedzi kontaktuje się także z firmami zajmującymi się montażem instalacji fotowoltaicznych, w tym z Sunday Polska. Poniżej zebraliśmy najważniejsze informacje dotyczące tej nowoczesnej, a przy okazji bardzo przyjaznej środowisku metodzie pozyskiwania energii.

Zasada działania fotowoltaiki

Oto w jaki sposób działa fotowoltaika, zapytaliśmy eksperta Sunday. „Fotowoltaika składa się m.in. z paneli fotowoltaicznych i inwertera. Te pierwsze, czyli fachowo nazywane modułami fotowoltaicznymi, pozwalają przekształcić energię zawartą w promieniach słonecznych na prąd elektryczny w postaci prądu stałego. Istnieje podział na moduły klasyczne i cienkowarstwowe. Klasyczne zbudowane są z ogniw z krzemu krystalicznego, cienkowarstwowe natomiast są zbudowane z ogniw cienkowarstwowych. O ile pierwsze posiadają zazwyczaj aluminiową ramkę, te drugie są jej pozbawione. Inwerter z kolei przekształca prąd stały w prąd przemienny, czyli taki, który mamy w gniazdkach. Prąd wyprodukowany w ten sposób możemy używać na bieżąco, rozliczać ze sprzedawcą energii elektrycznej w systemie opustów lub magazynować.” – wyjaśnia (zob. https://sundaypolska.pl/fotowoltaika/).

Tańsze rachunki za prąd – główna korzyść, którą daje fotowoltaika

Produkowanie energii na własny użytek z energii słonecznej przynosi wiele zalet. Główną zaletą jest zmniejszenie rachunków za prąd dzięki przejściu na produkcję energii elektrycznej na własny użytek.

Inne najważniejsze korzyści z inwestycji w fotowoltaikę:

• Szybki zwrot z inwestycji – już w ciągu 5-7 lat
• Niezależność od podwyżek cen prądu – z roku 2019 na 2020 ceny prądu wzrosły aż o 12%, a z 2020 na 2021 o kolejne 10% przez wejście w życie opłaty mocowej
• Odliczenie od podatku i możliwość otrzymania dofinansowania do inwestycji
• Ekologia i nowoczesność
• Estetyka dachu i podniesienie wartości nieruchomości

Jak działa fotowoltaika wiosną i latem?

Panele fotowoltaiczne wytwarzają najwięcej prądu w słoneczne dni. To nie znaczy jednak, że przestają działać w dni pochmurne. Ta nowoczesna technologia równie dobrze radzi sobie z pozyskiwaniem energii ze światła rozproszonego. W okresie letnim możliwe jest wytworzenie nawet około 180 kWh w ciągu miesiąca przez instalację o mocy 1 kWp. Pojedyncze dni, w których występuje zachmurzenie nie mają zbyt dużego znaczenia w kontekście całorocznej produkcji energii.

Jak działa fotowoltaika zimą?

W polskich warunkach wraz z niskimi temperaturami pojawiają się duże zachmurzenia i niskie nasłonecznienie, co może wpłynąć na efektywność instalacji fotowoltaicznej. Jednak nie oznacza to, że instalacja fotowoltaiczna w zimę nie działa. Wytworzy co prawda mniej prądu, ale wszelkie niedobory zostaną wyrównane przez nadwyżki energii wytworzone przez panele latem. W lutym, 1 kWp instalacji fotowoltaicznej wytworzy ok. 60 kWh.

Ważna wskazówka dot. działania paneli fotowoltaicznych zimą

Jak podkreśla ekspert Sunday Polska: „Z uwagi na długość dni zimowych oraz ilość promieniowania słonecznego w miesiącach zimowych nie ma konieczności odśnieżania modułów fotowoltaicznych. Zalegający na ich powierzchni śnieg nie powoduje ich uszkodzenia, a może przyczynić się jedynie do zmniejszenia ilości wyprodukowanej przez instalację energii. W przypadku, gdy moduły muszą być odśnieżone (wymóg konstrukcyjny, wymóg ekonomiczny, inne wymagania zewnętrzne) nie należy w tym celu wykorzystywać środków chemicznych lub soli, a także ciężkich i twardych narzędzi lub tych o ostrych krawędziach. Jeśli już taka konieczność nastąpi, najlepiej wykorzystać do tego miotły czy zmiotki z miękkim włosiem.”

Z czego składa się instalacja fotowoltaiczna?

Fotowoltaika składa się przede wszystkim modułów fotowoltaicznych, inwertera (inna nazwa: falownik), systemu montażowego, czyli konstrukcji pod moduły fotowoltaiczne, okablowania i zabezpieczenia DC i AC.

Moduły i ogniwo fotowoltaiczne

Moduł fotowoltaiczny, jak wspomniane wcześniej, stanowi główny element instalacji fotowoltaicznej. Wytwarzanie przez niego prądu jest możliwe dzięki stworzeniu w krzemowej płytce półprzewodnikowego złącza typu P-N. Złącze P stworzone jest z domieszki boru posiadającej o jeden elektron mniej niż krzem, złącze N stworzone jest z fosforu. Ten z kolei posiada o jeden elektron więcej niż krzem. W złączu P-N powstaje pole elektryczne. Rozdziela ono powstające pod wpływem działania promieniowania słonecznego pary elektron – dziura. Zamknięcie obwodu elektrycznego spowoduje przepływ prądu pod warunkiem oświetlania złącza.

Inwerter

Inwerter, który zwany jest również falownikiem, stanowi serce całej instalacji fotowoltaicznej. Odpowiada on za przemianę ówcześnie wyprodukowanego w module fotowoltaicznym prądu stałego (DC) w prąd zmienny (AC), czyli taki, jaki jest wykorzystywany w urządzeniach elektrycznych, obecnych w naszym domu. Inwerter (falownik) to także monitorowanie całego procesu produkcji energii elektrycznej ze światła słonecznego. Przy zakupie instalacji fotowoltaicznej zwróć szczególną uwagę na dobór inwertera - nieodpowiednio dobrany obniży sprawność systemu fotowoltaicznego i sprawi, że pozyskiwanie energii może być mniej wydajne.

Konstrukcja

Konstrukcja do mocowania paneli słonecznych stanowi niejako szkielet, w którym osadzone są ogniwa fotowoltaiczne. Umożliwia ona zamocowanie modułu na powierzchniach o różnym pokryciu, takich, jak dachy pokryte dachówką, blacho-dachówką, blachą, blachą trapezową, gontem, etc. Możliwe jest także umieszczenie konstrukcji na dachach płaskich. Jest to element niezbędny instalacji i pozwala na odpowiednie nakierowanie całego modułu względem promieni słonecznych.

Okablowanie i zabezpieczenia: AC i DC

Kable i złączki w systemie fotowoltaicznym wykorzystywane są, aby połączyć ze sobą elementy systemu, czyli moduły fotowoltaiczne oraz falownik (inwerter). Kable i złączki powinny być elastyczne i wytrzymałe, co spowoduje, że będą one wytrzymałe na urazy mechaniczne, co zapewni poprawne działanie systemu. Kable powinny być też odporne na czynniki atmosferyczne, zależne od pogody, czyli m.in. wilgoć, mróz, ciepło. Dzięki temu system fotowoltaiczny będzie poprawnie działać.

Zadaniem zabezpieczenia jest chronienie systemu fotowoltaicznego. Prawidłowo wykonane zabezpieczenia chronią instalację fotowoltaiczną zarówno od prądu przemiennego (AC), jak i prądu stałego (DC).