Zadzwoń 505 131 352

Jak działa system fotowoltaiczny

Instalacja fotowoltaiczna - co to jest i jak działa

Autor: Ryszard

Aktualizacja: 14 lipca 2016

Instalacja fotowoltaiczna a konkretnie ogniwa fotowoltaiczne przekształcają energię promieniowania słonecznego w energię elektryczną.

Słońce jest naturalnym reaktorem termojądrowym a powstające promieniowanie słoneczne przenoszone jest przez cząsteczki zwane fotonami. Fotony przemierzają dystans 150 mln kilometrów dzielących nas od słońca w około 8,5 minuty. W każdej godzinie do ziemi dociera dostateczna ilość fotonów, aby zaspokoić potrzeby energetyczne naszej planety na cały rok. Obecnie jednak energia wytwarzana bezpośrednio z promieniowania słonecznego odpowiada za mniej niż jedną dziesiątą jednego procenta zużycia energii na świecie. Na szczęście technologia ulega ciągłej poprawie, a koszty spadają więc i ilość energii słonecznej wykorzystywanej przez nas będzie wzrastać. Międzynarodowa Agencja Energetyczna szacuje, że do 2050 roku energetyka solarna będzie wytwarzać największą ilość energii na świecie. 

Panele fotowoltaiczne

instalacja fotowoltaiczna jak działa i ile kosztuje

Instalacja fotowoltaiczna składa się z paneli fotowoltaicznych.

Panele fotowoltaiczne (w skrócie PV – z angielskiego photovoltaic) są z kolei zbudowane z ogniw fotowoltaicznych. Ogniwa natomiast są wykonane z krzemu, podobnie jak półprzewodniki. Zbudowane są z warstwy dodatniej oraz ujemnej, które tworzą pole elektryczne podobnie jak w zwykłej baterii. Gdy fotony docierają do ogniw fotowoltaicznych, powodują uwalnianie elektronów, pozwalając im na swobodny przepływ. Takie przemieszczanie ładunków elektrycznych powoduje pojawienie się różnicy potencjałów, czyli napięcia elektrycznego. Grupa połączonych ze sobą ogniw fotowoltaicznych tworzy panel fotowoltaiczny, a panele można łączyć ze sobą tworząc łańcuch paneli. Czym więcej paneli fotowoltaicznych się ze sobą połączy, tym więcej energii można uzyskać.

Trochę o elektryczności

Panele fotowoltaiczne w instalacji fotowoltaicznej wytwarzają prąd stały. Elektrony płyną wówczas w jednym kierunku w obwodzie elektrycznym. Przykładem wykorzystania prądu stałego jest zasilanie żarówki z baterii. Elektrony przemieszczają się z ujemnego bieguna (obszar n), do bieguna dodatniego (obszar p).

W przypadku prądu przemiennego (powszechnie zwanym zmiennym i tak też będziemy go nazywać w dalszej części), kierunek przepływu elektronów podlega okresowym zmianom. Tego typu prąd dostarczają elektrownie do naszych domów. Generatory prądu zawierają zwoje drutu umieszczone wewnątrz magnesu. Turbina generatora obraca zwoje drutu, co powoduje powstanie prądu elektrycznego w drucie.

Na świecie prąd zmienny jest powszechnie stosowany w sieciach elektroenergetycznych. Dzieje się tak przede wszystkim dlatego, że prąd zmienny jest tańszy w przesyle na duże odległości niż prąd stały. W jaki sposób przekształcamy prąd stały z paneli fotowoltaicznych w prąd zmienny? Wykorzystujemy falownik.

Falowniki (inwertery)

instalacja fotowoltaiczna jak działa i ile kosztuje

Falownik solarny przekształca prąd stały z paneli fotowoltaicznych w prąd zmienny a także steruje instalacją fotowoltaiczną. Oprócz przekształcania prądu stałego w zmienny, falownik dostarcza informacji o generowanej mocy, ilości wyprodukowanej energii oraz wyszukuje punkt mocy maksymalnej, aby produkować jak najwięcej energii przy danych warunkach atmosferycznych.

Do niedawna dominującym rozwiązaniem były falowniki łańcuchowe, nadzorujące pracę połączonych szeregowo paneli fotowoltaicznych. Obecnie coraz popularniejsze stają się falowniki będące modyfikacją łańcuchowych, w których dodatkowo każdy z paneli jest wyposażany w tzw. optymalizator mocy umożliwiający maksymalizację mocy każdego pojedynczego panela. Dzięki temu, zacienienie pojedynczego modułu nie zmniejsza już mocy całej instalacji, tak jak to się dzieje w klasycznym falowniku łańcuchowym. Falowniki z optymalizatorami mogą wyprodukować średnio od kilku do kilkunastu procent energii więcej w ciągu roku.

Czyli jak działa instalacja fotowoltaiczna?

instalacja fotowoltaiczna jak działa i ile kosztuje

Oto przykład działania instalacji fotowoltaicznej. Najpierw, gdy promieniowanie słoneczne dociera do dachu, znajdujące się tam panele fotowoltaiczne przekształcają energię promieniowania słonecznego w prąd stały (1), który następnie jest przesyłany do inwertera (2). Inwerter z kolei, przekształca prąd stały w zmienny, który może być zastosowany w gospodarstwie domowym (3), natomiast niewykorzystana nadwyżka energii elektrycznej jest wysyłana do sieci elektroenergetycznej, a w późniejszym czasie (np. w nocy) jest z niej odbierana (4).

Net-metering (bilansowanie energii wysłanej i pobranej z sieci)

Instalacja fotowoltaiczna podłączona do sieci nie posiada akumulatorów (magazynów energii). Gdy zatem świeci słońce i mieszkaniec domu z fotowoltaiką nie wykorzysta całej energii wytwarzanej przez instalację fotowoltaiczną, jej nadwyżka jest wysyłana do sąsiadów. W nocy natomiast, prąd do zasilania lampy czy telewizora jest pobierany z sieci, dzięki czemu użytkownicy odbierają nadwyżkę, którą wysłali w ciągu dnia. Licznik dwukierunkowy mierzy zarówno energię wysłaną do sieci, jak i z niej pobraną.

W Polsce od 1 lipca 2016 roku rozliczanie tej nadwyżki reguluje ustawa. Mówi ona, iż dla instalacji o mocy mniejszej niż 10 kW, użytkownicy odbierają 80% (tzw. opust w wysokości 0,8) wysłanej wcześniej do sieci nadwyżki, a w przypadku instalacji o mocy przekraczającej 10 kW mogą odebrać 70% wysłanej wcześniej energii (opust 0,7).

W praktyce wygląda to w ten sposób. Gdy świeci słońce i instalacja fotowoltaiczna wytwarza energię elektryczną, zasila ona włączone w domu odbiorniki, np. lodówkę, czy lampę (ten sposób wykorzystania energii z fotowoltaiki nazywamy autokonsumpcją). W skali roku jest to zwykle kilkanaście procent wytworzonej w instalacji energii elektrycznej. Nadwyżka, czyli niewykorzystana część prądu z instalacji fotowoltaicznej jest wysyłana do sieci.

Jako przykład weźmy instalację o mocy 3 kW, która wytwarza 3.000 kWh rocznie. Załóżmy, że średnio ok. 25% jest wykorzystywane do zasilenia włączonych odbiorników, a pozostałe 75% trafia do sieci (nadwyżka). Z wysłanej do sieci nadwyżki można w późniejszym czasie odebrać 80% (dla instalacji do 10 kW). Jest na to 12 miesięcy czasu, ponieważ nadwyżka nieodebrana w ciągu 12 miesięcy przepada. Rozliczenie wygląda następująco:

3.000 kWh – roczna produkcja energii

750 kWh – energia z fotowoltaiki zasilająca bezpośrednio odbiorniki w domu (3.000 kWh x 25%)

2.250 kWh – energia wysłana do sieci, np. do domu sąsiada (3.000 kWh x 75%)

1.800 kWh – energia do odebrania z sieci w ciągu 12 m-cy (2.250 kWh x 0,8 (opust))

2.550 kWh – ilość prądu z fotowoltaiki do wykorzystania (750 kWh + 1.800 kWh)

Na świecie zbudowano już dziesiątki tysięcy instalacji i dosłownie z każdą minutą powstaje kolejna (obecnie najwięcej w Chinach). Systemy fotowoltaiczne będą wg wielu prognoz głównym źródłem energii w przyszłości. W Baltic Energy jesteśmy zdeterminowani, aby każdemu umożliwić dostęp do tego źródła oraz korzyści i wolność jakie ze sobą niesie.

Potrzebujesz więcej informacji? Zadzwoń do nas: 58 352 35 07